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3.5kNm。
材料：台帽、耳墙及截面a—a以上混凝土强度等级为C25，?1?25kNm3，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），
2?2?23kNm3，基础用C15的素混凝土浇筑，?3?24kNm3。台后及溜坡填土
?4?17kNm3，填土的内摩擦角??35?，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1.1
表1.1 土工试验成果表 天然状态下土的物理指标 取土深度 含水（自地面率ω算起） （%） 3.40~3.60 8.90~9.10 24.4 30.5 20.3 19.0 0.608 0.889 99.0 94.3 重度γ 相对孔隙比e 饱和密度ωLωp指数IP 28.9 28.2 指数IL 0.05 0.26 擦角（MPa） （MPa-1） ds 2.73 2.75 （%） （%） 51.0 51.3 22.1 23.1 φ（o） 19.3 16.3 89.8 43.2 0.11 0.16 度Sr 液限塑限塑性液性内摩粘聚力CA1—2土粒塑性试验 抗剪试验 压缩系数 kNm 3 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。
1
图1.1
基础用C15的混凝土浇筑，混凝土的刚性角?max?40?。基础的扩散角为：
??tan?10.8?38.66???max?40? 1.0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。
表1.2 恒载计算表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 计算式 0.9×1.5×7.7×25.00 0.5×1.5×7.7×25.00 0.5×2.4×0.35×25.00×2 0.5×2.5×2.4×0.5×(0.35+0.7)×25.00×2 2.0×1.4×7.7×25.00 6.0×1.4×7.7×23.00 0.5×1.6×6.0×7.7×23.00 0.5×3.7×8.5×24.00 0.5×4.4×9.3×24.00 [0.5×(6.2+7.8)×2.4-1.6×6.0]×7.7×17.50 0.5×(6.2+8.73)×0.8×3.8×2×17.50 0.5×0.4×4.4×2×17.50 0.5×0.4×8.5×17.50 上部构造恒载 k竖直力 259.88 144.38 21.00 78.75 539.00 1487.64 850.08 377.40 491.04 1570.80 771.58 29.92 28.90 823.07 对基底中心偏心距 1.15 0.85 2.80 2.40 0.90 0.90 -0.33 0.05 0.00 -1.20 -0.19 0.00 -2.00 0.50 弯矩 298.86 122.72 58.80 189.00 485.10 1338.88 -280.53 18.87 0.00 -1884.96 -146.60 0 -57.80 411.54 备注 ?P?7473.44kN ?M?553.88kN?m 2
（2）土压力计算
土压力按台背竖直，??0?，填土内摩擦角??35?，台背（圬工）与填土之间的外摩擦角???2?17.5?计算，台后填土水平??0。
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：
Ea?1B?a?4H22已知：?4?17kNm3，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为主动土压力系数。
?sin(???)sin(???)?2cos??cos(???)?1??cos(???)cos(???)??cos235???0.2472?sin52.5?sin35??cos17.5???1??cos17.5???1Ea??17.00?112?7.7?0.247?1956.10(kN)2
其水平向分力：
?a?cos2(???)2Eax?Eacos(???)?1956.10?cos17.5??1865.57(kN)
离基础底面的距离：
ey?对基底形心轴的力矩：
11?3.67(m) 3Mex??Eaxey??1865.57?3.67??6846.64(kN?m)
3
其竖直向分力：
Eay?Easin(???)?1956.10?sin17.5??588.21(kN)
作用点离基础形心轴的距离：
ey?2.2?0.6?1.6(m)
对基底形心轴的力矩：
Mey?Eayex?588.21?1.6?941.14(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：
h??G
Bl0?式中：l0——破坏棱体长度，当台背竖直时，l0?Htan?，H?11m。 由
tan???tan??(cot??tan?)(tan??tan?)?0.583
其中????????52.5?， 得：l0?11?0.583?6.413(m)
在破坏棱体长度范围内只能放一列汽车，因是双车道，故
?G?2?(140?140)?560(kN)
? h?560?0.667(m)
7.7?6.413?17.00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：
Ea?11B?a?4H(H?2h)??17.00?11?(2?0.667?11)?7.7?0.247?2193.33(kN)22
其水平向分力：
Eax?Eacos(???)?2193.33?cos17.5??2091.8(kN)
作用点离基础底面的距离：
ey?对基底形心轴的力矩：
1111?3?0.667??3.86(m) 311?2?0.6674
