桥台.桩基础计算说明书新
驹荣路3号桥桥台计算说明书
一 基本资料 1.上部构造
普通钢筋混凝土单跨箱梁,跨径10m;桥台上用板式橡胶支座,支座厚28mm;桥面净宽35m。
2.设计荷载:车辆荷载。
3.钢筋混凝土一字型桥台,填土高H=3.1m。 4.台高H=3.10m,灌注桩基础。 5.建筑材料
台帽、台身、基础均为25号钢筋混凝土。容重25KN/m。
3
中板 边板
①空心板自重g1(一期恒载):g1=3539.8X10X25=8.85KN/m
:人行道板及栏杆中立,参照其他桥梁设计资②桥面系自重g2(二期恒载)
料,单侧重力15.0KN/m。桥面铺装采用10cm钢筋混凝土和5cm中粒式沥青,全-4
桥铺装每延米总重为:0.1X25X29+0.05X23X29=105.85KN/m
每块板分摊的桥面系重力为:g2=(15X2+105.85)/24=5.66KN/m ③铰缝重g-4
3=(448+1X45)X10X24=0.15KN/m 由此的空心板一期恒载:gⅠ=g1=8.85KN/m;
g Ⅱ=g2+g3=5.81KN/m
④恒载内力计算 结果见下表:
g(KN/M)L(m)支点处Q(KN)
8.859.642.48二期荷载5.819.627.888荷载合计
14.66
9.6
70.368
所以,R恒′=70.368X26
R 恒=R恒′+R绿化带+R人行道板(包括砖)=70.368X26+2X0.25X1.5X10X18+2X3.5X(0.05+0.080X25==2192.068KN R 恒对基底形心轴I-I的弯矩为MI恒=0KN·m
对基底脚趾处O-O的弯矩为MO恒=2192.068X1.0=2192.068KN·m 三 支座活载反力计算
R-桥面板恒载.活载按荷载组合I,III,在支坐产生的竖向反力. Ea-台后主动土压力.
R 2-台后搭板恒载,活载效应在桥台支坐处产生的反力.
《桥规》规定:对于1-2车道。制动力按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重量的10%计算;对于同向3车道按一个设计车道的2.34倍计算,但不得小于90KN。
一行车队总重量的10%为:400X0.1=40KN
因此板式橡胶支座制动力为:0.30X2.34X40=28.08KN 所以取90KN。 2)支座摩擦力
板式橡胶支座摩擦系数f=0.30,上部结构恒载为2192.068,则摩擦力为:0.30X2192.068=657.62KN
所以在附加组合中取支座摩擦力作为设计荷载。所以,F=657.62KN F对1-1截面的偏心矩为:M1F =-657.62X2.872=-1888.69KN·m F对2-2截面的弯矩为M2F =-657.62X3.872=-2546.30·m 2.桥上、台后均有汽车荷载,重车在台后 (一)按最不利布置汽车荷载如图:
对I-I截面的弯矩为:MI2=0KN·m
对O-O的弯矩为MO2=(198.06+157.5)X1.0=355.56KN·m (二)汽车制动力及支座摩擦力 1)汽车制动力
《桥规》规定:对于1-2车道。制动力按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重量的10%计算;对于同向3车道按一个设计车道的2.34倍计算,但不得小于90KN。
一行车队总重量的10%为:280X0.1=28KN
因此板式橡胶支座制动力为:0.30X2.34X28=19.66KN 所以取90KN。 2)支座摩擦力
板式橡胶支座摩擦系数f=0.30,上部结构恒载为2192.068,则摩擦力为:
0.30X2192.068=657.62KN
所以在附加组合中取支座摩擦力作为设计荷载。所以,F=657.62KN F对1-1截面的偏心矩为:M1F =-657.62X2.872=-1888.69KN·m F对2-2截面的弯矩为M2F =-657.62X3.872=-2546.30·m 四 台后土压力计算:
1)台后填土表面无活载土压力计算
根据库仑土压力计算理论,台后每延米的主动土压力为:Ea1=rBHK a /2 计算时,将台身与台帽近似看成整体,H=3.1米。 回填土采用内摩擦角为35的砂性土,则土压力系数 K a =cos(35-0)/[cos0cos(0+17.5)X(1+0.605)]=0.260
由于桥后有搭板,其恒载需看成均布荷载作用在填土表面,其等代土层厚度h1=G/(bl0r)
先求破裂角tgθ=-tg(35+17.5+0)+1.887=0.584所以θ=30.28度 破坏棱体在填土面长度
L 0=H(tga+tgθ)=3.1X0.584=1.810 搭板每延米重G=0.25X5X25=31.25KN/m
把该恒重看作均布在长为L0的滑动土体上,等代土层厚度h 1=31.25/(1X1.81X18)=0.96m 所以无荷载作用下的台后土压力为:
E a1=0.5X35.5X18X(3.1+0.96)X0.260=1369.24KN
E a1的作用点距1-1截面的距离为YE1=(H/3)·(H+3h1)/(H+2h1)=1.23m E a1的水平分力EAx =Ea1×cos(δ+a)=1369.24×0.954=1305.69KN/m E a1对1-1的弯矩为M1E1=-1369.24X1.23=-1606.02KN·m
2
2
2
2
2
折减后:0.55X640=352KN
换算土层厚度h2=352/(35.5X1.81X18)=0.304m 当台后有汽车-超20时土压力:
E a2=0.5X35.5X18X(3.1+0.96+0.304)X0.260=1582.15KN/m
E a2的作用点距1-1截面的距离为YE2=(H/3)·[H+3(h1+h2)]/[(H+2(h1+h2)]=1.22m
E a2的水平分力EAx =Ea2×cos(δ+a)=1582.15×0.954=1509.37KN/m E a2对1-1的弯矩为M2E1=-1509.37X1.22=-1841.43KN·m E a2对2-2的弯矩为M2E2=-1509.37X2.22=-3350.80KN·m E a2的竖向分力EAY =Ea2×sin(δ+a)=474.65KN·m
2
E a2对I-I的弯矩为MIE2=474.65X0.30=142.40KN·m E a2对O-O的弯矩为MOE2=474.65X1.30=617.04KN·m 五.桥台自重计算 (1-1截面以上)
桥台每延米总=18566X10X25=46.42KN/m ΣG1对I-I截面的偏心矩为:
e 1=(456X0.32+80X0.31)X25X10/46.42=0.0092m ΣG1=46.42X35.5=1647.91KN
ΣG1对I-I的弯矩为MIG1=1647.91X0.0092=15.15KN·m ΣG1对O-O的弯矩为MOG1=1647.91X1.0092=1663.07KN·m (2-2截面以上)
每延米桥台总重=38566X10X25=96.42KN/m ΣG2对I-I截面的偏心矩为:
e 2=(456X0.32+80X0.31)X25X10/96.42=0.0044m ΣG1=96.42X35.5=3422.91KN
ΣG2对I-I的弯矩为MIG2=3422.91X0.0044=15.15KN·m ΣG2对O-O的弯矩为MOG2=3422.91X1.0044=3437.97KN·m 六 荷载组合
(一)桥上有活载,台后无汽车荷载
1.主要组合:包括桥面板恒重,桥台恒重,桥上活载及台后土压力 2.附加组合:主要组合+支座摩阻力 (二)桥上有活载,台后也有汽车荷载
1.主要组合:包括桥面板恒重,桥台恒重,桥上活载及台后有汽车荷载土
-4
-4
-4
-4
压力
2.附加组合:主要组合+支座摩阻力 (三)桥上无活载,台后有汽车荷载
1.主要组合:包括桥面板恒重,桥台恒重,台后有汽车荷载土压力 2.附加组合:主要组合+支座摩阻力 主要组合+支座摩阻力 (四)无上部构造时
此时作用在桥台上的荷载包括桥台及基础自重,台后土压力。
主要 附加 主要 附加 主要 附加 无上部
X 荷载 组合(1-1截面) Y MI-I MO-0 5552.427138.[1**********].8135552.427138.[1**********].8135616.247157.[1**********].4995616.247157.[1**********].4994314.408157.[1**********].9414314.408157.[1**********].941
M1-1 M2-2 -2900 -5446.3-3350.54-5896.85-3350.54-5896.85-2900
2058.52 138.[1**********].906七 台身底截面强度验算
b=35500mm,h=600mmm,e0=ΣM/ΣY,ΣM计算如下表:
主要 附加 主要 附加 主要 附加 无上部
X Y 5552.427 5552.427 5616.247 5616.247 4314.408 4314.408
MI-I 138.3861067138.3861067157.5321335157.5321335157.5321335157.5321335
MO-0 5690.8135690.8134827.4994827.4994471.9414471.941
M1-1 -1841.29-3729.97-1841.29-3729.97-1841.29-3729.97
M2-2 -2900 -5446.3 -2900
e0 与0.3ho 关系
2058.52 138.[1**********].906-1606.76
综合考虑:组合(三)附加组合中:e0=0.0365m最大 (小偏压)
e=ηeo +h/2-a=286.5mm
R a =14.5MPa、根据设计规范(JTJ023-85): r b =0.95、rc =1.25、rs =1.25 求受压区高度,解三次方程: A x 3
-B x 2
+C x -D=0
A=(1/2)·(r1
b /rc )·Ra b(Rg +0.003 Eg )=136518.8 B=(rb /rc )·Ra b(Rg ′ag ′+0.00435 Eg h 0)=152808
C= R2
g ′N(e- h0+ ag ′)+0.003 Eg (Ne+0.9 h0·(rb /rc )·Ra b)=144608.2 D=0.0027 Eg h0 Ne=367.63 试算:
x=0时,方程=-367.63 x=1时,方程=127951.4 x=0.5时,方程=50799.34 x=0.004时,方程=208.369 x=0.0025491时,方程=0.002435 所以,按构造配筋。 截面强度验算: N=αA Ra / rm 其中:
A=35.5X0.6=21.3 m2
;I=bh3
/12=35.5X0.63
/12=0.639 m4
; y=h/2=0.6/2=0.3 m
α=[1-(em
2
2
o /y)]/ [1+(eo /rw )]且rw = I/ A=0.03 m截面形状系数:矩形m=8 带入得:
α=0.4032 带入计算得:
N U =64129.282KN>Nj =4267.2KN,满足安全。 配筋计算:
台身截面简化为一竖放置的简支梁,而梁截面的弯矩主要有主动土压力的水平分力产生,弯矩最大的截面为Ea 作用点所处的水平截面。 根据荷载组合,组合(三)附加组合水平力(2166.837KN)最大。其距离1-1截面为1.22米。 其作用点的截面弯矩为:
M j =Eax ab/l=1509.37X1.22X(3.10-1.22)/3.10=1603.206 KN·m 需要的钢筋
A 3
6
g =rc Mj/(αhRg )=1.25X1116.739X10/(0.76X0.6X340X10) =0.015696m2
=15696.55 mm
2
保守考虑,采用对称配筋,每侧选配237Φ16既Ag=Ag′=47628mm
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根据地质资料,,由于浅层土工程力学性质差,强风化层以下没有钻探资料,所以采用端承摩擦桩,打入强风化层7米,直径选用Φ100cm,桩底标高-54m,桩长52.5 m.
主要 附加 主要 附加 主要 附加 无上部
X 荷载组合(2-2截面) Y MI-I MO-O 7327.427138.3869537465.8147327.427138.3869537465.8147391.247157.[1**********].5 7391.247157.[1**********].5 7391.247157.[1**********].9417391.247157.[1**********].941
M1-1 M2-2 -2900 -5446.3-3350.54-5896.85-3350.54-5896.85-2900
3833.52 138.[1**********].9071. 单桩轴向容许承载力(取ZK3钻探资料) [P]=(UlГΡ+AσR )/2 ГΡ=1/l·ΣГi l i
σR =2m0λ{[σ0]+k2Υ2(h-3)}=
[P]=[πX(35X9.60+40X8.8+50X5.8+80X8+7X160)]/2+{(π/4)X2X0.50X0.65X[1000+2.0X18(40-3)]}/2=4896.094KN 桩顶以上Nj =maxΣY=5506.1KN
考虑合岸两边地质资料相差不大,所以采用相同的布桩方案,每个桥台采用8根Φ100cm的桩,单桩容许承载力为2000KN,
每根桩的自重的一半为:G1/2桩=0.5X(π/4)X52.5X25=515.4175KN 每根桩所要承担的荷载为:
N j1=Nj /8+G1/2桩=7391.247/8+515.4175=1439.323KN
桩的宽度计算:b1=Kf K 0Kd
=0.9, K 0=1+1/d=2,桩间间距L=5.0m>0.6h1= 0.6X[3X(1+1)]=3.6m,所以K=1.0, K f 带入得:
b 1=Kf K 0Kd=0.9X2X1.0X1.0=1.8 m 桩d的 变形系数为α=(mb1/EI)
0.2
柱顶为流塑性淤泥粘土,m=3000KN/m,E h =28.0X10Pa,I=πd/64=0.049,EI=0.67 E h I=0.67X28.0X10X0.049=919240 所以α=(3000X1.8/919240)=0.357926
桩的换算深度:h′=αh=0.357926X52.5=18.7911m>2.5m所以按照弹性桩计算。 根据荷载组合,承台底(桩顶)的最大水平力,弯矩为:
ΣX=2166.873KN,ΣM=MI-I + M2-2=157.53+(-5896.85)=-5739.32 KN·m 每根桩的柱顶外力为:
Q 0=ΣX/8=2166.873/8=270.86KN M 0=ΣM/8=-5739.32/8=-717.42 KN·m
Q 0C Q /α求出CQ ,从而查表求出对应的最大弯矩 的 深度 αh>4.0m所以,可由M0= C Q =0.94803
所以从查表得αZ=0.97所以,
Zmax=0.87/0.3567=2.71039 m;Km=1.526547(内插) 桩身最大弯矩Mmax=M0Xk m =-710.57X1.526547=-1095.17KN·m (2)配筋验算
验算最大弯矩Z=2.71039处,Mj =-1095.17KN·m 确定计算轴力时得恒载安全系数为1.2,活载为1.4
其中,恒载应为R恒,G 2,E ay1得和(除以8)加上Zmax以上桩重的的一半并减去相
0.2
6
464
应的桩侧磨阻力的一半。 活载为RII +( Eay2- Eay1)
N j =[(R恒+G2+Eay1 )/8+桩重/2-桩侧磨阻力/2)]X1.2+ (RII + Eay2- Eay1)X1.4 =[(2144.60+3422.91+411.8)/8+πX3.1071X25/2-20Xπ
X3. 1/2)] X1.2+[(1144.37+474.65-411.8)/2]X1.4=1140.825KN 参考经验配筋法,在Zmax 处布16Φ20 A g =5026mm=0.005026mA=πX0.5=0.785 m
2
2
2
2
μ= Ag /A=0.64>0.2% 偏心矩增大系数: e 0= Mj / Nj =0.96
r c N j =1.25X1140.825=1426.031KN E h =28.0X10Pa,I h =πd/64=0.049 αe =0.1/(0.3+eo /d)+0.143=0.24809
10αe Eh Ih r b =10X0.24809X28.0X10X0.049X0.95=2898324 η=1/(1-1426.03/2898324)=1.000492 ηe0=0.960451
r g =r-ag =0.5-0.05=0.45,g=rg /r=0.45/0.5=0.9
根据公式ηe0=(BRa +DμgRg )·r/( ARa +CμgRg )从《圆形截面偏心受压构件强度计算系数》表(JTG D62-2004附录C)中用不同的A、B、C、D值试算,当 ξ=0.68、A=1.7466、B=0.6589、C=1.0071、D=1.5146,时最符合ηe0=0.68064 因此,Np=(rb /rc )R a Ar +(rb /rs )R g Cμr=4228.567 KN >Nj=1850.67KN Mp=(rb /rc )R a Br +(rb /rs )R g Dμgr=29086.46 KN·m > Mj=1205.75 KN·m
3
3
2
26
6
4
桩身材料足够安全,桩身裂缝验算不进行。