橋臺基礎(chǔ)設(shè)計計算書doc

1、第四章肋形埋置式橋臺設(shè)計計算4.1橋臺設(shè)計資料設(shè)計荷載：公路II級上部結(jié)構(gòu)：采用16m鋼筋混凝土空心板，計算跨徑15.3m，板長15.96m。橋臺資料：臺帽（包括翼墻、背墻）采用C30混凝土，軸心抗壓強度；雙肋臺身及樁基礎(chǔ)采用C25混凝土，軸心抗壓強度。混凝土重度，均采用HRB335鋼筋。4.2橋臺構(gòu)造尺寸的擬定圖4-1 橋臺一般構(gòu)造圖（單位：cm）埋置式橋臺是將臺身埋在錐形護坡中，只露出臺帽在外以安置支座和上部構(gòu)造。這樣，橋臺所受的土壓力大為減少，橋臺的體積也相應(yīng)的減小。埋置式框架式橋臺結(jié)構(gòu)本身存在著斜桿，能夠產(chǎn)生水平力以平衡土壓力，穩(wěn)定性較好。其構(gòu)造尺寸如圖4-1。4.3土壓力計算臺身頂、

2、底的臺后土壓力（1）臺身頂?shù)呐_后土壓力填土內(nèi)摩擦角，臺帽寬7.25m，臺身肋寬，兩肋外緣距離5.25m，臺帽背高度2.3m，填土容重，汽車荷載等代土層厚度為：式中：破棱體平面內(nèi)布設(shè)的荷載破棱體平面面積，B為破棱體寬度，取7.25m。為破棱體長度，按以下計算。先求破棱體破裂面與豎直線夾角“”的正切值，按規(guī)范公式式中：臺背與豎直線交角，=0；、土的內(nèi)摩擦角、土的容重，、；臺背與土的摩擦角，；則其中H為臺帽背墻頂至臺帽底的高度，見圖4-1。破棱體的平面（）內(nèi)，橫橋向布置一個加重車后軸，其重力為。土壓力系數(shù)按規(guī)范所給公式：其中，為填土表面與水平面交角，其它符號意義同前。臺帽背墻頂至臺帽底高度范圍內(nèi)的土

3、壓力，按照規(guī)范為：對臺身頂（臺帽底）的力臂為：臺帽背墻頂至臺帽底高度范圍內(nèi)的土壓力，對臺身頂?shù)耐翂毫澗兀海?）臺身底的臺后土壓力上面中臺帽背墻高度范圍內(nèi)的土壓力，系用于臺身截面的驗算。而臺身頂截面的驗算中，系臺后土壓力控制設(shè)計，也就是說，順時針方向彎矩控制設(shè)計時，要求臺后土壓力越大，對臺身頂截面愈未不利。對于臺身底的截面驗算來說，系恒載及活載的反時針方向的豎直力偏心彎矩控制設(shè)計，即在計算臺身底的臺后土壓力時，因其彎矩方向為順時針方向，其值愈小對截面愈為不利。所以，在計算臺后土壓力時，不考慮臺后破壞棱體上有活載。臺帽高度范圍內(nèi)，土壓力的計算寬度為臺帽長度7.25m。臺身每一肋的土壓力計算寬度：

4、式中為肋的寬度1.0m，為肋的根數(shù)2。兩肋為2×1.5=3m。臺身底承受自填土頂至臺身底高度范圍內(nèi)的臺后土壓力。在這個高度范圍內(nèi)，有背墻土壓力及肋身土壓力，因其橫橋向承受的土壓力寬度不一樣，所以要根據(jù)土壓力單寬強度分別計算。a.臺帽背墻高度范圍內(nèi)的臺后土壓力對臺身底的力臂為：對臺身底的彎矩為：b.臺身兩肋高度范圍內(nèi)土壓力對臺身底的彎矩為：對臺身底的彎矩為：4.3.2承臺底的臺后土壓力承臺底截面與臺身底截面一樣，系恒載和活載的反時針方向的豎直力偏心彎矩控制設(shè)計，故計算臺后土壓力時，因產(chǎn)生順時針方向彎矩，其值愈小對截面愈為不利。所以在計算臺后土壓力時，不考慮臺后破棱體上有活載。（1）臺帽

5、背墻高度范圍內(nèi)的土壓力土壓力單寬強度為；對承臺底的力臂為：對承臺底的彎矩為：（2）臺身兩肋高度范圍內(nèi)土壓力對承臺底的力臂為：對承臺底的彎矩：（3）臺基礎(chǔ)范圍內(nèi)的土壓力對承臺底的力臂為：對承臺底的彎矩為： 4.3.3臺身底的臺前土壓力臺身底土壓力式中：土的容重，；臺身底以上臺身高度，；臺身兩肋計算寬度，。式中:土的內(nèi)摩擦角，；臺肋前緣與豎直線交角，=26.02°；土的容重， ；臺背與土的摩擦角，。E的豎向分力：E的水平分力：E作用點離臺身底的的距離：E對臺身底的力矩：豎向分力橫向分力4.3.4承臺底的臺后土壓力由于承臺厚度較臺身高度小得多，可假定臺肋前坡延至承臺底，用前式計算土壓力。臺

6、身高加承臺高為，臺身計算寬度為6.25m。，土壓力單寬強度為：臺身部分土壓力臺身部分土壓力的豎直分力：的水平分力：的豎直分力：的水平分力：對承臺底的彎矩：垂直分力： 水平分力：對承臺底的彎矩：垂直分力：水平分力：4.3.5臺后、臺前土壓力匯總臺后、臺前土壓力匯總時，水平力向橋為正，向岸為負；彎矩計算順時針為正，逆時針為負。 臺身底及臺身底的臺后、臺前土壓力匯總 表4-1截面位置臺身底承臺底土壓力（kN）臺后土壓力臺帽103.894103.894臺身454.627454.627承臺435.558臺前土壓力臺身垂直分力168.231垂直分力168.231水平分力-193.391水平分力-193.3

7、91承臺垂直分力垂直分力216.140水平分力水平分力248.466合計（kN）垂直分力168.231垂直分力384.371水平分力365.13水平分力552.222土壓力彎矩（kN·m）臺后土壓力臺帽653.698809.542臺身1027.4571709.398承臺317.086臺前土壓力臺身垂直分力176.777垂直分力176.777水平分力-356.226水平分力-646.313承臺垂直分力垂直分力503.772水平分力水平分力-178.896合計（kN·m）1510.7062691.3604.4恒載4.4.1上部結(jié)構(gòu)恒載上部結(jié)構(gòu)恒載按照上章計算的恒載一半，為。恒載

8、偏心彎矩計算按如下。上部結(jié)構(gòu)恒載對臺身頂?shù)钠膹澗貫椋荷喜繕?gòu)造恒載對臺身底（承臺底）的偏心距為：4.4.2下部結(jié)構(gòu)恒載下部結(jié)構(gòu)恒載包括下部結(jié)構(gòu)物的重力和橋臺基礎(chǔ)上面承載的土重力，計算見表4-2，4-3。臺帽、臺身和承臺均采用C30混凝土，容重采用，土的容重采用。 臺身頂承受的臺帽及其以上部分橋臺恒載 表4-2名稱體積重力對臺身頂中心力臂偏心彎矩翼墻82.35-139.725橋頭搭板牛腿20.925-17.431背墻99.6875-49.844臺帽上兩側(cè)擋板71.4臺座326.2500橋頭搭板93-79.05合計629.2125-284.65注：橋頭搭板長6m，厚0.3m，寬3.1m。 臺身底、

9、承臺底承受的橋臺荷載 表4-3名稱體積重力對臺身底（承臺底）力臂偏心彎矩翼墻82.35-250.92橋頭搭板牛腿20.92-45.58背墻99.68-184.42臺帽上兩側(cè)擋板7-8.05臺帽326.25-440.44臺身856.37372.93-1156.11335.64承臺1069.8700橋頭搭板93-204.6合計臺身底1858.52-1970.42承臺底2928.4-2026.92 橋臺承臺承載土重力 表4-4名稱體積重力對承臺底中心偏心距偏心彎矩臺后襟邊土重力（后兩項負值為扣去搭板牛腿和搭板所占體積）634.922-1555.55962.156-124.312臺前襟邊及臺肋前的土重

10、力528.3281267.987839.1091510.396-446.344-230.760小計1618.1712547623扣除計算臺前土壓力時兩肋所占計算寬度（）的土壓力在小計內(nèi)乘以841.4491324.764橫橋向兩肋身之間及兩外側(cè)襟邊上土重力676.26-1-676.26570.5940.9513.535合計2785.681-517.8324.5摩阻力摩阻力為活動支座的摩擦系數(shù)（0.06）乘以恒載反力。上部構(gòu)造恒載豎直壓力為2010.401Kn,故摩阻力為：支座厚度為4.2cm，支座墊石高度為15.8cm。摩阻力對臺身頂、底的力臂分別為1.4m,6.925m。對臺身頂：對臺身底：對

11、承臺底：支座摩阻力與汽車制動力不同時參與組合作用。4.6臺身底、承臺底的作用匯總 臺身底、承臺底的作用匯總 表4-5臺身頂臺身底承臺底土壓力豎直力168.231384.371水平力433.115365.13552.222彎矩458.2361510.7062691.360上部結(jié)構(gòu)恒載豎直力1005.2011005.2011005.201彎矩43.224-1313.798-1313.798下部結(jié)構(gòu)恒載豎直力629.2131858.5252928.4彎矩-298.420-1970.420-1970.420承臺豎直力2785.681彎矩-517.832活載豎直力663.868663.868663.86

12、8彎矩28.546-867.675-867.675摩阻力水平力±120.624±120.624±120.624彎矩±168.874±835.321±1016.257注：摩阻力可正向、可負向，故其彎矩可正向。4.7樁基礎(chǔ)設(shè)計樁基礎(chǔ)采用地樁承臺，擬采用樁徑1.2m的摩擦樁，所需樁的根數(shù)根據(jù)承臺底面的豎向荷載和單樁容許承載力進行估算，經(jīng)初步計算擬采用4根灌注樁，樁長15m。規(guī)范規(guī)定樁中心距不得小于2.5倍成孔直徑此處最小樁中心距為3.5m。4.7.1荷載組合作用在承臺底中心的極限狀態(tài)下的荷載組合。豎向力彎矩 水平力4.7.2 計算樁的變形系

13、數(shù)樁身截面慣性矩：樁身抗彎剛度：樁的計算寬度：其中，。故對于彈性樁，地面下選取m值的深度：，此深度地基土層為粉質(zhì)粘土，樁的變形系數(shù)：因計算長度，按彈性樁計算。4.7.3樁頂剛度系數(shù)、鉆孔灌注樁：所以查表得：，。則4.7.4承臺單位變位承臺發(fā)生單位變位時，所以樁頂對承臺作用反力之和包括樁頂豎向反力之和：；樁頂水平反力之和：；樁頂反彎矩之和：；樁頂反彎矩之和：。則計算承臺底面原點處變位為：豎向位移：水平位移轉(zhuǎn)角4.7.5計算作用在每根樁頂上作用力、任一樁頂軸向力：任一樁頂水平力：任一樁頂彎矩為：校核滿足規(guī)范要求。由于是低樁承臺，故樁頂受力4.8樁基強度驗算4.8.1驗算單樁軸向承載力該地基由三層土

14、組成，由確定單樁容許承載力的經(jīng)驗公式初步計算樁長。設(shè)灌注樁地面下的樁長為h，則：式中：各層土的厚度；各層土的極限抗剪強度；深度修正系數(shù)，取為1.5；土的容重（多層土時取加權(quán)平均值）；樁周長，采用旋轉(zhuǎn)式鉆機成孔直徑增大5cm，則U=3.93m；樁底面積，A=1.13m2；考慮樁入土深度影響的修正系數(shù)，取為0.7；考慮孔底沉淀厚度影響的清底系數(shù)，卻為0.8；樁底土層容許承載力，取=220kPa。取=6.12m，=9.685m，=(h-15.805)m，=50MPa， =160MPa， ，為簡便計算，取為19。樁底最大垂直反力為：令最大豎向力與單樁容許承載力相等,即解得h=13.4m,取h=20m。

15、由上式求得：可知樁的軸向承載力能滿足要求。4.8.2樁身彎矩式中的無綱量系數(shù)，可查附表得，按上式計算不同深度處的并按比例繪出樁身彎矩圖，求出最大彎矩所在位置、最大彎矩值。 樁身彎矩計算 表4-60.2610970.140.09960.9997101.2181125.0291226.2470.5221930.240.1970.99806200.20031123.1841323.3840.783290.340.29010.9938294.81281118.391413.2031.0443860.440.37740.98617383.5311109.8031493.3341.3054830.540.

16、45750.9746464.93231096.7831561.7151.566580.640.52940.95861538.00031078.7881616.7881.8276760.740.59360.9382603.24331055.8191659.0632.0887730.840.64560.91324656.08811027.731683.8182.3498690.940.68930.8841700.498994.9371695.4352.610966140.72310.85089734.8471957.56351692.4113.1331591.240.76180.7742774.1

17、758871.25911645.4353.6553521.440.7650.6869777.4278773.01461550.4424.1775461.640.73730.5937749.2778668.13041417.4084.6997391.840.68490.4989696.0265561.44561257.4725.221932240.61410.4066624.0763457.57421081.6517.832898340.193050.076196.186285.52789281.714110.44386440.00010.00010.1016250.1125370.214161

18、樁身水平壓應(yīng)力式中無量綱系數(shù)，可由表格查得，為換算深度，。 水平壓力計算 表4-70.3830.2610972.27871.450921.7193366840.9874946562.706830.3830.5221932.11871.290940.3886063372.93508422113.32370.3830.783291.95881.140856.0106683996.68178489152.69250.3831.0443861.80271.000668.7294479113.0666129181.79610.3831.3054831.65040.870478.65360349122.9

19、427092201.59630.3831.566581.50270.749885.93754481127.0897656213.02730.3831.8276761.36020.638990.75283813126.3411485217.0940.3832.0887731.22370.537393.30917556121.4285251214.73770.3832.3498691.09360.444893.81243662113.0892126206.90160.3832.6109660.97040.361292.49328263102.0379287194.53120.3833.133159

20、0.74590.219185.3141873674.27412016159.58830.3833.6553520.55180.107973.6324306442.67400194116.30640.3834.1775460.38810.024259.1865506810.9382851570.124840.3834.6997390.2593-0.03644.4871339-18.153259426.333870.3835.2219320.147-0.07628.02249082-42.77005093-14.74760.3837.832898-0.0874-0.095-24.99148671-80.25740734-105.2490.38310.44386-0.1079-0.015-41.13777904-16.83682322-57.9746樁身截面配筋與承載力驗算驗算最大彎矩z=2.3499m處的截面強度，該處的內(nèi)力值為：樁內(nèi)豎向鋼筋按0.6%配置，則選用2022HRB335鋼筋，As=76.02cm2，。樁的換算面積為：樁的換算界面慣性矩為：為樁的計算