栈桥基础设计

栈桥桥墩、台设计计算书为了保证栈桥在施工和使用过程中的安全性，对桥墩、台的稳定性、刚度、基础承载力进行计算。一、桥台计算：1、桥台设计要点：栈桥跨径18米，全桥4跨72米。桥台为重力式桥台，标号为C15#片石混凝土，台帽宽度0.4米，背墙宽度0.3米，背墙高度为0.87米，填土高度和背墙高度一致，桥台高6.58米，前墙为直立，后墙为1:0.75坡度；基础为一层基础，高度为0.6米。测量洪水位为298.3，设计桥底高程为299.32、计算取值：土体容重：γ=18Kn/m3土体侧压力系数:K=1-Sinφ’土的有效内摩擦角：φ=35o土体高度:H:6.58+0.6M混凝土弹性模量：E=2.8×1010Pa3、稳定性计算：取单位长桥台为计算对象，在最不利情况下（桥台背填土上有车辆荷载，同时施加水平制动力），以桥台基础河岸方向下前点为矩心O，倾覆力矩为土和荷载的侧压力合力E0对O点得力矩。抗倾覆力矩M1为桥台自重Wa、Wb、Wc和第一层基础台阶上得土压力Wd对O点得力矩之和。土侧压力合力：E0=1/2γH2K=0.5×18×7.18×7.18×（1-Sin35o）=197.8Kn车辆荷载合力为：F1=660×(6.58+0.6)×1/（4.5×2.2）=478.7Kn制动力为：165Kn倾覆力矩为：M0=1/3E0H+1/2F1H+165H=1/3×197.8×7.18+1/2×478.7×7.18+165×7.18=3376.6Kn.m取混凝土容重为25Kn/m3，则单位长度桥台重：Wa=25×6.145=153.6KnWb=25×16.24=406KnWc=25×4.16=104Kn后部台阶上的土压力P1:P1=18×0.5×6.58=59.22Kn被动土压力P2（被动填土高度为1.94米）：P2=1/2γH2K=0.5×18×1.94×1.94×（1-Sin35o）=14.4Kn桥面荷载P3：P3=28.07×9=252.6Kn平衡土体P4：P4=18×16.24=292.32Kn车辆荷载P5F1=660×5.44/（4.5×2.2）=362.67Kn前端台阶土体P6P6=18×1.34×0.5=17.5Kn则桥台的抗倾覆力矩为：M=Ma+Mb+Mc+M1+M2+M3+M4+M5+M6=153.6×1+406×3.145+104×3.474+59.22×6.685+1/3×14.4×1.94+252.6×0.75+292.32×4.79+1/2×362.67×5.441+17.5×0.25=4777.645Kn.m>[M0]所以桥台不会发生倾覆。4、刚度计算：仍取单位长度桥台（1m×1m），将其作为一悬臂竖梁考虑，计算长度为6.58米。根据材料力学，梁体截面惯性矩为：I=1×13/12=0.083m4桥台上端水平位移为f=γH5K/(30EI)+FH3/(3EI)=18×103×6.585×(1-Sin35o)/(30×2.8×1010×0.083)+165×103×6.583/(3×2.8×1010×0.083)=1.36+6.74=8.1mm<6580/400=16.45合格5、基地承载力：1）台身强度：荷载组合（1）集中荷载：F1=1.2×550=660kN（2）均布荷载：q2=1.2×(5×7.5×0.15×0.15×(72/0.15)+72×6×0.28+147×6×0.38+18×4×8)/72=28.07kN/m台顶荷载为：墩顶荷载为：q=q1+q2=660+28.07×18/2=912.63Kn作用面积为0.17×4×0.3×2=0.408台身计算强度为：912.63×103/0.408=2236838.2pa=2.24Mpa<15Mpa强度合格2）基础强度荷载组合（1）集中荷载：F1=1.2×550=660kN（2）均布荷载：q2=1.2×(5×7.5×0.15×0.15×(72/0.15)+72×6×0.28+147×6×0.38+18×4×8)/72=28.07kN/m（3）台身荷载：q3=1.2×22×66.33=1751.2KN（4）外部荷载：q4=362.67+292.32=654.6KN基础承受荷载：q=q1+q2+q3+q4=660+28.07×18/2+1751.2+654.6=3318.4KN作用面积为2.05×6.6=13.53基础计算强度为：3318.4×103/13.53=245262.4pa=0.245Mpa<15Mpa强度合格3）基地承载力荷载组合（1）集中荷载：F1=1.2×550=660kN（2）均布荷载：q2=1.2×(5×7.5×0.15×0.15×(72/0.15)+72×6×0.28+147×6×0.38+18×4×8)/72=28.07kN/m（3）台身荷载：q3=q3=1.2×22×66.33=1751.2KN（4）基础荷载：q4=1.2×22×(2.45×6.6×0.6)=256.1KN（5）外部荷载：q5=362.67+292.32+17.5+59.22=731.32KN基地承受荷载：q=q1+q2+q3+q4+q5=660+28.07×18/2+1751.2+256.1+731.32=3651.31KN作用面积为2.45×6.6=16.17基地计算承载力为：[f]=3651.31×103/16.17=225807.7pa=226kpa卵石层基地设计承载力为:[fa0]=400kpa>[f]合格6、水平位移水平推力组合（取单位长度的桥台）：制动力：165kn主动土压力：197.8kn荷载推力：（362.67+292.32）tan36.87o=491.24kn被动土压力：14.4kn自身重力：1593.81kn（包括车辆荷载）摩擦系数：μ=0.62水平位移推力为：165+197.8+491.24-14.1-0.62×1593.81=-148.13kn合格二、桥墩计算：1、桥墩设计要点：栈桥的墩采用C15片石混凝土浇筑，基础采用扩大基础，保证地基的承载力。考虑最不利情况，荷载完全位于墩的位置，墩采用1米×6.6米的断面，墩高6.58米；基础采用2米×6.6米结构，基础厚0.8米,埋深1.94米。2、计算取值：墩体高度:H=6.58m混凝土弹性模量：E=2.8×1010Pa汽车制动力：F0=165Kn贝雷梁单跨长：L=18m3、稳定性计算：取单位长桥墩为计算对象，以桥墩基础河岸方向下前点为矩心O，倾覆力矩为汽车制动力F0对O点得力矩M0。抗倾覆力矩M为桥墩自重W对O点得力矩。倾覆力矩为：M0=165×7.38=1217.7Kn.m抗倾覆力矩为：M=（1×6.6×6.58+0.8×1.4×6.6）×25×1+28.07×18×1=1775.8>[M0]合格4、刚度计算：仍取单位长度桥台（1m×1m），将其作为一悬臂竖梁考虑，计算长度为6.58米。根据材料力学，梁体截面惯性矩为：I=1×13/12=0.0833m4桥墩上端水平位移为f=F0L3/(3EI)=165×103×6.583/(30×2.8×1010×0.0833)=6.72mm<6580/400=16.45合格5、基地承载力1）墩身强度荷载组合（1）集中荷载：F1=1.2×550=660kN（2）均布荷载：q2=1.2×(5×7.5×0.15×0.15×(72/0.15)+72×6×0.28+147×6×0.38+18×4×8)/72=28.07kN/m墩顶荷载为：q=F1+q2l=660+28.07×18=1165.3Kn作用面积为0.50×0.17×2×4=0.68计算强度为：11105..3×103/30.668=1162254411.2paa=1.116Mpaa<15Mpa墩身计算强度合合格2）基础强度荷载组合（1）集中荷载：FF1=1.2×5500=6600kN（2）均布荷载：qq2=1.2×(5××7.5××0.155×0.115×(772/0..15)++72×66×0.228+1447×6×0.338+188×4×88)/722=28..07kNN/m（3）墩荷载：q3=1..2×22×(1×6.6×6.558)=11146..5KN基础顶荷载为：：q=F1+q2l+q3=6600+28..07×118+11146.55=23111.8Knn作用面积为1××6.6=6.6计算强度为：22311..8×103/6.6=3502272.77pa=00.35Mpa<<15MMpa3）基地承载力荷载组合（（1）集中荷载：FF1=1.2×5500=6600kN（2）均布荷载：qq2=1.2×(5××7.5××0.155×0.115×(772/0..15)++72×66×0.228+1447×6×0.338+188×4×88)/722=28..07kNN/m（3）墩荷载：q3=1..2×22×(1×6.6×6.558)=11146..5KN（4）基础荷载：qq4=1.2×22×(2×6.6×0.8)=2788.8KNN基地承受荷载：：q=q1+qq2l+q3+q4=6600+28..07×118+11146.55+278..8=25900.6KKN作用面积为2××6.6=13.22基地计算承载力力为：[f]=25590.66×103/13.22=1962257.66pa=1996.2kkpa卵石层基地设计计承载力为为:[faa0]=4000kpaa>[f]]合格6）水平位移水平推力组合（取取单位长度度的桥台）：：制动力：1655kn自身重力：22260..6kn（包括车车辆荷载）摩擦系数：μ==0.622水平位移推力为为：165--0.622×22600.6=--12366.6knn合格三、横向稳定性性验算贝雷支架横向水水平推力主主要是受到到风荷载的的作用而产产生的，所所以要进行行水平方向向推力的验验算。取截截面不利的的中墩检算算，若满足足要求，则则桥台也满满足要求。依据《桥梁设计规范》JTJ021-89取值，及计算分折过程如下：风荷载标准值：：ωk=βzμsμzωo其中：ωk--为风荷载载标准值（KN/mm2）；ββz-为高度z处的风振振系数，取取1.0；μs-为风荷载体型系系数,取+0.8；μz-为风压高度变化化系数，取取1.3；ωωo-为基本风风压（Pa）;设计百年一遇风风速V=27..6m/ss则ωo=V2/1.66=27..62/1.66=4766.1Paa在Aut