埋置式埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书
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）139143.5144粉质粘土中密中砂软塑粉质粘土地质水文情况21030301537808010104201801801060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 019.368.026.02tan αα<=⨯⨯=-，满足刚性扩大基础的刚性角要求。
桥台桩基础设计计算书
桥台桩基础设计计算书是桥梁工程的关键文献之一。
它是工程设计阶段的基础，直接影响到桥梁工程的质量和安全性能。
设计计算书的编制应严谨、准确、可读性好，才能保证工程的顺利实施。
桥台桩基础是一种重要的桥梁基础形式，在桥梁工程中起到了至关重要的作用。
它不仅承载着桥梁的重量，还能在地震等自然灾害中发挥保护作用。
因此，设计计算书是该基础形式的核心部分，是判断该基础能否胜任工程任务的标准之一。
编制时，需要对各项参数进行详细的计算。
常规参数包括桥梁车道宽度、被动土压力、施工荷载、桥墩及承台尺寸、桥墩及承台周围土壤等。
针对这些参数，需要制定详尽的计算方法进行量化。
首先，对桥梁车道宽度进行考虑。
桥梁车道宽度是影响桥梁结构大小的主要因素之一。
当车道宽度越大，桥梁所需的承重能力也越大，桥台桩基础所要承受的荷载也越大。
因此，在设计计算书中，需要考虑车道宽度对桥梁结构和桥台桩基础的影响，确定桥梁车道的最佳宽度。
其次，需要考虑被动土压力。
被动土压力是桥梁结构设计中的一个很重要的参数。
它主要是指挡土墙身后的土壤对挡土墙及其背后深层土壤产生的单位长度侧向隔离力。
在桥梁工程中，被动土压力不仅是桥面结构的重要承重组成部分，还能有效保障桥墩结构的稳定性和整体性，因此，在设计计算书中，被动土压力的计算显得尤为重要。
然后，需要考虑施工荷载。
施工荷载是指施工期间桥梁结构所承受的荷载，包括施工机械的重量、施工人工的重量以及其他不可预估的荷载。
在中，需要针对这些荷载进行详细的计算，以确保桥梁工程施工期间的安全性。
此外，还需要考虑桥墩及承台尺寸的大小。
桥墩及承台是桥台桩基础的核心组成部分，在设计计算书中，需要准确计算出其尺寸大小，以保证桥梁结构的稳定性和整体性。
最后，需要对桥墩及承台周围的土壤进行考虑。
桥墩及承台周围的土壤是桥梁承重的主要状况之一。
需要在设计计算书中对其进行详细的计算，以便确保桥梁在使用过程中的稳定性和安全性。
综上所述，的编制是桥梁工程设计的重点部分。
桩基础工程课程设计
专业名称：道路与桥梁工程年级班级：12-01班学生姓名：陈旭威指导教师：闫芙蓉河南理工大学土木工程学院二○一五年七月十日目 录一．埋置式桥台刚性扩大基础设计 ....................................................................................... - 1 -1.1 设计资料 .................................................................................................................... - 1 - 1.2 桥台及基础构造和拟定的尺寸 ................................................................................ - 1 - 1.3 荷载计算 .................................................................................................................... - 2 -1.3.1 上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算 ..................................... - 2 - 1.3.2 土压力计算 ..................................................................................................... - 3 - 1.3.3 支座活载反力计算 ......................................................................................... - 6 - 1.3.4 支座摩阻力计算 ............................................................................................. - 7 - 1.4 工况分析 .................................................................................................................... - 8 -1.4.1 上有汽车及人群荷载，后台无荷载 ............................................................. - 8 - 1.4.2 桥上有汽车及人群荷载，后台有汽车荷载 ................................................. - 8 - 1.4.3 桥上午活载，后台无活载 ............................................................................. - 8 - 1.4.4 桥上无活载，后台有汽车荷载 ..................................................................... - 8 - 1.4.5无上部构造时 .................................................................................................. - 8 - 1.5 地基承载力验算 ........................................................................................................ - 8 -1.5.1台前、台后填土对基地产生的附加应力计算 .............................................. - 8 - 1.5.2 基地压应力计算 ............................................................................................. - 9 -二． “m”法弹性多排桩基础设计 ........................................................................................ - 14 -2.1 设计资料 .................................................................................................................. - 14 -2.1.1 地质及水文资料 ......................................................................................... - 15 - 2.1.2 荷载 ............................................................................................................... - 15 - 2.2 计算 .......................................................................................................................... - 16 -2.2.1 桩的计算宽度1b ........................................................................................... - 16 - 2.2.2 桩的变形系数α .......................................................................................... - 16 -2.2.3 桩顶刚度系数MM MH HH PP ρρρρ、、、........................................................... - 17 - 2.2.4 计算承台地面原点O 处位移000β、、c a （单孔活载、恒载、制动力等）- 17 -2.3单根基桩的验算 ....................................................................................................... - 19 -2.3.1桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算 .................................................... - 19 - 2.4 群桩基础承载力验算 .............................................................................................. - 23 -2.4.1桩底持力层承载力验算 ................................................................................ - 23 -2.4.2群桩基础沉降验算........................................................................................ - 25 -2.5承台设计................................................................................................................... - 27 -2.5.1桩顶处的局部受压验算................................................................................ - 27 -2.5.2承台的冲切承载力验算................................................................................ - 28 -2.5.3承台抗弯及抗剪强度验算............................................................................ - 28 -三．参考文献……………………………………..……………………………….… ..……- 1 -一．埋置式桥台刚性扩大基础设计1.1 设计资料某桥上部构造采用装配式钢筋混凝土T 形梁。
基础工程课程设计计算书(桥台扩大基础设计)
《基础工程》课程设计无筋扩展矩形基础计算书土木建筑工程学院道路桥梁121班陈召桃1203110210目录一、设计资料 (1)二、设计资料分析 (3)三、荷载计算及组合 (4)1、桥台自重及上部构造恒载计算 (4)2、土压力计算 (5)3、支座活载反力计算 (8)4、支座摩阻力计算 (10)5、荷载组合 (11)四、地基承载力验算 (13)1、台前、台后填土对基底产生的附加应力计算 (13)2、基底压应力计算 (13)3、地基强度验算 (14)五、地基变形验算（沉降计算） (15)六、基底偏心距验算 (17)七、基础稳定性验算 (17)1、倾覆稳定性验算 (17)2、滑动稳定性验算 (18)八、结论 (19)一、设计资料1、基本概况某桥上部构造采用装配式钢筋混凝土T 形梁。
标准跨径20.00m ，计算跨径19.5m 。
摆动支座，桥面宽度为7+2×1.0m ，双车道，参照《公路桥涵地基与基础设计规范》进行设计。
设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载为3.5kN/m 2。
材料：台帽、耳墙及截面a-a 以上均用20号钢筋混凝土，31/00.25m kN =γ；台身（自截面a-a 以下）用7.5号浆砌片、块石（面墙用块石，其它用片石，石料强度部少于30号），32/00.23m kN =γ基础用15号素混凝土浇筑，33/00.24m kN =γ；台后及溜坡填土34/00.17m kN =γ；填土的内摩擦角035=φ，粘聚力c=0。
基础类型：无筋扩展矩形基础基础材料：混凝土强度等级C15~C20，钢筋为Ⅰ、Ⅱ级钢筋。
2、水文地质资料水文、地质资料：设计洪水位标高离基底的距离为6.5m （即在a-a 截面处）。
地基土的物理、力学性质指标见下表：表 1取土深 度自地 面算起 （m ）天然状态下土的物理指标 土粒密度so γ)/(3m t 塑性界限 液 性 指 数 I L压缩系数 a 1-2)/(2N mm直剪试验 含水量（%）天然容重)/(3m kN γ孔 隙 比 e液 限L ω 塑 限P ω塑 性 指 数 I P粘聚力C （kN/m 2）内摩 擦角0φ3.2~3.62619.700.742.724424200.100.1555206.4~6.82819.100.822.713319150.60.2620163、桥墩及基础构造和初拟尺寸（如图）初步拟定基础分两层，每层厚度为0.5m ，襟边和台阶宽度相等，取0.4m ，基坑边坡系数可取m=0.75~1.0。
埋置式桥台刚性扩大基础算例
45
基底的附加应力
46
分层：
土层I=2.0m+2.5m
土层II=2.0m+2.1m 分层1：
47
同理
分层2
分层3
分层4
其下为软岩，沉降计算至该标高处！
分层平均附加应力
48
分层沉降量
49
50
基础中心点总沉降量：
基础允许沉降量
参照《公桥基规》沉降计算经验系数ms<1.0
19
1、桥上有汽车及人群荷载，台后无活载；
（1）汽车及人群荷载反力
汽车荷载布置图
反力影响线的纵距
20
21
支座反力
人群荷载支座反力
22
支座反力作用点离基底形心轴的距离
对基底形心轴的弯矩
23
(2)汽车荷载制动力
一行车队总重的10%：
一辆重车的30%： 简支梁摆动支座计算的制动力为：
24
2、桥上、台后均有汽车荷载、重车在台后
6
土压力水平分力
作用点距基底的距离
对基底形心轴的弯矩
7
土压力竖直分力
作用点距基底的距离
对基底形心轴的弯矩
2、台后填土表面有汽车荷载时
汽车的等代均布土层厚度：
8
9
在破坏棱体长度范围内只能放一辆重车，因是双 车道，故
表面作用有汽车荷载时土压力：
10
土压力水平分力
作用点距基底的距离
对基底形心轴的弯矩
满足要求
42
（二）附加组合时应满足e0<0.75r
组合(三)的附加组合最不利，则
满足要求
43
七、基础稳定性验算
2-5刚性扩大基础设计
h
i
a)
α
α
基础抗倾覆措施
α
六、基础沉降验算
基础的沉降主要由竖向荷载作用下土层的压 缩变形引起。沉降量过大将影响结构物的正常使 用和安全，应加以限制。在确定一般土质的地基 容许承载力时，已考虑这一变形的因素，所以修 建在一般土质条件下的中、小型桥梁的基础，只 要满足了地基的强度要求，地基（基础）的沉降 也就满足要求。
沉井基础
h3
1.0
h2
［σ 0］=250kPa
h1
桩基础
a)
b)
c)
二、刚性扩大基础尺寸的拟定
基础厚度 基础平面尺寸 基础剖面尺寸
c2 a
h
c1 αa a
H
a/2
a)
l/2
d b
刚性扩大基础立面、平面图
b)
t3 t2 t1
α
H
a
h
c1
基础厚度
应根据墩、台身结构形式，荷载大小，选用的 基础材料等因素来确定。 基底标高应按基础埋深的要求确定。水中基础 顶面一般不高于最低水位，在季节性流水的河流或 旱地上的桥梁墩、台基础，则不宜高出地面，以防 碰损。这样，基础厚度可按上述要求所确定的基础 底面和顶面标高求得。
对于大、中桥基础的基底在设计洪水冲刷总深 度以下的最小埋置深度，建议根据桥梁大小、技术 的复杂性和重要性，参照下表采用。
冲刷总深度(m) 最小埋置深度(m) 桥梁类型 一 般 桥 梁
0
<3
≥3
≥8
≥15
≥2 0 3.5 4.0
1.0 1.5
1.5 2.0
2.0 2.5
2.5 3.0
3.0 3.5
技术复杂修复困难的特大桥及其它重 要大桥
埋置式埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书解读
河南理工大学基础工程课程设计计算书课题名称：“埋置式桥台刚性扩大基础设计”学生学号： 321407020422专业班级：道桥1204学生姓名：连帅龙指导教师：任连伟课题时间： 2015-7-1 至 2015-7-10埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书1.设计资料及基本数据某桥上部结构采用钢筋混凝土剪支T 形梁，标准跨径上20.00m ，计算跨径L=19.60m ，摆动支座，桥面宽度为净7m+2×1.0m ，双车道，按《公路桥涵地基基础设计规范》（JTG D63—2007）进行设计计算。
1) 设计荷载为公路Ⅱ级。
人群荷载为23kN m 。
材料：台帽、耳墙及截面a —a （设计洪水位）以上混凝土强度等级为C20，3125kN m γ=，台身（自截面a-a 以下），3223kN m γ=基础用C15的素混凝土浇筑，3324kN m γ=。
台后及溜坡填土417γ=2kN m ，填土的内摩擦角35ϕ︒=，粘聚力C=0。
水文、地质资料：设计洪水位高程离基底的距离为6.5m （在a-a 截面处），地基土的物理、力学指标见表1.1表1.1 各土层物理力学指标序号土层名称层厚m含水量％重度kN/m3孔隙比比重液限％塑性指数液性指数固结快剪压缩性指标CkPaφ度 a 1-2MPa -1E s1-2 MPa1 粘土 6.5 26 19.7 0.74 2.72 44 20 0.1 55 20 0.15 11.62 粉质粘土 4.1 28 19.1 0.82 2.71 34 15 0.6 20 16 0.26 72桥台与基础构造及拟定的尺寸桥台与基础构造及拟定的尺寸如图1.1所示，基础分两层，每层厚度为0.5m ，襟边和台阶等宽，取0.4m 。
基础用C15的混凝土浇筑，混凝土的刚性角max 40α=︒。
基础的扩散角为：1max 0.8tan 38.66401.0αα-==︒<=︒满足要求。
图1.1桥台及基础构造和拟定的尺寸（高程单位m）3荷载计算及组合（1）上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重和基础上土重计算，其值列于表1.2。
(完整word版)桥台桩基础设计计算书
桥台桩基础设计计算书路桥073 张金辉一、荷载计算（一）上部构造恒载反力及桥台台身、基础土重的计算该部分的计算列于以下的恒载计算表中。
（弯矩正负规定如下：逆时针方向取“+”，顺时针方向取“-”)该桥台的侧立面图、平面图如图（一）、图（二）所示，在计算桥台混凝土自重时,将其分为11块分别进行计算，最后将其求和累加.上部构造恒载计算：上部构造恒载=边梁重量+中梁重量+桥面铺装重量= 15＊19.94＊10.28+2＊19.94＊10.72+3。
5＊(12+5。
5）＊19。
94= 4723.587 KN距离承台底形心轴的距离= 1.48 m对承台底形心轴的弯矩为:Mx=—21＊4723.587*1。
48=—3495。
454 KN·m图（二)恒载计算表序号计算式竖直力对基底中心轴偏心弯矩10.75×0.3×2.5×2514。
0630.5×2。
5+0.1+2=3。
3547。
11120。
5×2。
5×1.37×0。
3×0。
512。
84431×2。
5+0.1+2=2.93337.67130。
3×0.3×（1.75+5。
5×3+1.74）×2544.9780.15+0。
1+2=2。
25101。
20140。
5×0。
3×0.3×（1.75+5.5×3+1。
74）×2522.48931×0.3+0。
1+2=2.249。
4765 1.02×0.35×（0。
3+1。
75+5。
5×3+1。
181.082+0.1—0.5×0.35=1.925348.59（二） 土压力计算根据《公路桥涵设计通用规范》，取台背与填土间的摩擦角δ= 。
土压力按台背竖直（ε=0），回填土为两层： 0~1。
5m 采用天然级配砂砾回填=40°，ε=0,δ= =20°，β=0，；下部分采用原土碾压回填=16° ， c=30° ，;根据土压力相等的概念来计算1。
桥台基础设计计算书
第四章肋形埋置式桥台设计计算4.1桥台设计资料设计荷载：公路—II级上部结构：采用16m钢筋混凝土空心板，计算跨径15.3m，板长15.96m。
桥台资料：台帽（包括翼墙、背墙）采用C30混凝土，轴心抗压强度；双肋台身及桩基础采用C25混凝土，轴心抗压强度MPaf13.8?cd3?，均采用HRB335钢筋。
混凝土重度MPa?11.5fm/=25kN cd4.2桥台构造尺寸的拟定）cm桥台一般构造图（单位：4-1 图埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽在外以安置支座和上部构造。
这样，桥台所受的土压力大为减少，桥台的体积也相应的减小。
埋置式框架式桥台结构本身存在着斜杆，能够产生水平力以平衡土压力，稳定性较好。
其构造尺寸如图4-1。
4.3土压力计算4.3.1台身顶、底的台后土压力（1）台身顶的台后土压力。
?d?1.0m，两肋外缘距离，台身肋宽填土内摩擦角，台帽宽7.25m?303?，汽车荷载等代土层厚度为：2.3m，填土容重 5.25m，台帽背高度m/=18kN G??h?Bl0式中：——破棱体平面内布设的荷载G?——破棱体平面面积，B为破棱体宽度，取7.25m。
为破棱体长度，Bll00按以下计算。
先求破棱体破裂面与竖直线夹角“θ”的正切值，按规范公式??????????tancottan??tantantan?????=0；——台背与竖直线交角，式中：??3。
?；、、——土的内摩擦角、土的容重，?=/kN=1830m11???。
——台背与土的摩擦角，；????153022则????。
???????4530015?????。
0.256?tan?tan?cottan?tan?tan?030453045．?m0.58880.256tan??2.3??Hl0其中H为台帽背墙顶至台帽底的高度，见图4-1。
破棱体的平面（）内，横桥向布置一个加重车后轴，其重0.58887.27?B?l0力为kN280140?2?1?G??。
埋置式埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书.
河南理工大学基础工程课程设计计算书课题名称：“埋置式桥台刚性扩大基础设计”学生学号： 321407020422专业班级：道桥1204学生姓名：连帅龙指导教师：任连伟课题时间： 2015-7-1 至 2015-7-10埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书1.设计资料及基本数据某桥上部结构采用钢筋混凝土剪支T 形梁，标准跨径上20.00m ，计算跨径L=19.60m ，摆动支座，桥面宽度为净7m+2×1.0m ，双车道，按《公路桥涵地基基础设计规范》（JTG D63—2007）进行设计计算。
1) 设计荷载为公路Ⅱ级。
人群荷载为23kN m 。
材料：台帽、耳墙及截面a —a （设计洪水位）以上混凝土强度等级为C20，3125kN m γ=，台身（自截面a-a 以下），3223kN m γ=基础用C15的素混凝土浇筑，3324kN m γ=。
台后及溜坡填土417γ=2kN m ，填土的内摩擦角35ϕ︒=，粘聚力C=0。
水文、地质资料：设计洪水位高程离基底的距离为6.5m （在a-a 截面处），地基土的物理、力学指标见表1.1表1.1 各土层物理力学指标序号土层名称层厚m含水量％重度kN/m3孔隙比比重液限％塑性指数液性指数固结快剪压缩性指标CkPaφ度 a 1-2MPa -1E s1-2 MPa1 粘土 6.5 26 19.7 0.74 2.72 44 20 0.1 55 20 0.15 11.62 粉质粘土 4.1 28 19.1 0.82 2.71 34 15 0.6 20 16 0.26 72桥台与基础构造及拟定的尺寸桥台与基础构造及拟定的尺寸如图1.1所示，基础分两层，每层厚度为0.5m ，襟边和台阶等宽，取0.4m 。
基础用C15的混凝土浇筑，混凝土的刚性角max 40α=︒。
基础的扩散角为：1max 0.8tan 38.66401.0αα-==︒<=︒满足要求。
图1.1桥台及基础构造和拟定的尺寸（高程单位m）3荷载计算及组合（1）上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重和基础上土重计算，其值列于表1.2。
刚性扩大基础
埋置式桥台刚性扩大基础设计示例1.设计资料及基本数据某桥上部结构采用钢筋混凝土剪支T 形梁，标准跨径上20.00m ，计算跨径L=19.50m ，摆动支座，桥面宽度为净7m+2×1.0m ，双车道，按《公路桥涵地基基础设计规范》（JTG D63—2007）进行设计计算。
设计荷载为公路—Ⅱ级，人群荷载为3.52kN m 。
材料：台帽、耳墙及截面a —a 以上混凝土强度等级为C25，3125kN m γ=，台身（自截面a-a 以下）用MU7.5浆砌片、块石（面墙用块石、其他用片石，石料强度不小于MU30），3223kN m γ=，基础用C15的素混凝土浇筑，3324kN m γ=。
台后及溜坡填土3417kN m γ=，填土的内摩擦角35ϕ︒=，粘聚力C=0。
水文、地质资料：设计洪水位高程离基底的距离为7.00m （在a-a 截面处），地基土的物理、力学指标见表1.12桥台与基础构造及拟定的尺寸基础分两层，每层厚度为0.5m ，襟边和台阶等宽，取0.4m 。
根据襟边和台阶构造要求初拟出平面较小尺寸，见图1.1，经验算不满足要求时再调整尺寸。
图1.1基础用C15的混凝土浇筑，混凝土的刚性角max 40α=︒。
基础的扩散角为：1max 0.8tan 38.66401.0αα-==︒<=︒ 满足要求。
3荷载计算及组合（1）上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重和基础上土重计算，其值列于表1.2。
（2）土压力计算土压力按台背竖直，0α=︒，填土内摩擦角35ϕ=︒，台背（圬工）与填土之间的外摩擦角17.52ϕδ==︒计算，台后填土水平0β=。
① 台后填土表面无汽车荷载时土压力计算台后填土自重引起的主动土压力计算式为：2412a a E B H μγ=已知：3417kN m γ=，B 为桥台宽度取7.7m ，H 为自基底至填土表面的距离，等于11.0m ；a μ为主动土压力系数。
22222cos ()cos cos()1cos 350.247cos17.51a ϕαμααδ-=⎡⋅++⎢⎣︒==⎡︒⋅⎢⎣2117.00117.70.2471956.10()2a E kN =⨯⨯⨯⨯=其水平向分力：cos()1956.10cos17.51865.57()ax a E E kN δα=+=⨯︒=离基础底面的距离：113.67()3y e m == 对基底形心轴的力矩：1865.57 3.676846.64()ex ax y M E e kN m =-=-⨯=-⋅其竖直向分力：sin()1956.10sin17.5588.21()ay a E E kN δα=+=⨯︒=作用点离基础形心轴的距离：2.20.6 1.6()y e m =-=对基底形心轴的力矩：588.21 1.6941.14()ey ay x M E e kN m ==⨯=⋅② 台后填土表面有汽车荷载由汽车荷载换算的等代均布土层厚度：0G h Bl γ=∑式中：0l ——破坏棱体长度，当台背竖直时，0tan l H θ=，11H m =。
钢性扩大基础设计方案
第一章 刚性扩大基础设计第一节浅基础尺寸及高程拟定一、刚性扩大基础概述由于地基强度一般较墩台或墙柱的强度低，因而需要将其基础平面尺寸扩大以满足地基强度要求，这种刚性基础称刚性扩大基础。
它是桥涵及其它构造物常用的基础形式，其每边扩大的尺寸最小为0.20~0.50m ，视土质基础厚度、埋置深度和施工方法而定。
作为刚性基础，每边扩大的尺寸应受到材料刚性角的限制。
当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重，节省材料，如图1-1所示。
二、铁路墩台基础埋置深度在有冲刷处，基底应在墩台附近最大冲刷线以下，不小于下列安全值：对于一般桥梁安全值为2m 加冲刷总深度的10%；对于特大桥（或大桥）属于技术复杂、修复困难或重要者，安全值为3m 加冲刷总深度的10%，如表1-1所示。
表1-1 铁路桥基底埋深安全值冲刷总深度(m) 0 5 10 20 安全值 m一般桥梁 2.0 2.5 3.0 4.0 特大桥属于技术复杂、修复困难或重要者设计频率流量 3.0 3.5 4.0 5.0 检算频率流量1.51.82.02.5注：冲刷总深度为自河床面算起的一般冲刷深度与局部冲刷深度之和根据设计资料，5号墩位的冲刷总深度为5.21m 。
因此确定基底位于局部冲刷线以下3.5m ，基底标高为6.42m 。
持力层为中密粗砂。
二、刚性扩大基础尺寸的拟定基础顶面一般应低于设计地面10m 以上，以免基础外露，遭受外界影响而破坏。
刚性扩大基础的剖面形式一般做成矩形或台阶形，如图1-2所示。
自墩台、台身边缘至基顶边缘的距离1c 称襟边，其作用一方面是扩大基底面积增加基础承载力，同时也便于调整基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差，也为了支墩、台身模板的需要。
桥梁墩台基础襟边最小值为20~30cm 。
自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角max α，称为刚性角。
在设计时，应使每个台阶宽度i c 与厚度i t 保持在一定比例内，使其夹角max αα≤i ，这是可认为属于刚性基础，不必对基础进行弯曲拉应力和剪应力的强度检算，在基础中也可不设置受力钢筋。
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）139143.5144粉质粘土中密中砂软塑粉质粘土地质水文情况21030301537808010104201801801060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0max 40=α，基础的刚性角验算为：max 019.368.026.02tan αα<=⨯⨯=-，满足刚性扩大基础的刚性角要求。
第二章-第五节 刚性扩大基础设计与计算
第五节 刚性扩大基础设计与计算
二、基础尺寸的拟定
剖面形式:矩形或台阶形。
基础较厚（>1m），成台阶形状；
基础悬出总长度（包括襟边和台阶 宽度之和）：由刚性角确定。
c1
h
H
max
c2 c3
t1 t2 t3
刚性角： 墩、台底截面边缘至基础 边缘与垂线间的最大夹角max
砖石砌体M5以下砂浆： max≤30º
验算内容：沉降量、相邻基础沉降差、不 均匀沉降引起引起的倾斜。 一般中小型桥梁基础，只要满足地基强度 要求，地基沉降也就满足要求了。 但下列情况，需要验算基础沉降：
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
需要验算基础沉降情况：
1、地质情况度杂、地层分布不均匀、强度较小的软粘土 地基、湿陷性黄土地基
2）埋置深度足够大：目的保证基础稳定 性、确保基础安全。
第五节 刚性扩大基础设计与计算
基础埋深设计应考虑的因素：
1、地基的地质条件：
覆盖层较薄时，基础宜直接修建在新鲜岩面上；
覆盖层（风化层）较厚时，基础埋深根据风化 程度、冲刷深度和容许承载力确定； 岩层表面倾斜时，应避免基础同时放置在岩石 和土体上。
第五节 刚性扩大基础设计与计算 设计与计算主要内容
埋置深度； 基础尺寸；
地基承载力验算；
基础稳定性； 基础沉降验算。
基底合力偏心距验算；
地基稳定性验算；
第五节 刚性扩大基础设计与计算
一、埋置深度确定
基础埋深要求：
1）基础设置在变形较小、强度较高持力 层：目的是保证地基强度满足要求、避 免产生过大沉降或沉降差；
基础底面转角 墩、台顶面允 许水平位移
第五节 刚性扩大基础设计与计算
扩大基础设计计算书
目录一、基本设计资料 (1)二、设计内容： (1)（一）中墩及基础尺寸拟定 (1)1.墩帽尺寸拟定 (1)2.墩身尺寸确定 (2)3基础尺寸确定.................................. - 4 - （二）墩帽局部受压验算. (4)1.上部构造自重 (4)2.墩身自重计算 (4)3.浮力计算 (5)4.活载计算 (5)5.水平荷载计算 (7)6.墩帽局部受压验算 (8)（三）墩身底截面验算 (9)1.正截面强度验算 (9)2.基底应力验算 (10)3.稳定性验算.................................. - 10 -4.沉降量验算.................................. - 10 -5.墩顶水平位移验算............................ - 10 -混凝土实体中墩与扩大基础设计一、基本设计资料1.设计荷载标准：公路II级2.上部结构：上部结构采用装配式后张法预应力混凝土简支T梁。
跨径40m，计算跨径38.80m，梁长39.96m，梁高230cm，支座尺寸25cm×35cm×4.9cm（支座为板式橡胶支座，尺寸为顺×横×高），主梁间距160cm，桥面净宽为7+2×0.75m，一孔上部结构荷载为5070kN。
3.水文资料：设计水位182.7m 河床标高177.65m; 一般冲刷度 1.60m; 局部冲刷深度2.80m。
4.地质资料：表层3米厚为软塑粘性土，其液性指数I L=0.8；孔隙比e=0.7；容重γ=18.0kN/m3，以下为砾砂，中密γ=19.7kN/m3。
二、设计内容：（一）中墩及基础尺寸拟定1.墩帽尺寸拟定（采用20号混凝土）顺桥向墩帽宽度：b≥f + a +2c1 + 2c2f = 40m(跨径)－38.80m(计算跨径)＝1.20m支座顺桥向宽度a = 0.25m查表2-1 c1=0.1m c2=0.2mb =1.20 + 0.25 + 2×0.1 + 2×0.2=2.05m按抗震要求：b/2 ≥ 50+L(跨径) =50+40=90cm b =2.05m则取满足上述要求的墩帽宽度b=2.05m横桥向墩帽宽：矩形：B = 两侧主梁间距 + a + 2c1 + 2c2=1.6×4+ 0.35 + 2×0.1+ 2×0.2=7.35m圆端形：B=7.35 + b =7.35+2.05=9.4m桥面净宽：7＋2×0.75=8.5m 8.5－1.6×5=0.5m 人行道一边悬出0.25m2.墩身尺寸拟定： ①桥墩立面尺寸墩帽厚度为40cm ，按非通航河流桥下净空定为0.75m(0.5～1m)； 梁底标高＝设计水位＋0.75＝182.7＋0.75＝183.45m ； 墩身顶面标高为：183.45－0.049(支座高)＝183.401m ；基底标高为：177.65（河床标高）－1.2（局部冲刷）－1.60（一般冲刷）－2（最小埋置深度，查表3.1）＝172.85m ； 基础埋深为：1.2＋1.6＋2＝4.8m；墩顶标高为：183.45－0.049(支座厚)－0.4(墩帽厚)=183.001m ； 墩底标高为：172.85+1.5=174.35m ； 墩高：183.001－174.35=8.651m ， 满足上述要求取9m 。
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河南理工大学基础工程课程设计计算书课题名称：“埋置式桥台刚性扩大基础设计”学生学号： 2专业班级：道桥1204学生姓名：连帅龙指导教师：任连伟课题时间：2015-7-1 至2015-7-10埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书1.设计资料及基本数据某桥上部结构采用钢筋混凝土剪支T 形梁，标准跨径上20.00m ，计算跨径L=19.60m ，摆动支座，桥面宽度为净7m+2×1.0m ，双车道，按《公路桥涵地基基础设计规范》（JTG D63—2007）进行设计计算。
1) 设计荷载为公路Ⅱ级。
人群荷载为23kN m 。
材料：台帽、耳墙及截面a —a （设计洪水位）以上混凝土强度等级为C20，3125kN m γ=，台身（自截面a-a 以下），3223kN m γ=基础用C15的素混凝土浇筑，3324kN m γ=。
台后及溜坡填土417γ=2kN m ，填土的内摩擦角35ϕ︒=，粘聚力C=0。
水文、地质资料：设计洪水位高程离基底的距离为6.5m （在a-a 截面处），地基土的物理、力学指标见表1.1表1.1 各土层物理力学指标2桥台与基础构造及拟定的尺寸桥台与基础构造及拟定的尺寸如图1.1所示，基础分两层，每层厚度为0.5m ，襟边和台阶等宽，取0.4m 。
基础用C15的混凝土浇筑，混凝土的刚性角max 40α=︒。
基础的扩散角为：1max 0.8tan 38.66401.0αα-==︒<=︒ 满足要求。
图1.1桥台及基础构造和拟定的尺寸（高程单位m）3荷载计算及组合（1）上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重和基础上土重计算，其值列于表1.2。
表1.2 恒载计算表（2）土压力计算土压力按台背竖直，0α=︒，填土内摩擦角35ϕ=︒，则台背与填土之间的外摩擦角17.52ϕδ==︒计算，台后填土水平0β=。
① 台后填土表面无汽车荷载时土压力计算 台后填土自重引起的主动土压力计算式为：2412a a E B H μγ=已知：台后及溜坡填土的重度34/18m KN =γ，B 为桥台宽度取7.7m ，H 为自基底至填土表面的距离，等于10.0m ；a μ为主动土压力系数。
22222cos ()cos cos()1cos 350.247cos17.51a ϕαμααδ-=⎡⋅+⎢⎣︒==⎡︒⋅⎢⎣ 20.517.00107.70.2471616.62()a E KN =⨯⨯⨯⨯=其水平向分力：0cos()1616.62cos17.51541.80()ax a E E KN δα=⨯+=⨯=离基础底面的距离：)(33.3310m e y ==对基底形心轴的力矩：1541.80 3.335134.19()ax ax y M E e KN m =-=-⨯=-•其竖直向分力：0sin()1616.62sin17.5486.13()ay a E E KN δα=+=⨯=作用点离基础形心轴的距离：)(75.14.015.2m e x =-=对基底形心轴的力矩：486.13 1.75850.72()ay M KN m =⨯=•② 台后填土表面有汽车荷载时由汽车荷载换算的等代均布土层厚度：0G h Bl γ=∑式中：0l ——破坏棱体长度，当台背竖直时，0tan l H θ=，m H 10=。
由tan tan 0.583θω=-=其中52.5ωϕδα=++=︒， 得：)(83.5583.0100m l =⨯=在破坏棱体长度范围内只能放一列汽车，因是双车道，故kN G 5602802=⨯=∑5600..734()7.7 5.8317h m ==⨯⨯台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下引起的土压力：11(2)1710(20..73410)7.70.2471853.93()22a a E H h H B kN γμ=+=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯= 其水平向分力：0cos()1853.93cos17.51768.12()ax a E E kN δα=+=⨯=作用点离基础底面的距离：1`101030.7343.55()31020.734y e m +⨯=⨯=+⨯ 对基底形心轴的力矩：1768.12 3.556276.83(/)ax M kN m =-⨯=-其竖直向分力：0sin()1853.93sin17.5557.49()ay a E E kN δα=+=⨯=作用点离基础形心轴的距离：)(75.14.015.2m e x =-=对基底形心轴的力矩：557.49 1.75975.61()ay M kN m =⨯=•③台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力计算时，以基础前侧边缘垂线作为假想台背，土表面的倾斜度以溜坡坡度为1:1.5算得，33.69β=-︒，则基础边缘至坡面的垂直距离为,13.65.18.510m H =-='，若取35δϕ==︒（土与土之间的摩擦角），主动土压力系数：22222cos ()cos cos()1cos 350.180cos351a ϕαμααδ-=⎡⋅+⎢⎣︒==⎡︒⋅+⎢⎣ 221117.00 6.137.70.18442.69()22aa E H B kN γμ'==⨯⨯⨯⨯= 其水平向分力：0cos()442.69cos35422.20()axa E E kN δα''=+=⨯= 离基础底面的距离：)(04.2313.6m e y ==对基底形心轴的力矩：422.20 2.04861.29()exM kN m '=⨯=• 其竖直向分力：0sin()442.69sin17.5133.12()aya E E kN δα''=+=⨯= 作用点离基础形心轴的距离：, 2.15()x e m =-对基底形心轴的力矩：133.12 2.15286.21()eyM kN m '=-⨯=-• （3）支座活载反力计算支座反力计算考虑如下两种情况。
①台后无荷载，桥上有汽车及人群荷载Ⅰ）汽车及人群荷载反力：桥跨上的汽车荷载如图所示，反力影响线的纵距分别为：图1.312 1.00.0h h ==[]1178.810.519.67.8752511.95()R x kN =⨯+⨯⨯=人群荷载支座反力： 11(19.6132)58.8()2R kN '=⨯⨯⨯= 支座反力作用点距离基底形心轴的距离：1 2.15 1.40.75()r e m =-=对基底形心轴的力矩：1515.950.75383.96(/)R M kN m =⨯=,1R M = 58.8⨯0.75=44.10(/)kN mⅡ）汽车荷载制动力由汽车荷载制动力按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路Ⅱ级不得小于90KN ，依照上面的规定分别为：1(7.87519.6178.8)0.133.32()90H kN KN=⨯+⨯=<因此简支梁板式橡胶支座的汽车荷载产生的制动力为0.330090()H kN =⨯=②台后桥上均有荷载，车辆荷载在台后A. 汽车及人群荷载反力：由于支座作用点在基底形心轴的右侧，为了在活载作用下得到最大的逆时针方向力矩，因此将重车后轴贴桥台后侧的边缘，以使桥跨上活载所产生的顺时针力矩最小，其荷载布置如图1.3所示， 则支座反力为：1(178.810.5119.67.975)2511.95()R kN =⨯+⨯⨯⨯⨯= 人群荷载支座反力：120.519.61358.8R KN '=⨯⨯⨯⨯= 对基底形心轴的力矩：1511.950.75383.96/R M kN m=⨯=B. 汽车荷载制动力：根据上面分析，按一辆重车的30%计算： 10.2090.0027H kN =⨯=（4）支座摩阻力计算取摆动支座摩擦系数0.05f =，则支座摩阻力：848.050.0542.40F P f kN =⨯=⨯= 对基底形心轴的弯矩：42.408.7368.88/F M kN m =⨯=（方向按荷载组合需要确定）对实体式埋置式桥台不计汽车荷载的冲击力，同时从以上对制动力和支座摩阻力的计算结果表明，支座摩阻力大于制动力。
因此，在以后的组合中，以支座摩阻力作为控制设计。
（5）荷载组合根据实际可能出现的荷载情况，可分为桥上有活载，台后无汽车荷载；桥上无活载，台后有汽车荷载；桥上无活载，台后无活载，桥上有活载，台后也有汽车荷载，同时还应对施工期间桥台仅受台身自重及土压力作用的情况进行验算。
现将上述组合分别计算如下。
1桥上有活载，台后无汽车荷载（1）恒载+桥上活载及台前、台后土压力+支座摩阻力。
2桥上有活载，台后也有汽车荷载（1）恒载+桥上活载+桥前土压力及台后有汽车荷载作用时的土压力+支座摩阻力。
3桥上无活载，台后无活载（1）恒载+台前土压力+台后土压力4桥上无活载，台后也有汽车荷载恒载、台前土压力及台后有车辆荷载作用时的土压力。
5无上部构造时桥台及基础自重+台前土压力+台后土压力。
各种荷载组合表见表1.3。
对地基承载力验算，以荷载组合（3）中的主要组合验算。
稳定性验算时，倾覆和滑动分别以组合（3）中的附加组合和组合（4）为最不利，因此应分情况予以验算。
荷载组合计算表1.34地基承载力验算（1）台前、台后填土对基底产生的附加应力计算因台后填土较高，由填土自重在基底下地基土中所产生的附加应力： i i i h σαγ=台后填土高度（从原地面起算）h=8m 。
当基础埋置深度为2.0m 时，取基础后边缘附加应力系数1α=0.46，基础前边缘的附加应力系数1α=0.069。
则后边缘处：1'0.4617.00862.56KPa σ=⨯⨯= 前边缘处：1'0.06917.0089.38KPa σ=⨯⨯=此处，计算台前溜坡椎体对基础前边缘地面处引起的附加应力时，填土高度可近似取基础边缘作垂线与坡面交点的距离（h=4.13），并取系数25.02=α，则2''0.2517 4.1317.55KPa σ=⨯⨯=因此，基础前边缘总的竖向附加应力：212''''9.3817.5526.93KPa σσσ=+=+=（2）基底压应力计算建成后使用时，由于工况2作用下产生的竖向应力最大，所以以工况2来控制设计。
此时基底压应力为maxmin 2318.027912.1934444120.17{170.684.39.39.3 4.36KPa P M KPa A W σ∑∑=±=+==⨯⨯⨯考虑台前、台后填土产生附加应力后的总应力： 台前：max 318.0226.93344.95KPa σ=+= 台后：min 77.6862.56140.24KPa σ=+= （3）地基承载力验算 ○1持力层强度验算 根据土工试验资料，持力层为一般黏性土，根据《公桥基规》，当74.0=e ，10.0=L I 时，查得[o σ]=354KPa ，因基础置埋深度为原地面下2.0m （<3.0m ）,不考虑深度修正；对黏性土地基，虽 2.0b m >，不进行宽度修正。