桥台计算书Word文档下载推荐.docx
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∙《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
1.1.3主要材料
1)混凝土:
桥台台帽、背墙采用C30混凝土,侧墙C25混凝土,台身、扩大基础C25片石混凝土,容重均采用24kN/m3;
3)钢筋:
采用HRB400,
,
;
采用HPB300,
。
图1-1桥台一般构造图(单位:
cm)
假设台背铅直,基础墙趾扩散角=tan-1(50/100)=26.57o<
混凝土最大刚性角40o满足要求,台后填土与水平面夹角β=0。
墙背填土容重γs=19KN/m3,
计算内摩擦角Φ=40o。
桥台c25混凝土容重γk=24KN/m3,
基底摩擦系数μ=0.3,
地基容许承载力[σ]=2500Kpa。
人群荷载q=3kN/m2,
上部构造反力--恒载标准值p1=2033.89KN,
上部构造反力--活载标准值p2=3211.54KN。
2荷载计算
2.1桥台及上部结构的荷载计算
2.1.1桥上部反力
编号
铅垂力N
(KN)
距基底中心的距离
(m)
弯矩M
(KN.m)
活载
3211.54
2.67
8574.82
恒载
2033.89
5430.49
表2.1上部构造荷载
2.1.2自重恒载计算
计算桥台自重与台内填土重力及其对基础底中心的偏心弯矩,首先计算各部分重力及其对基础底前趾点“A”弯矩;
项目
铅垂力
对A点力臂
对A弯矩
1
台帽
292.65
1.15
336.55
2
搭板
384.00
5.90
2265.60
3
背墙
319.01
1.78
567.84
4
侧墙
151.25
4.65
703.31
5
人行道
164.05
4.9
803.85
6
台身
5083.68
4.4
22368.19
7
填土
6246.17
5.5
34353.94
8
基础
2793.65
3.7
10336.51
由上表可知,桥台及台内填土重合计:
15434.46KN;
桥台及台内填土对A点弯矩合计:
71735.77KN.m;
则桥台及台内填土对基础底中心力臂为:
桥台及桥台内填土对基础底偏心弯矩:
2.2台后土压力
台后土压力按JTGD60-2015规范4.2.3条计算,
式中:
γ——土容重,γ=19KN/m3;
B——桥台计算宽度,B=15.23m;
H——桥台计算高度,H=7m;
h——破棱体范围内车辆荷载的等代均布土厚度;
μ——主动土压力系数。
2.2.1破裂角θ
破坏棱体破裂面与竖直线夹角θ的正切值按下式计算:
——土内摩擦角,
=40o;
β——填土表面与水平线夹角,β=0o;
α——台背与竖直面夹角,α=0o;
δ——台背与填土间摩擦,δ=
/2=20o;
则
,
破坏棱体长度
在
长度内按最不利布置车辆荷载,可布置一个后轴车辆荷载280KN,在桥台计算宽度内,8m行车道,可布置两辆车,故
2.2.2主动土压力系数
用库伦土压力公式计算
2.2.3台后有活载时的台后土压力
土压力作用点距桥台基底距离c,
土压力对桥台基底弯矩
2.2.3台后无活载时的台后土压力
当台后无活载时,h=0,土压力计算如下:
2.3温降、混凝土收缩、徐变作用、制动力
2.3.1温降、混凝土收缩、徐变作用
简支板及桥面连续的施工温度为15oC~25oC,计算温度力时的温度取值:
“公路桥涵设计通用规范“P35,4.3.12-2表,公路桥梁结构的有效温度标准值,混凝土、石桥,温热地区为+34至-3度。
则温升为34-15=19oC,温降为25-(-3)=28oC。
桥台为重力式U台,其刚度可假定为无穷大,桥台与其上支座串联,且桥台刚度假定为无穷大,故它们的集成刚度及为支座刚度,其上有一排24个支座,一排支座的刚度为
混凝土的收缩应力,参考1985年”公路桥涵设计通用规范”P18,装配式钢筋混凝土结构的收缩影响力相当于降温(5-10)oC,平均取7.5oC。
混凝土徐变影响,按比拟法,参考“公路桥梁伸缩装置”一书(人民交通出版-2001年)P117,混凝土的徐变与收缩之比为0.165/0.08=2.065,按混凝土收缩与徐变关系换算,相当于降温7.5*2.0625=15.469度。
则温降及混凝土收缩影响力相当于降温28+7.5+15.469=51oC,它们使上部构造两端向中间收缩,中间必86有一个不动点,其离0号桥台距离:
式中c——收缩系数,c=0.00001
51=0.00051;
——桥墩(台)支座顶部集成刚度
桥墩(台)距0号台的距离;
——活动支座的支座摩阻力,假定不动点以右为正,以左为负,本桥无活动支座,不计此项。
由上部结构降温及混凝土收缩、徐变在各墩台的支座顶产生的水平力为:
0号台
2.3.2制动力
按规范JTGD60—2015第4.3.5条,一个设计车道上于汽车荷载产生的制动力标准值按本规范4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算,但公路—1级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。
在16m范围内,可布置一辆550KN的车,一辆车的10%为55KN;
同向行驶双车道乘以2,为110KN<
165KN,则按165KN计。
0号台为简支梁桥台、固定支座,应计制动力等于165KN。
2.3作用力汇总
表2.3桥台基础底面外力汇总表
序号
水平力(KN)
竖直力(KN)
弯矩(KN.m)
土压力(台后有活载)
1628.94
—
5537.44
土压力(台后无活载)
1413.66
3298.54
温降、砼收缩及徐变影响力+制动力
251.17
1758.19
砼收缩及徐变影响力
38.86
272.03
上部结构恒载
上部结构活载
桥台和台内填土重
15434.46
14628.27
荷载组合Ⅰ(1+4+5+6+7)
1667.80
20679.89
34443.05
9
荷载组合Ⅱ(1+3+5+6+7)
1880.11
35929.21
10
仅有恒载(2+4+5+7)
1452.52
17468.35
23629.33
4地基承载力计算
按规范JTGD63-2007第4.2.2条计算
基础底面积A=7.4
15.73=116.402m2
基础底抗力矩
基础底应力
荷载组合Ⅰ:
<
地基容许承载力400KN/m2
荷载组合Ⅱ:
1.25×
400=500KN/m2
以上均在规范JTGD63-2007的允许范围内,承载力满足要求。
5偏心距验算
按规范JTGD63-2007第4.2.5条计算
基础底核心半径
桥台仅受恒载作用时:
以上均在规范JTGD63-2007的允许范围内,偏心距验算满足要求。
6抗倾覆及抗滑移稳定性验算
6.1抗倾覆稳定性验算
按规范JTGD63-2007第4.4.1条计算
以上均在规范JTGD63-2007的允许范围内,抗倾覆满足要求。
6.2抗滑移稳定性验算
按规范JTGD63-2007第4.4.2条计算抗滑移稳定性系数
式中
——竖向力总和;
——抗滑稳定水平力总和;
——滑动水平力总和;
——基础底面与地基之间的摩擦系数,取0.4。
以上均在规范JTGD63-2007的允许范围内,抗滑移稳定性满足要求。
7伸缩缝的选择
7.1温降、混凝土收缩及徐变、制动力引起的伸缩量
由以上计算知,在桥台的支座上由于温降影响、混凝土收缩及徐变、制动力产生的水平力为251.17KN,每个支座的水平力为T=251.17/24=10465N
支座剪切变形正切值TANΦ=T/AG=10465/47143×
1.1=0.202
支座的水平变形Δ=支座橡胶层总厚×
TANΦ
=70×
0.202=14.14mm
7.2温升、制动力引起的伸缩量
由以上计算知,在桥台的支座上由于温升影响制动力产生的水平力为32+165=197KN,每个支座的水平力为T=197/24=8208N
支座剪切变形正切值TANΦ=T/AG=8208/47143×
1.1=0.158
0.158=11.08mm
7.3伸缩缝选型
根据以上计算伸缩缝安装以后,伸缩缝可能拉开14.14mm,可能合拢11.08mm。
伸缩缝的伸缩量合计∑Δ=14.14+11.08=24.84mm。
采用GQF-C40型伸缩缝,该伸缩缝允许拉伸或压缩各40/2=20mm
伸缩缝计算拉开量14.14mm<
20mm,
伸缩缝计算合拢量11.08<
20mm,采用GQF-C40型伸缩缝满足要求。
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