刚性扩大基础计算算例

10.4 刚性扩大基础计算算例

一、设计资料

1、 上部构造：25m 装配式预应力钢筋砼T 形梁，大梁全长24.96m ，计算跨径24.5m 。行车道9m ，人行

道m 5.12⨯。上部构造（梁与桥面铺装）恒重所产生的支座反力：1500kN; 2、 支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数0.05； 3、 设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3.0kN/m 2; 4、 桥墩形式：采用双柱式加悬挑盖梁墩帽（见图）; 5、设计基准风压：0.6 kN/m 2;

6、其他：本桥跨越的河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物；地基土质：第一层：粉质粘土，

3/2.19m kN sat =γ，8.0=L I ，8.00=e ，kpa f a 1800=；第二层：中密中砂，62.00=e ，

3/20m kN sat =γ，kpa f a 3000=；第三层：粉质粘土，3

/5.19m kN sat =γ，9.0=L I ，8.00=e ，

kpa f a 1600=。

（最大冲刷线）

（设计洪水位）（最低水位）

148146150

（河床及一般冲刷线）139

143.5

144粉质粘土

中密中砂

软塑粉质粘土

地质水文情况210303015

37

8080

10

10

420

180

180

1060

顺桥向(单位：)

横桥向（单位：）

桥墩构造图

145

图10-14 桥墩构造图 图10-15 地质水文情况

二、确定基础埋置深度

从地质条件看，表层土在最大冲刷线以下只有0.5m ，而且是软塑状粉质粘土，地基容许承载力

kpa f ao 180][=，故选用第二层土（中密中砂）作为持力层，kpa f ao 350][=，初步拟定基础底面在

最大冲刷线以下1.8 m 处，标高为142.2m ，基础埋深2.8m 。 三、基础的尺寸拟定

基础分两层，每层厚度0.8m ，襟边取0.60m ，基础用C15，刚性角0m ax 40=α，基础的刚性角验算为：

max 01

9.368

.026

.02tan αα<=⨯⨯=-，满足刚性扩大基础的刚性角要求。

即基础的剖面尺寸b a ⨯为

m a 2.1060.048.7=⨯+=

m b 2.460.048.1=⨯+=

基础厚度：

m H 6.18.02=⨯=

基础顶面高程为143.8m ，墩柱高150-143.8=6.2m 。 四、作用效应计算

（一）永久作用标准值计算 1．桥墩自重：

kN W 25.88256.109.037.01=⨯⨯⨯=

kN W 8.83525]1.28.0)86.10(21

1.26.108.0[2=⨯⨯⨯++⨯⨯=

kN W 45.7882252.69.014.323=⨯⨯⨯⨯=

2．基础自重：

kN W 8.139625)8.00.30.98.02.42.10(4=⨯⨯⨯+⨯⨯=

3．上覆土重

kN

W 05.6412.192.1)9.014.320.90.3(2.193.0)20.360.022.460.0(205.0)20.360.022.460.0(25=⨯⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=4．浮力 低水位浮力：

kN F 63.67010)2.29.014.328.00.30.98.02.42.10(21=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=

设计洪水位浮力：

kN F 37.77210)2.49.014.328.00.30.98.02.42.10(21=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=

（二）可变作用标准值计算 1．汽车和人群支座反力

对于汽车荷载与人群荷载，支座反力按以下两种情况考虑：（1）单孔里有汽车和人群（双行）；（2）双孔里均有汽车和人群（即满布）。 （1）单孔里有汽车和人群（单孔双行）

k

k

q 24.4m

R 1

R 124.4m

p

图10-16 单孔汽车荷载

对于桥墩基础的设计，汽车荷载采用车道荷载，车道荷载包括均部k q 和集中荷载k p 两部分组成。对

于公路-Ⅰ级汽车荷载，

m kN q k /5.10=，集中荷载k p 与计算跨径有关，计算跨径小于或等于5m 时，

k p = 180kN ；桥涵计算跨径等于或大于50m 时，k p =360kN ，桥涵计算跨径大于5m 小于50m 时k p 值采用直

线内插求得。本算例中，

k p =257.6kN 。

kN R 4.7712)6.2572

4.24

5.10(1=⨯+⨯= 01='R

人群支座反力为2R 和'

2R

kN R 5.11222

35.1252=⨯⨯⨯=

02='

R

（2）双孔里有汽车和人群（双孔双行即满布）

p p k

k

k

q k

q 24.4m

R 1R 1

24.4m

图10-17 双孔汽车荷载

kN R R 4.7712)6.2572

4.24

5.10(11=⨯+⨯='=

kN R R 5.11222

35.12522=⨯⨯⨯='=

2．汽车制动力：

一个车道上由汽车荷载产生的制动力按加载长度上计算的总荷载的10%， 作用于固定支座上的制动力为：

kN H 1.77%104.7711=⨯='

作用于摆动支座上的制动力为：

kN H 3.1925.0%104.7711=⨯⨯="

桥墩承受的制动力为固定支座与活动支座上的制动力之和，但公路-Ⅰ级取值不得小于165kN 。综合以上可得汽车制动力为：

kN H 1651=

3．支座摩阻力：

kN H 2.119)5.1124.7711500(05.02=++⨯=

因为汽车制动力和支座摩阻力不能同时组合，汽车制动力大于支座摩阻力，所以荷载效应组合时，只组合汽车制动力 4．风力

因为本桥是双向双车道的直线桥，主要由顺桥向控制设计，在计算风力时，计算顺桥向风荷载。桥墩上的顺桥向风荷载可按横桥向上风压的70%乘以桥墩迎风面积计算。

kN H 56.36.108.0%706.03=⨯⨯⨯=

kN H 12.3)86.10(21

8.0%706.04=+⨯⨯⨯⨯=

kN H 05.648.12%706.05=⨯⨯⨯⨯=

五、作用效应组合

按承载能力极限状态时，结构构件自身承载力和稳定性应采用作用效应基本组合和偶然组合；此算例