桥台、桩基础计算说明书新

1 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/m3。 6.计算土的内摩擦角φ=35。，土的容重r=18KN/m3。 二 恒载计算 中板Ah=3539.3cm2 边板Ah=3995.8cm2 铰缝面积：A铰=2X224=448cm2 全截面对1/2板高处的静矩S1/2：S1/2=25X20.5+12.5X21.33+90X9+12X6-57X4.5-3X6-24.5X11.33=1109.04cm2 毛截面重心离1/2板高距离为：dh=1109.04/3539.3=0.3cm 铰缝重心离1/2板高距离为:d铰=2831/448=2.48cm 2 中板 边板

①空心板自重g1（一期恒载）：g1=3539.8X10-4X25=8.85KN/m

②桥面系自重g2（二期恒载）：人行道板及栏杆中立，参照其他桥梁设计资料，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g3=（448+1X45）X10-4X24=0.15KN/m 由此的空心板一期恒载：gⅠ=g1=8.85KN/m；

gⅡ=g2+g3=5.81KN/m

④恒载内力计算 结果见下表：

荷载种类 项目g(KN/M)L(m)支点处Q(KN)一期荷载8.859.642.48二期荷载5.819.627.888荷载合计14.669.670.368

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.

R2-台后搭板恒载,活载效应在桥台支坐处产生的反力.

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G-桥台自重. F-由桥面板上的冲击力,制动力所产生的支坐摩擦力. 再以下计算中,竖向力作用向下为正,水平土压力向左为正,弯矩顺时针为正. 1 桥上有汽车及人群荷载，台后无荷载 （一） 在桥跨上的汽车荷载布置如图： 1+μ=1.263 支点反力RII=1.263X（140X1+140X0.854+120X0.125）X6=2080.62KN 六行车队折减为：0.55X2080.62=1144.34KN 人群荷载支座反力：RII′=（10X3.5X4.5X2）/2=157.5KN 4 对I-I截面的弯矩为：MI1=0KN·m 对O-O的弯矩为MO1=（1144.34+157.5）X1.0=1301.84KN·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：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：

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（1）汽车及人群荷载反力 1+μ=1.263 支点反力=（1+μ）·ΣPi·ηi=1.263X（120X0.125+120X0.271）X6 =360.11KN 六行车队折减为：0.55X360.11=198.06KN 人群荷载支座反力：RII′=（10X3.5X4.5X2）/2=157.5KN 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：

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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=rBH2Ka/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 Ka=cos2(35-0)/[cos20cos(0+17.5)X(1+0.605)2]=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

L0=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h1=31.25/(1X1.81X18)=0.96m 所以无荷载作用下的台后土压力为：

Ea1=0.5X35.5X18X(3.1+0.96)2X0.260=1369.24KN

Ea1的作用点距1-1截面的距离为YE1=（H/3）·（H+3h1）/(H+2h1)=1.23m Ea1的水平分力EAx=Ea1×cos(δ+a)=1369.24×0.954=1305.69KN/m Ea1对1-1的弯矩为M1E1=-1369.24X1.23=-1606.02KN·m

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Ea1对2-2的弯矩为M2E1=-1369.24X2.23=-2911.71KN·m Ea1的竖向分力EAY=Ea1×sin(δ+a)=411.8KN·m Ea1对I-I的弯矩为MIE1=411.8X0.30=123.54KN·m Ea1对O-O的弯矩为MOE1=411.8X1.30=535.34KN·m 2)台后填土表面有汽车荷载的土压力计算 根据算得的破坏棱体长度，在其上布车辆荷载，因为是6车道，所以ΣG=6X140=640KN 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：

Ea2=0.5X35.5X18X(3.1+0.96+0.304)2X0.260=1582.15KN/m

Ea2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

Ea2的水平分力EAx=Ea2×cos(δ+a)=1582.15×0.954=1509.37KN/m Ea2对1-1的弯矩为M2E1=-1509.37X1.22=-1841.43KN·m Ea2对2-2的弯矩为M2E2=-1509.37X2.22=-3350.80KN·m Ea2的竖向分力EAY=Ea2×sin(δ+a)=474.65KN·m

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Ea2对I-I的弯矩为MIE2=474.65X0.30=142.40KN·m Ea2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=18566X10-4X25=46.42KN/m ΣG1对I-I截面的偏心矩为：

e1=（456X0.32+80X0.31）X25X10-4/46.42=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=38566X10-4X25=96.42KN/m ΣG2对I-I截面的偏心矩为：

e2=（456X0.32+80X0.31）X25X10-4/96.42=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

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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 1306.305 1963.926 1509.253 2166.873 1509.253 2166.873 荷载 组合(1-1截面) Y MI-I MO-0 5552.427 138.3861067 5690.813 5552.427 138.3861067 5690.813 5616.247 157.5321335 4827.499 5616.247 157.5321335 4827.499 4314.408 157.5321335 4471.941 4314.408 157.5321335 4471.941 M1-1 -1841.29 -3729.97 -1841.29 -3729.97 -1841.29 -3729.97 M2-2 -2900 -5446.3 -3350.54 -5896.85 -3350.54 -5896.85 -2900

1306.305 2058.52 138.3861067 2196.906 -1606.76 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 1306.305 1963.926 1509.253 2166.873 1509.253 2166.873 Y 5552.427 5552.427 5616.247 5616.247 4314.408 4314.408 MI-I 138.3861067 138.3861067 157.5321335 157.5321335 157.5321335 157.5321335 MO-0 5690.813 5690.813 4827.499 4827.499 4471.941 4471.941 M1-1 -1841.29 -3729.97 -1841.29 -3729.97 -1841.29 -3729.97 M2-2 -2900 -5446.3 -3350.54 -5896.85 -3350.54 -5896.85 -2900 e0 与0.3ho关系 0.024924 <0.165 0.024924 <0.165 0.028049 <0.165 0.028049 <0.165 0.036513 <0.165 0.036513 <0.165 0.067226 <0.165 1306.305 2058.52 138.3861067 2196.906 -1606.76

综合考虑：组合（三）附加组合中：e0=0.0365m最大 (小偏压)

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e=ηeo+h/2-a＝286.5mm

Ra=14.5MPa、根据设计规范（JTJ023-85）: rb=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）·（rb/rc）·Rab(R1g +0.003 Eg)=136518.8 B=（rb/rc）·Rab(Rg′ag′+0.00435 Egh0)=152808

C= Rg′N(e- h0+ ag′)+0.003 Eg (Ne+0.9 h20·(rb/rc）·Rab)=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-（emo/y）]/ [1+（eo/rw）2]且rw= I/ A=0.03 m2 截面形状系数：矩形m=8 带入得：

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α=0.4032 带入计算得：

NU=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：

Mj=Eaxab/l=1509.37X1.22X(3.10-1.22)/3.10=1603.206 KN·m 需要的钢筋

A3g=rcMj/(αhRg)=1.25X1116.739X10/(0.76X0.6X340X106) =0.015696m2 =15696.55 mm2

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 1306.305 1963.926 1509.253 2166.873 1509.253 2166.873 荷载组合(2-2截面) Y MI-I MO-O 7327.427 138.386953 7465.814 7327.427 138.386953 7465.814 7391.247 157.5329797 6602.5 7391.247 157.5329797 6602.5 7391.247 157.5329797 6246.941 7391.247 157.5329797 6246.941 M1-1 -1841.29 -3729.97 -1841.29 -3729.97 -1841.29 -3729.97 M2-2 -2900 -5446.3 -3350.54 -5896.85 -3350.54 -5896.85 -2900 1306.305 3833.52 138.3861067 3971.907 -1606.76 1. 单桩轴向容许承载力(取ZK3钻探资料) [P]＝（UlГΡ+AσR）/2 ГΡ=1/l·ΣГili

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:

Nj1＝Nj/8+G1/2桩＝7391.247/8+515.4175=1439.323KN<[P]=3000KN所以满足要求 2. 桩身配筋计算及强度验算 （1） 桩身最大弯矩计算

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桩的宽度计算：b1=KfK0Kd

Kf =0.9, K0=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， 带入得：

b1=KfK0Kd=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/m4,Eh=28.0X106Pa,I=πd4/64=0.049,EI=0.67 Eh I=0.67X28.0X106X0.049=919240 所以α=（3000X1.8/919240）0.2=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：

Q0＝ΣX/8＝2166.873/8＝270.86KN M0=ΣM/8＝-5739.32/8＝-717.42 KN·m

αh>4.0m所以，可由M0= Q0CQ/α求出CQ，从而查表求出对应的最大弯矩 的 深度 CQ=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=M0Xkm=-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

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其中，恒载应为R恒,G2,Eay1得和（除以8）加上Zmax以上桩重的的一半并减去相应的桩侧磨阻力的一半。 活载为RII+( Eay2- Eay1)

Nj＝[（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 Ag=5026mm2=0.005026m2 A=πX0.52=0.785 m2 μ= Ag/A=0.64>0.2% 偏心矩增大系数: e0= Mj/ Nj＝0.96

rcNj=1.25X1140.825=1426.031KN Eh=28.0X106Pa,Ih=πd4/64=0.049 αe=0.1/(0.3+eo/d)+0.143=0.24809

10αe Eh Ihrb=10X0.24809X28.0X106X0.049X0.95=2898324 η＝1/（1-1426.03/2898324）=1.000492 ηe0=0.960451

rg=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)RaAr2+(rb/rs)RgCμr2=4228.567 KN >Nj=1850.67KN

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Mp=(rb/rc)RaBr3+(rb/rs)RgDμgr3=29086.46 KN·m > Mj=1205.75 KN·m 桩身材料足够安全，桩身裂缝验算不进行。

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