埋置式埋置式桥台刚性扩大基础设计计算书
重力式桥墩刚性扩大基础课程设计报告书
课程设计课程名称基础工程设计题目重力式桥墩刚性扩大基础设计姓名专业年级学号指导教师成绩日期 2011 年6 月 26 日《基础工程课程设计》评语指导教师(签名)：2011年 6 月 30 日目录：一、设计资料 (4)二、拟定刚性扩大基础尺寸 (4)2.1确定基础埋置深度2.2基础的尺寸拟定三、桥墩荷载计算 (5)3.1上部构造恒载反力、桥墩、墩帽自重及浮力等。
3.2汽车和人群荷载计算3.3汽车制动力：3.4风荷载计算四、地基压应力计算 (9)五、持力层承载力验算 (10)5.1基底应力计5.2持力层承载力验算5.3下卧层承载力验算六、基底偏心距验算 (10)6.1恒载作用时6.2由合力偏心距七、基础稳定性验算 (11)7.1倾覆稳定性验算7.2.滑动稳定性验算八、沉降计算 (11)九、参考文献 (12)一、设计资料1. 某一级公路桥梁，上部结构为35 m预应力钢筋混凝土简支梁(计算跨径l=33.98 m)，桥面宽度为净10(三车道)+2×1.5 m，弧形滑动支座，摩擦系数μ=0.2。
2. 设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3. 5 kN/m2。
3. 桥址处河流最高水位为116.66 m，最低水位为112.8 m，通航水位为115.33 m。
=0.83 kN/m2。
4. 横向基本风压W5. 材料：墩帽混凝土30#，容重γ=25 kN/m3；墩身混凝土20#，容重γ=24 kN/m3。
6.每跨上部结构自重6000 kN(中心荷载)。
7. 地基情况及土的物理力学性质指标，见表1。
表1 地基土层分布及计算指标名称厚度/m 容重/kN/m3孔隙比含水量/% 液限/% 塑限/% 压缩模量/MPa黏土 6.0 20.2 0.651 22.0 34.3 16.1 16.5亚黏土 3.0 18.3 0.978 33.1 36.0 19.8 7.5强风化岩 6.0 22.5 ————358. 冲刷线：最大冲刷线和一般冲刷线就是现有的地面线，标高为112.00 m。
天然地基上刚性扩大基础设计计算步骤与算例
第六节天然地基上刚性扩大基础设计计算步骤与算例一、设计计算步骤1.阅读与分析设汁所必须的场地地形图、地质勘测报告、地基上试验报告、上部结构总体布豊图及设计计算说明书等；2.选择基础类型；3.确進基础的埋置深度：4.拟左基础各部分尺寸（包括基础厚度、平面尺寸及台阶宽度）：5.验算基础的刚性角；6.荷载讣算（应计算出各种荷载作用于基底形心处的力及力矩）：7.荷载组合（应列表表示）：8.合力偏心距验算：9.地基强度验算（包括持力层强度验算和软弱下卧层强度验算）：10.基础稳左性验算（包括抗倾覆稳左性和抗滑动稳泄性）：11.沉降验算。
二、刚性扩大基础设计算例（一）设计资料1.下部结构.标准跨径为20m。
计算跨径为19. 5m的钢筋混凝丄简支梁中桥，位于直线桥面净宽为：7十2X（双车道），由5片梁组成。
2.下部结构：重力式圆端形实体桥墩，尺寸如例图2。
28所示。
3.设计荷载：汽一20,挂—100,人群3kN/m2涮动力77 =印LN）。
4.气象资料：本桥修建在平原区，基本风压为0. 25kN/m2。
'拟采用刚性扩大基础。
5.地质水文资料：见图2。
28。
其中河流不通航，无冰冻和严重漂流物。
（二）设计任务设计桥的中墩基础。
（三）确定基础埋置深度由上部结构和设计荷载资料知道，本桥对地基要求不高，但从地质条件看，表层上厚在最大冲刷线以下只有40cm,而且是软塑状的亚粘土。
查表2-5得容许承载力[ao] = 180kPa, 故表层上不可作为持力层，下层土为中密中砂，2o] = 350kPa,强度较高，可作为持力层。
初拟左基础底而在最大冲刷线以下l*8m 处，标高为145. 30-1. 8 = 143. 50m«（四）拟定基础尺寸由规范知“水中基础顶而不宜高于最低水位，并在一般情况下大、中桥墩、台基础厚度在1-2左右”。
现初N基础厚度为，基础顶而标髙为十= 145. 00m,则墩身髙为，墩底截 30面长为8. 65m,宽为。
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。
刚性扩大基础计算算例
交通与汽车工程学院科技论文写作课程名称: 科技论文写作课程代码: 6010419论文题目:成渝高速公路A标段基础工程设计年级/专业/班: 2011级交通工程3班学生姓名: 景浩学号: 332011081802105科技论文写作成绩：学习态度及平时成绩（30）文献查阅能力（20）创新（5）论文撰写质量（45）总分（100）教师签名：年月日目录1、天然地基上浅基础类型、适用条件........................................................ 错误！未定义书签。
1.1天然地基浅基础的一般分类............................. 错误！未定义书签。
1.2天然地基浅基础的各种分类............................. 错误！未定义书签。
2、刚性扩大基础施工.................................................................................... 错误！未定义书签。
2.1旱地上基坑开挖及围护................................. 错误！未定义书签。
2.2基坑排水 (3)2.2.1表面排水法 (3)2.2.2井点法降低地下水位 (3)2.3水中刚性扩大基础修筑时的围堰工程..................... 错误！未定义书签。
2.3.1表面排水法 (3)2.3.2地下连续墙围堰法 (4)3、成渝高速公路A标段刚性扩大基础的设计与计算 (4)3.1设计资料 (4)3.2确定基础埋置深度..................................... 错误！未定义书签。
3.3基础的尺寸拟定 (5)3.4作用效应计算 (6)3.5作用效应组合 (8)3.6地基承载力验算 (8)3.7基底合力偏心距验算 (9)3.8基础稳定性验算....................................... 错误！未定义书签。
埋置式桥台计算书
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=19.50m ，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。
1) 结构尺寸如附图，上部构造恒载1085kN,2) 设计荷载为汽车-20级，挂车-100级，人群荷载为52kN 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），，基础用C15的素混凝土浇筑，3324kN m γ=。
台后及溜坡填土18=γ2kN 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 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 73软质基岩21.5由表可知上层粘土的液性指数远小于0.75属于硬塑土，中层粉质粘土相对的承载力较弱，则该基础应浅埋，采用刚性扩展基础如下图。
2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。
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
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
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??。
刚性扩大基础设计
刚性扩大基础设计
上部结构型式
对中、小跨度简支梁桥来说，这项因素对确 定基础的埋置深度影响不大。但对超静定结构 即使基础发生较小的不均匀沉降也会使内力产 生一定变化。
刚性扩大基础设计
当地的地形条件
➢ 当墩台、挡土墙等结 构位于较陡的土坡上， 在确定基础埋深时， 还应考虑土坡连同结 构物基础一起滑动的 稳定性。
刚性扩大基础设计
软弱下卧层承载力验算
当受压层范围内地基为多层土，且持力层以 下有软弱下卧层，这时还应验算软弱下卧层的承 载力，验算时先计算软弱下卧层顶面（在基底形 心轴下）的应力（包括自重应力及附加力） ，不 得大于该处地基土的容许承载力。即:
p Z 1 ( h z ) ( p 2 h ) R [ fa ]
σ
σmax σmax
σmax
b'
NK
刚性扩大基础设计
五、基础稳定性和地基稳定性验算
➢ 基础稳定性验算 ➢ 地基稳定性验算
基础倾覆稳定性验算 基础滑动稳定性验算
刚性扩大基础设计
基础倾覆稳定性验算
基础倾覆稳定性与合力的偏心距有关。合 力偏心距愈大，则基础抗倾覆的安全储备愈小， 如下图所示，因此，在设计时，可以用限制合 力偏心距e0来保证基础的倾覆稳定性。
σ
σ
σ
σ
σ
基底应力分布图
偏心竖直力作用在任意点
刚性扩大基础设计
讨论:
✓ 对公路桥梁，一般由顺桥向控制基底应力 计算。但对通航河流或河流中有漂流物时，应 计算撞击力在横桥向产生的基底应力，并与顺 桥向基底应力比较，取其大者控制设计。
✓ 对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计 算： pm mainxN AM Wxx M Wyy γR[fa]
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。
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??。
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 =。
扩大基础承载力计算书
19号桥台基础承载力计算书一、概况XXX大桥为跨越XX河而设,现有桥梁建成于XＸX年，上部结构分３联：7×20m+4×35m+８×２0 ｍ简支Ｔ梁。
现右侧加宽单幅,加宽桥梁上部结构采用:13m预应力砼(后张)空心板＋6ｘ20m预应力砼(后张）T梁+13m预应力砼(后张)空心板+4x３5ｍ预应力砼(后张)T梁+7x2０ｍ预应力砼(后张）T梁＋13m预应力砼（后张）空心板；下部结构采用柱式墩，桥墩采用桩基础,桥台采用扩大基础，桥梁全长432m,桥梁加宽1０.7５m,本桥型方案桥梁起终点与防洪通道平交,加宽桥梁纵坡与老桥不同，跨中处加宽桥梁桥面标高比老桥桥面标高高0．38m。
二、设计资料1、荷载等级:公路Ⅰ级；2、桥宽:10.７５m；3、车道数:2；4、桥面铺装：8cｍＣ５0砼现浇层＋10cm沥青砼；三、荷载计算1、恒载计算1）主梁自重：（61.64９m3/2)×２6KN/ ｍ3=801．4KN2）铺装及护栏自重:307.5KN3）台身及耳背墙自重：7１.７ｍ３×25KN／ m３=17９1.9 KN4）基础自重：69.２5 m3×２5KN／ｍ3=1731.３KN5）搭板及填土重：32３KＮ2、汽车荷载计算：1）均布荷载:10.５KN/ｍ2）集中荷载：296KN3）合计:10．5KN／m×（13+４.８)m＋296 KN＋270 KN=７５２.9KN 四、基底承载力验算基底竖向力:８０1.4ＫN+307.５KN+17９１.9 KN +1７3１．3KN+3２3ＫN＋75２.9KN=49５5.1KN。
基底纵向弯矩：75２.9ＫＮ*0.25m=188．２KN＊mpｍa=１28.7kpａ。
承载力容许抗力系数取1．25。
地基容许承载力不应小于：１.2５*1２８．7 kpａ＝１6０.1 kpa。
五、换填后地基承载力计算根据地勘资料,桥台处持力层为粉质粘土，地基承载力基本容许值为120Kpａ。
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。
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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： ************专业班级：道桥1204学生姓名：***指导教师：***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。