| 标题 | 泰安市石腊河大桥U型桥台设计计算 |
| 范文 | 摘要：本文通过验算桥台应力，确保所设计桥台经济、安全、稳定。 关键词：桥台；荷载；土压力 The Tai'an City U-shaped abutment the paraffin River Bridge design calculations Zhu Xiao-kun Abstract: This article by checking Abutment stress, to ensure that the design of abutments economic, security, and stability. Key words: abutment;loads;earth pressure 1．设计资料 桥台采用U型桥台，地质勘测地基承载力为10MPa，上部构造自重反力即空心板与桥面铺装重2977.73KN，浆砌片石容重取22KN/m3，钢筋混凝土容重取22KN/m3，台后回填料容重取18KN/m3，台后回填料内摩阻角φ=350；土压力计算仅计算基础顶到挡土墙顶面范围内土压力，基础本身高度和被动土压力均不考虑。验算桥台稳定性时主动土压力按照整个桥台高度-即基础底面到台顶-计算。 2．荷载计算 2．1恒载计算 2．1．1上部构造恒载反力2977.73KN。 2．1．2台身、侧墙及填土恒载计算见下表 台身、侧墙及填土恒重及对重心距计算表 图中顺序号 计算式 恒载KN 力臂m 弯矩KN.m ① 0.75×0.3×21.5×25=120.94 120.94 0.325 39.3 ② 0.8×1.44×21.5×25=619.2 619.2 1.1 681.12 ③ 1. 5×〔(6.16+6)/2-1.44〕×21.5×22=3292.08 3292.08 0.75 2469.06 ④ 1/2×〔(3.02+3.07)/2-1.5〕×〔(6.16+6)/2-1.44〕×21.5×22=1695.42 1695.42 3.325 5637.27 侧墙及其间的填土 ⑤ 墙重:1/2×(0.75+1.11)×5.25×1.44×22×2=309.24 土重: (5.25×1.44×21.5-281.13/22)×18=2672.64 309.24 3.325 1028.23 ⑥ 墙重: 1/2×1.11×1.545×〔(6.16+6)/2-1.44〕+1/6×1.545×1.14×〔(6.16+6)/2-1.44〕×22×2=234.99 土重: ｛1/2×1.545×〔(6.16+6)/2-1.44〕×21.5-213.63/22｝×18=1194.92 2672.64 4.125 8886.53 234.99 969.33 ⑦ 墙重: 1/2×(2.25+1.11) ×〔(6.16+6)/2-1.44〕×4.13×22×2=1416.55 土重: ｛4.13×〔(6.16+6)/2-1.44〕×21.5-1287.77/22｝×18=6257.17 1194.92 5.11 4929.05 1416.55 7238.56 重心距X=63852.67/17813.15=3.58 m 6257.17 31974.14 17813.15 63852.67 2．1．3基础恒载计算188.8×22 =4153.6 2．2车辆荷载反力计算 2．2．1汽车-超20级荷载的反力 台后无荷载，桥上有荷载 R=2×〔140×(1+18.2/19.6)+120×(11.2/19.6+9.8/19.6)+30×6.8/19.6=817.96 KN 台后桥上均有荷载，重车在台后，主车在桥上 R=2×〔140×1+120×(12.6/19.6+11.2/19.6)+30×8.2/19.6=596.5 KN 台后桥上均有荷载，主车在台后，重车在桥上 R=2×〔120×(1+18.2/19.6)+140×(11.2/19.6+9.8/19.6) =762.86KN 2．2．2挂车-120荷载反力 R=300× (1+18.4/19.6+14.4/19.6+13.2/19.6)=1004.08 KN 2．3人群荷载反力及其它荷载计算 人群荷载反力1/2×20×0.75×2.5×2=37.5 KN 摩阻力T=2977.73×0.2=595.55 KN 制动力H=550×0.3=165 KN 2．4土压力计算 H=6.08 m,b=21.5 m, φ=350 ,台后回填料容重取18KN/m3 E=ET + Ec , ET =9.018×21.5=193.80 KN(查表得9.018数值) 查表得Ec=249.89 KN 挂车-120在台后Ec查表得Ec=26.04KN 4．基础底面应力计算 基础底面截面特征计算A=22.3×7.55=168.365 m2 I=bh3/12=1×22.3×7.553/12=799.77 m4 Y=1/2×7.55=3.775 m 4．1汽车荷载作用时 4．1．1汽车-超20级荷载在桥上，台后无荷载 外力对基础底中性轴的弯矩： 上部构造M=2977.73×1.3=3871.05KN. m 汽-超20 M=817.96×1.3=1063.35KN. m 人群荷载M=37.5×1.3=48.75KN. m 桥台自重M=17813.15×（3.775-0.8-3.58）=-10776.96KN. m 土压力M=193.8×（1/3×6.08+1.5）=683.47 KN. m 基础M=3776×（-2×3.73×3.05×3.775/168.365） =-1926.35KN. m 摩阻力M=±595.55×（4.94+1.5）=±3835.34 KN. m 则得 ∑M =3871.05+1063.35+48.75-10776.96+683.47-1926.35=-7036.69KN. m 附加组合时 ∑M =3871.05+1063.35+48.75-10776.96+683.47-1926.35-3835.34 =-10872.03KN. m＞-7036.69×1.25 KN. M 由附加荷载控制设计。 外力对基础底面的垂直力 ∑P=2977.73+817.96+37.5+17813.15+3776=25422.34KN 应力验算： σmax=∑P/A+∑My/I=25422.34/168.365+∑10872.03×3.775/799.77=202.32KN/ m2小于地基承载力10MPa 4．1．2汽车-超20级荷载在台后，桥上无荷载 外力对基础底中性轴的弯矩： 土压力M=9.018×21.5+249.89×（1/3×6.08+1.5）=1818.28 KN. m 则得主要组合 ∑M=3871.05+1818.28-10776.96-1926.35=-7013.98KN. m 附加组合时 ∑M=3871.05+1818.28-10776.96-1926.35-3835.34=-10849.32KN. m＞-7013.98×1.25 KN. M 由附加荷载控制设计。 外力对基础底面的垂直力 ∑P=2977.73+17813.15+3776=24566.88KN 应力验算： σmax=∑P/A+∑My/I=24566.88/168.365+∑10849.32×3.775/799.77=197.12KN/ m2小于地基承载力10MPa 4．1．3挂车-120荷载在桥上，台后无车辆荷载 外力对基础底中性轴的弯矩： 1004.08×1.3=1305.3 KN. M 其他部分的弯矩同前面4.1.1种情况，即 ∑M=3871.05+1305.3+683.47-10776.96-1926.35-115.26=-6958.75 KN. m 外力对基础底面的垂直力 ∑P=2977.73+1004.08+17813.15+3776=25570.96KN 应力验算： σmax=∑P/A+∑My/I=25570.96/168.365+∑6958.75×3.775/799.77=184.74KN/ m2小于地基承载力10MPa 4．2施工荷载时，无上部结构（仅有土压力） ∑M=683.47-10776.96-1926.35=-12019.84 KN.m 外力对基础底面的垂直力∑P=17813.15+3776=21589.15KN 应力验算： σmax=∑P/A+∑My/I=21589.15/168.365+∑12019.84×3.775/799.77=184.96KN/ m2小于地基承载力10MPa 因篇幅有限抗倾覆验算从略。 参考文献 [1] 姚玲森.桥梁工程.人民交通出版社,1998 [2] 中华人民共和国交通部部标准.公路桥涵设计规范,JTJ021-89 _____________________ 【文章编号】1627-6868（2013）03-0076-02 【作者简介】朱晓崑（1974-），从事路桥工程施工管理。 |
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