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1、1埋置式桥台刚性扩大基础设计示例1.设计资料及基本数据某桥上部结构采用钢筋混凝土剪支 T 形梁，标准跨径上 20.00m，计算跨径L=19.50m，摆动支座，桥面宽度为净 7m+21.0m，双车道，按公路桥涵地基基础设计规范 （JTG D632007）进行设计计算。设计荷载为公路级，人群荷载为 3.5 。2kNm材料：台帽、耳墙及截面 aa 以上混凝土强度等级为 C25， ，台身3125kNm（自截面 a-a 以下）用 MU7.5 浆砌片、块石（面墙用块石、其他用片石，石料强度不小于MU30） ， ，基础用 C15 的素混凝土浇筑， 。台后及溜坡填32kNm 334土 ，填土的内摩擦角 ，粘聚
2、力 C=0。41735水文、地质资料：设计洪水位高程离基底的距离为 7.00m（在 a-a 截面处） ，地基土的物理、力学指标见表 1.1表 1.1 土工试验成果表天然状态下土的物理指标 塑性试验 抗剪试验 压缩系数取土深度（自地面算起）含水率（%）重度 3kNm孔隙比 e饱和度 Sr土粒相对密度ds液限 L（%）塑限 p（%）塑性指数IP液性指数IL内摩擦角（）粘聚力C（MPa）A12（MPa -1）3.403.60 24.4 20.3 0.608 99.0 2.73 51.0 22.1 28.9 0.05 19.3 89.8 0.118.909.10 30.5 19.0 0.889 94.
3、3 2.75 51.3 23.1 28.2 0.26 16.3 43.2 0.162 桥台与基础构造及拟定的尺寸基础分两层，每层厚度为 0.5m，襟边和台阶等宽，取 0.4m。根据襟边和台阶构造要求初拟出平面较小尺寸，见图 1.1，经验算不满足要求时再调整尺寸。2图 1.1基础用 C15 的混凝土浇筑，混凝土的刚性角 。基础的扩散角为：max4010.8tan3.6满足要求。3 荷载计算及组合（1）上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重和基础上土重计算，其值列于表 1.2。表 1.2 恒载计算表序号 计算式 竖直力对基底中心偏心距弯矩 备注1 0.91.57.725.00 259.88 1.15
4、 298.862 0.51.57.725.00 144.38 0.85 122.723 0.52.40.3525.002 21.00 2.80 58.804 0.52.52.40.5(0.35+0.7)25.002 78.75 2.40 189.005 2.01.47.725.00 539.00 0.90 485.106 6.01.47.723.00 1487.64 0.90 1338.887 0.51.66.07.723.00 850.08 -0.33 -280.538 0.53.78.524.00 377.40 0.05 18.879 0.54.49.324.00 491.04 0.00
5、0.0010 0.5(6.2+7.8)2.4-1.66.07.717.50 1570.80 -1.20 -1884.9611 0.5(6.2+8.73)0.83.8217.50 771.58 -0.19 -146.6012 0.50.44.4217.50 29.92 0.00 013 0.50.48.517.50 28.90 -2.00 -57.8014 上部构造恒载 823.07 0.50 411.54743.kPN53.8MkNm3（2）土压力计算土压力按台背竖直， ，填土内摩擦角 ，台背（圬工）与填土之间的外035摩擦角 计算，台后填土水平 。17.50 台后填土表面无汽车荷载时土压力计
6、算台后填土自重引起的主动土压力计算式为： 241aaEBH已知： ，B 为桥台宽度取 7.7m，H 为自基底至填土表面的距离，等于3417kNm11.0m； 为主动土压力系数。a2 2222cos()insi()cos()1co350.47si.ics17.co17a 2.0.956.1()aEkN其水平向分力： cos()1956.cos7.8.()ax离基础底面的距离： 3.()yem对基底形心轴的力矩： 1865.7684.()exaxyMEkN4其竖直向分力： sin()1956.0sin7.58.21()ayE kN作用点离基础形心轴的距离： 2.()yem对基底形心轴的力矩： 58
7、.1694.()eyaxMEkN 台后填土表面有汽车荷载由汽车荷载换算的等代均布土层厚度： 0GhBl式中： 破坏棱体长度，当台背竖直时， ， 。0l tanH1m由 tant(cot)(tt)0.583其中 ，52.得： 01.83641()lm在破坏棱体长度范围内只能放一列汽车，因是双车道，故 2(401)56()GkN .77.63.hm台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下引起的土压力：411(2).0(2.1).024193.()2aaEBH kN其水平向分力： cos()93.cos7.5.8()axEk作用点离基础底面的距离： 10.6.()2yem对基底形心轴的力矩：52091
8、.836074.35()exaxyMEkNm其竖直向分力： sin().sin.9.()ay作用点离基础形心轴的距离： 2.061.()yem对基底形心轴的力矩： 59.5.28()eyaxMEkN台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力计算时，以基础前侧边缘垂线作为假想台背，土表面的倾斜度以溜坡坡度为 1:1.5 算得，则基础边缘至坡面的垂直距离为 ，若取3.69 3.197.2()5Hm（土与土之间的摩擦角） ，主动土压力系数：52 2222cos()insi()cos()1co350.18sin7068.9cs35coa 2211.76.7()aaEHBkN其水平向分力： cos()6
9、0.cos350.()ax离基础底面的距离： 7.24()yem对基底形心轴的力矩： 50.310.72()exaxyMEkN其竖直向分力： sin()6.sin53.()ay作用点离基础形心轴的距离： 2.()yem对基底形心轴的力矩： 30.70.6()eyaxMEkN6（3）支座活载反力计算支座反力计算考虑如下两种情况。台后无荷载，车道荷载在桥上）汽车及人群荷载反力根据公路桥涵通用设计规范 （JTG D602004） ，公路级车道荷载集中荷载按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于 5m 时， ；桥梁计算跨径等于或大于180kpN50m 时， ；桥梁计算跨径在 550m 之间时， 值采用直
10、线内插求得。公路-360kpN k级车道荷载的均布标准值和集中荷载标准值按公路级车道荷载的 0.75 倍采用。其荷载布置如图 1.3 所示。图 1.336018(9.5)180.758.kp计算剪力效应时，上述集中荷载标准值 乘以 1.2 的系数。支座反力：kp1(2380.712.)21.96R人群荷载支座反力： 1(3.52)70()kN支座反力作用点距离基底形心轴的距离： 1.4Re对基底形心轴的力矩： 1(58.9670).5293.8RM）汽车荷载制动力重力式墩台不计冲击系数。制动力按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的 10%计算，其公路级汽车荷载的制动力标准值不小于 90kN
11、1(2389.510).7%3.21()90()HkN故 190()kN简支梁摆动支座，制动力710.25.()THkN台后桥上均有荷载，车辆荷载在台后其荷载布置如图 1.4 所示。仅考虑车道均布荷载： 129.510.753.6()RkN人群荷载支座反力： 3()k对基底形心轴的力矩： 1(5.670).451.60()RMm（4）支座摩阻力计算取摆动支座摩擦系数 ，则支座摩阻力：.f823.07541.()FPf kN恒对基底形心轴的弯矩：（方向按荷载组合需要确定）41.59.()FMkNm对实体式埋置式桥台不计汽车荷载的冲击力，同时从以上对制动力和支座摩阻力的计算结果表明，支座摩阻力大于
12、制动力。因此，在以后的组合中，以支座摩阻力作为控制设计。（5）荷载组合根据实际可能出现的荷载情况，可按以下情况进行组合：台后无荷载，车道荷载在桥上；台后、桥上均有荷载，车辆在台后，车道荷载在桥上；桥上无荷载，台后为车辆荷载，进行台身截面验算的荷载组合，其荷载组合表见表 1.3。表 1.3 荷载组合计算表8公路级序号荷载作用情况计算项目 台后无荷载车道荷载在桥上 车辆在台后，车 道荷载在桥上 桥上无荷载，台 后为车辆荷载竖向力 ()kN823.07 823.07 823.07力臂 m0.5 0.5 0.51 上部荷载弯矩 ()k411.54 411.54 411.54竖向力 N6650.37 6
13、650.37 6650.37力臂 ()m0.0214 0.0214 0.02142台身、基础自重与基础上土重弯矩 k142.34 142.34 142.34竖向力 ()N581.96 153.56 0力臂 m0.45 0.45 0.453 汽车荷载引起 的支座反力弯矩 ()k261.88 69.10 0竖向力 N70 70 70力臂 ()m0.45 0.45 0.454 人群荷载引起 的支座反力弯矩 k31.5 31.5 31.5力 ()N水平：1865.57竖直：588.21 水平：2091.8竖直：659.55 水平：2091.8竖直：659.55力臂 ()m3.671yxe3.861yx
14、e3.861yxe5 台后土压力弯矩 ()kN84.9eyM074.528ey074.528eyM力 ()水平：-500.3竖直：350.3 水平：-500.3竖直：350.3 水平：-500.3竖直：350.36 台前溜坡土压 力力臂 ()m2.4yxe.42yxe.42yxe9弯矩 ()kNm120.76exyM120.76exy120.76exyM水平力 ()41.15 41.15 41.15力臂 -9.5 -9.5 -9.57支座摩阻力（取与台后土压力同向）弯矩 ()kNm-390.93 -390.93 -390.93水平力 1406.42 1632.65 1632.65竖直力 ()k
15、9063.91 8706.85 8553.298 组合弯矩 Nm-5019.11 -6325.46 -6394.56公路级序号荷载作用情况计算项目 台后无荷载车道荷载在桥上 车辆在台后，车 道荷载在桥上桥上无荷载，台后为车辆荷载竖向力 ()kN823.07 823.07 823.071 上部荷载弯矩 m411.54 411.54 411.54竖向力 ()k6650.37 6650.37 6650.372台身、基础自重与基础上土重 弯矩 N142.34 142.34 142.34竖向力 ()k581.96 153.56 03 汽车荷载引起 的支座反力弯矩 m261.88 69.10 0竖向力 ()kN70 70 704 人群荷载引起 的支座反力弯矩 31.5 31.5 31.55 台后土压力 力 ()k水平：1865.57竖直：5
