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重力式U型桥台设计说明书简介（约500字）

重力式U型桥台是一种传统、可靠且应用广泛的桥台结构形式，主要依靠自身巨大重量及基础底面与地基间的抗滑力、抗倾覆力矩来平衡桥跨结构传来的竖向荷载、水平推力（如制动力、温度力、土压力）及台后填土侧压力。本设计说明书系统阐述了该桥台的结构组成、设计依据、计算方法与构造要求。

桥台主体呈“U”形平面布置，由前墙、两侧翼墙及后端连接的台帽组成，整体为钢筋混凝土或浆砌块石结构（本项目采用C30钢筋混凝土）。前墙垂直于线路方向，直接承受上部结构支座反力；两侧翼墙斜向延伸，嵌入路堤，有效约束台后填土两个联体三开间新农村别墅，减小主动土压力并增强整体稳定性。基础采用扩大浅基础，置于承载力满足要求的持力层上，基底尺寸经地基承载力、抗滑移（K≥1.3）、抗倾覆（K≥1.5）及偏心距（e≤B/6）等多工况验算确定。

设计严格遵循《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362）及《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363）等现行标准。荷载组合涵盖持久状况（恒载+活载+土压力）、偶然状况（如地震作用）及施工阶段验算。重点对台身截面强度、抗裂性、翼墙稳定性及基底应力分布进行精细化分析，并配置满足构造要求的受力筋与分布筋。

本设计注重经济性与耐久性平衡：合理控制台身厚度与基础埋深，在保障安全前提下优化工程量；设置沉降缝、泄水孔、防水层及锥坡防护，有效防止不均匀沉降与水害侵蚀。适用于中、小跨径梁桥（如20–40m装配式空心板或T梁），地质条件为中风化岩层或密实黏性土等良好地基，具有施工简便、维护成本低、适应性强等显著优势。

3.1 台身底截面特征值计算

台身底面积： (m2)

3.2 台身截面强度验算

(3.2.1)

式中：m——安全系数，块石砌体受压，取2.31；

fcd——抗压计算强度，fcd=7.82MPa；

——纵向力偏心影响系数；

(3.2.2)

则0.895×50.98×7820/2.31=154460.5715147.95，故验算通过。

偏心距验算：e00.5X1，因为0.5X1=0.5×2.869=1.435 >0.590(m)，故验算通过。施工验算时，可考虑无上部荷载，仅有台身自重和土压力，此时有：

4 基础底面地基承载力计算

地基承载力的验算要求荷载在基底产生的地基应力不超过持力层的容许承载力。地基压应力计算时要考虑填土对基底的附加压应力。

4.1 基础底面特征值计算

4.2 地基土允许承载力确定

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）式(3.3.4)：

式中：[fa]——修正后的地基承载力容许值（kPa）；

b ——基础底面最小边宽（m）；当b<2m时，取b=2m；当b>10m时，取b=10m；

h ——基础埋深深度（m），自天然地面算起，有水流冲刷时自一般冲刷线算起；当h<3m时，取h=3m；当h/b>4时，取h=4b；

k1、k2 ——基底宽度、深度修正系数，根据基底持力层土的类别按规范查表3.3.4；

——基底持力层土的天然重度（kN/m3）；若持力层在水面以下且为透水，应取浮重度；

——基底以上土层的加权平均重度（kN/m3）；换算时若持力层在水面以下，且不透水时，不论基底以上土的透水性质如何，一律取饱和重度；当透水时，水中部分土层则应取浮重度。

查表3.3.4得k1=0，k2=1.5，基础埋置在天然地面下2.m，h<3.0m，深度项不用修正，则[fa]=[fao]=420kPa。

考虑了最不利的两个组合荷载，验算最大应力是否在地基持力层容许承载力范围内。

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）中规定，计算最大压应力时，当基底单向偏心受压时，基底同时承受竖向压力和弯矩共同作用，必须满足以下条件：

（4.3.1）

式中：Pmax——基底最大压应力；

M——水平力和竖向力对基底重心轴的弯矩；

W——基础底面偏心方向面积抵抗矩；

——抗力系数，取1.0 。

4.3.1汽车荷载布置为台上、桥上均有荷载时

此时布置考虑台后布置车辆荷载，一行车队不应有两辆重载车，故该状况桥上布置车道荷载不加集中力。

计算各项外力对基础底中性轴的弯矩

上部恒载的弯矩： (kN·m)

台身、填土、基础自重的弯矩： (kN·m)

汽车荷载产生的弯矩： (kN·m)

人群荷载产生的弯矩： (kN·m)

E水平分力产生的弯矩： (kN·m)

E竖直方向上产生的弯矩： (kN·m)

摩阻力产生的弯矩：(kN·m)

因基底最大压应力(kPa)，地基承载力满足规范，故验算通过。

4.3.2汽车荷载布置为台后无荷载，车道荷载在桥上时

汽车荷载产生的弯矩： (kN·m)

土压力E在水平分力产生的弯矩：

土压力E竖直方向上产生的弯矩：

土压力产生的弯矩：(kN·m)

因(kPa)，地基承载力满足规范，故验算通过。

在基础计算时，必须保证基础本身具有足够的稳定性。基础稳定性验算包括基础倾覆稳定性验算和基础滑动稳定性验算。计算稳定性时要考虑设计水位对桥台的影响。

浆砌圬工体的水浮力为10kN/m3。

土的浮重度：

式中：e——土的空隙比；

——土的固体颗粒重度，一般采用27kN/m3。

得： (kN/m3)

台内填土浮重度： (kN/m3)

5.1 有设计水位时台身及填土所受浮力计算

5.2 计算上部荷载及基础襟边土重

上部恒载： (kN)

基础及襟边土重，由天然地面算起，用浮重度计算，即：

弯矩： (kN·m)

5.3 设计水位时台后土压力计算

设计水位以上的土压力计算：

设计水位以下的土压力算：

E1作用点至设计水位的竖向距离：

E2作用点在竖直方向至基础底面的距离：

E1作用点在竖直方向上到基础形心轴的距离：

E1在水平方向和竖直方向的分力计算：

E2在水平方向和竖直方向的分力计算：

E1和E2的作用点在竖直方向上到基底形心轴的距离：

5.4 抗倾覆稳定性验算

验算基底抗倾覆稳定性，旨在保证桥梁墩台不致向一侧倾倒。倾覆稳定性通常用抗倾覆稳定性系数k0表示：

（5.4.1）

式中：s——在截面重心至合力作用点的延长线上，自载面重心至验算倾覆轴的距离；

e0——所有外力的合力在验算截面的作用点对基础形心轴的偏心距。

抗倾覆稳定性验算时，以最不利情况台后无荷载，桥上有荷载作用的验算，则摩阻力产生的弯矩为：

各种荷载对基础底面的弯矩为：

故基础抗倾覆系数满足规范要求。当台后和桥上均有荷载时，分析安全度更大，故验算忽略。

5.5 抗滑动稳定性验算

验算基底抗滑稳定性，旨在防止基础由于水平推力克服基础底面与基底土之间的摩擦阻力而沿基底面滑动。滑动稳定性通常用滑动稳定系数kc表示：

（5.5.1）

式中： ——基础底面与地基土之间的摩擦系数；

——抗滑稳定水平力总和；

以最不利情况（台后无荷载，桥上有车道荷载作用）验算抗滑稳定性

因基础底面是粘土，查规范得摩擦系数=0.25。

计算得到的滑动稳定系数满足规范要求，故验算通过。

5.6 基底合力偏心距验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007) 4.2.5条，非岩石地基桥台基础的合力偏心距e0应符合如下规定：

（1）永久作用标准值效应组合，；

（2）作用标准值效应组合，。

5.6.1永久作用标准值效应组合

计算土压力时扣除汽车荷载等代土层在台后引起的土压力，则：

土压力： (kN)

弯矩： (kN·m)

各种荷载产生的弯矩和：

从而(m)，满足规范，故验算通过。

5.6.2作用标准值效应组合

核心半径： (m)

从而e0=1.248(m)=1.257(m)，满足规范，故验算通过。

桥梁墩台基础沉降量计算只考虑恒载作用，用《地基基础规范》法计算沉降量。

6.2 桥台基底附加应力计算

据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）规定，地基沉降计算时设定计算深度zn，在zn以上取z厚度，其沉降量应符合以下要求：

大致确定沉降深度为zn=13m，基础宽度b=7.542m，依据规范取沉降深度zn以上z厚度为0.8m。

由于基础底面以下土层为亚粘土、粘土、亚砂土、粉砂dbj／t45-099-2020标准下载，故在地基沉降深度的范围内将土层划分为四个层。

在亚粘土层，，，则查表得平均附加压应力系数为α1=0.999。

在粘土层，，，则查表得平均附加压应力系数为α2=0.998。

在亚砂土层，，，则查表得平均附加压应力系数为α3=0.651。

在粉砂土层，，，则查表得平均附加压应力系数为α4=0.581。

在沉降深度zn底面，非常经典框架剪力墙结构施工组织设计，则查表得平均附加压应力系数为α5=0.556。

zn深度范围内的地基沉降量：

根据规范，m，计算出mm，并除以=97.17mm，得，表明m符合要求。