声屏障基础验算的说明

xx 高速xx 互通AK1+600-AK2+000声屏障基础

抗风稳定及连接件验算的说明

一、概况

1、声屏障结构参数

声屏障高3.0m，纵向每2m一个单元，每4m设置一个Φ1m的挖孔桩基础（桩基长度根据水平承载力计算确定，桩长取8.0m）。声屏障与桩基础间通过高60cm的地系梁（宽度40cm）连接，系梁采用C30 混凝土。

声屏障立柱采用HW15×0 150×7×10mm的H 型钢，高度3.0m，纵向间距2m；每2 延米单元声屏障面积5.88m2，面密度80kg/m2～2

100kg/m2。

路基声屏障示意图

桥梁声屏障与护栏底座连接示意图

2、土体参数

（1）根据《xx 互通工程地质勘查报告》，原地表土为软塑黏土，查阅“岩土物理力学试验统计表” ，其液性指数I L=0.52，内摩擦角φ=6.8 °，凝聚力c=17.6kPa。土体的综合内摩擦角φ0=atan（tan（φ）+c/

（h×γ））=30.2°（上式中h=2m，γ偏安全取19kN/m3）。

（2）根据土质类别“软塑黏土”查阅《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）表P.0.2-1 ，软塑黏土的非岩石地基水平向抗力系数

m=5000kN/m4～10000kN/m4。由于路基侧为一条排水沟，雨季时路基受水浸泡液性指数变大，本次m值按软塑性黏土取4000kN/m4。基础底面的地基系数m0=7500kN/m4。

（3）土体容重对于路基填土γ取19kN/m3，而原地面土体由于地

3

下水水位较高，土体容重采用浮容重γ=9KN/m3。

3、路基参数

路基宽度10.5m，路基横断面组成为75cm（土路肩）+100cm（硬路肩）+2×350cm（行车道）+100cm（硬路肩）+75cm（土路肩）=1050cm。路基边坡坡比1:1.5 （路基边坡与水平面夹角为33.7 °）。声屏障段落路基高度为2.9m～4.5m。

路基填筑采用山皮石，山皮石最大粒径应满足规范对路基填料最大粒径的要求，同时粒径小于0.075mm 的颗粒质量不超过总质量的5%。由于声屏障桩基侧向变形较大，需对路基土体的非岩石地基水平向抗力系数进行折减，本次计算路基部分非岩石地基水平向抗力系数m偏安全取用原地面土体的m值。

二、验算原则及内容

（一）验算原则

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008 ）3.1.3 条规定，对声屏障桩基础进行整体稳定性、桩顶位移进行验算；对声屏障与基础间连接件进行验算。

计算桩顶位移、桩侧土应力采用荷载的标准组合，计算连接件强度采用荷载的承载能力组合。

（二）验算内容

1、桩基础抗风稳定进行验算（按刚性桩基础验算）。

2、立柱、法兰盘、加劲肋、地脚螺栓强度验算。

三、验算依据

1、交通部部版《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；

2、交通部部版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

( JTG D62-2004)；

3、交通部部版《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTGD 63-2007)；

4、建设部部版《建筑结构荷载规范》 (GB 50009-2001)；

5、住房和城乡建设部部版《声屏障结构技术标准》(GBT 51335-2018)；

6、交通运输部部版《公路滑坡防治设计规范》(JTG/T 3334-2018)；

7、交通运输部部版《公路交通安全设施设计细则》(JTG /T

D81-2017)；

8、交通部部版《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004)；

9、交通运输部部版《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)；

10、住房和城乡建设部部版《建筑桩基技术规范》( JGJ 94-2008 )。

四、荷载计算(取4m声屏障为一个计算单元)

依据《声屏障结构技术标准》 (GBT 51335-2018)规定，声屏障结构设计荷载包括结构自重、风荷载、雪荷载、车致脉动荷载及其它荷载；声屏障的设计荷载应根据使用过程中可能同时作用的荷载进行组合，并按最不利条件进行设计。

(一)结构自重计算

1、版面：90kg/m2× 5.88m2×2=1058.4kg;

2、H型钢: 80.59kg ×2=161.2kg;

3、法兰盘、加劲肋:1.41 ×2+12.12×2+17.03 ×2=61.1kg;

4、系梁:4m× 0.6m×0.4 × 26kN/m3=24.96kN;

单根桩顶竖向力P=37.8kN；声屏障单根立柱底反力P1=12.8kN。

(二)路基侧桩基土侧压力计算本次计算采用桥梁博士基础模块进行计算，由于边坡上距离桩基边缘4 倍桩径以上范围的土体不考虑，而程序内部路基侧土侧压力无法模拟，单独计算土侧压力施加至桩顶。

主动土压力系数：K a tg(245o 30.2) 0.331 ；土的容重

2

3

19kN /m3；

土的主动土压力：Pa HKa 19 3.2 0.331 20.1kN / m2

将土侧压力移至桩顶后的水平力P1=32.2kN。

(三)风荷载计算

依据《声屏障结构技术标准》 (GBT 51335-2018)5.2.7 条作用在声屏障上的水平侧向风荷载wk gz s z w0 计算，基本风压按照50 年一遇计算。桥梁声屏障风荷载偏安全取路基声屏障风荷载数值。

桩顶风荷载Fx=26.5kN，弯矩W=55.7kN.m。

系梁顶风荷载Fx1=26.5kN，弯矩W1=39.8kN.m。

（四）雪荷载计算考虑声屏障水平向主要荷载为风荷载，当横向风荷载作用时，声屏障上积雪不大，且竖向力不控制，因此本次未计雪荷载。

（五）车致脉动荷载计算

依据《声屏障结构技术标准》（GB/T 51335-2018）5.2.1 条规定，

活载效应考虑车致脉动荷载。而条文说明中解释为目前车致脉动风压