第三章 桥台计算 第一节 重力式桥台的计算 一、作用于桥合上的荷栽

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1 第三章 桥台计算 第一节 重力式桥台的计算 一、作用于桥合上的荷栽
第三章 桥台计算 第一节 重力式桥台的计算 一、作用于桥合上的荷栽 桥台的计算荷载与桥墩计算中所用到的基本相同，只是在永久作用中要计入台后填土对台身的侧压力。工程设计中，一般都将它按主动土压力计算，其大小与压实程度有关。另外，对于桥台尚要考虑车辆荷载引起的土侧压力，而不需计及纵、横向风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物的撞击力等。

2 二、作用效应组合 (一)梁桥桥台的作用布置及组合 1、作用布置(只考虑顺桥向) （1）在桥跨结构上布置车辆荷载，温度下降，制动力向桥孔方向，并考虑台后土侧压力； （2）在台后破坏棱体上布置车辆荷载，温度下降，并考虑台后土侧压力； （3）在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载(当桥台尺寸较大时．还要考虑在桥跨结构上、台后破坏棱体上和桥台上同时布置活载的情况)，温度下降，制动力向桥孔方向，并考虑台后土侧压力； 一般重力式桥台以第二种和第三种组合控制设计，但需根据具体情况进行分析比较后才能确定。

3 2、作用效应组合 根据上述的作用布置，可进行如下几种作用组合（只列出了第一和第二种情况）：
（1）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力（此组合是验算地基受 永久作用时的合理偏心距）。 （2）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的汽车荷载和 人群荷载+土侧压力。 （3）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的汽车荷载和 人群荷载+土侧压力+制动力+温度作用。 （4）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的汽车荷载和 人群荷载+土侧压力+支座摩阻力。 （5）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用在破坏棱体 上的汽车荷载所引起的土侧压力）。 （6）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用在破坏棱体 上的汽车荷载所引起的土侧压力）+支座摩阻力。 （7）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用在破坏棱体 上的汽车荷载所引起的土侧压力）+温度影响力。

4 (二)拱桥桥台的荷载布置及组合(只考虑顺桥向)
1、作用布置(只考虑顺桥向) （1）在台后破坏棱体上布置车辆荷载，制动力向桥跨方向，桥跨上无荷载，温度下降，并考虑台后土侧压力，使桥台有向桥跨方向偏移的趋势，拱圈材料收缩力（图a）； （2）在桥跨结构上布置车辆荷载，使拱脚水平推力HP达到最大值，温度上升，制动力向路堤方向，并考虑台后土侧压力，使桥台有向路堤方向偏移的趋势，拱圈材料收缩力（图b）。

5 2、作用效应组合 （1）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力+混凝土收 缩作用（此组合是验算地基受永久作用时的合理偏心距）。
（2）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的 汽车荷载和人群荷载+土侧压力+混凝土收缩作用。 （3）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的 汽车荷载和人群荷载+土侧压力+混凝土收缩作用+向路堤方向的制 动力+温度上升作用。 （4）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用 在破坏棱体上的汽车荷载所引起的土侧压力+混凝土收缩作用。 （5）上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用 在破坏棱体上的汽车荷载所引起的土侧压力）+混凝土收缩作用+温 度下降作用。

6 三、桥台强度、偏心和稳定性验算 桥台台身强度，基底承载力、偏心以及桥台稳定性验算和桥墩相同。如果U型桥台两侧墙宽度不小于同一水平截面前墙全长的0.4倍时，桥台台身截面强度验算应把前墙和侧墙作为整体考虑其受力。否则，台身前墙应按独立的挡土墙进行验算。

7 第二节 梁桥轻型桥台的计算特点 设有支撑梁的梁桥薄壁轻型桥台是利用桥跨结构和底部支撑粱作为桥台与桥台或者桥台与桥墩之间的支撑，以防止桥台受路堤的土侧压力而向河心方向移动，从而使结构构成为四铰框架的受力体系。对于这类桥台)的计算主要包括三项内容： 1.将桥台视为在顺桥向纵向竖直平面内上下端铰支，承受竖向荷载和 横向荷载作用的竖梁（简支梁），验算墙身圬工的截面承载力和抗 剪承载力。 2.将桥台和翼墙（包括基础）视为横桥向竖直平面内弹性地基上的短 梁，验算桥台在该平面内的弯曲承载力。 3.验算地基土承载力。

8 一、桥台作为竖梁时的强度计算 通常取单位桥台宽度进行验算，其步骤为： (一)验算截面处的竖直力N 它包括以下三项：
N=N1+N2+N3

9 计算土压力时，对桥台的最不利荷载组合是桥上无车辆荷载，台背填土破坏棱体上有车辆荷载。其荷载分布如图所示。
(二)土压力计算 计算土压力时，对桥台的最不利荷载组合是桥上无车辆荷载，台背填土破坏棱体上有车辆荷载。其荷载分布如图所示。 1.单位台宽由填土本身引起的土压力ET呈三角形分布，其计算公式为： 2.单位台宽由车辆荷裁引起的土压力Ec呈均匀分布，其计算公式为：

10 3.单位台宽的总土压力E E=ET+EC 4.等代土层厚度h 式中：γ——台后填土容重； φ——土的摩擦角； ∑G——布置在面积内的车轮重； B ——桥台计算宽度； l0 ——台后填十的破坏棱体长度，同时

11 (三)台身内力计算 1、计算图式 台身按上下铰接的简支梁计算，如图所示。对于有台背的桥台，因上部构造与台背间的缝隙已用砂浆或小石了棍凝上填实，保证了有牢靠的支撑作用。因此，台身受弯的计算跨径为 式中：H0——桥跨结构与支撑梁间的净距； d——支撑梁的高度； c——桥台背墙的高度。 对于受剪的计算跨径则取H0。

12 2.内力计算 (四)截面强度验算 在计算截面弯矩M时，轴力N的影响忽略不计，而是放在强度验算中考虑。对于跨中截面弯矩为：
在台帽顶部截面的剪力为： 在支撑梁顶面处的剪力为： 式中：P1、P2——受弯计算跨径H1处的土压力强度； 、 ——受剪计算跨径H 0处的土压力强度。 (四)截面强度验算 按《桥规》有关公式进行跨中截面的抗压强度和支点截面的抗剪强度验算。

13 二、桥台在本身平面内的弯曲验算 轻型桥台是一较长的平直薄墙，在竖向荷载作用下，本身平面内发生弯曲，弯曲的程度与地基的变形系数有关。
当桥台长度L＞4／α时，把桥台当作支承在弹性地基上的无限长梁计算； 当L＜1.2／ α时，把桥台当作支承在弹性地基上的刚性梁计算（即不考虑桥 台在本身平面内发生弯曲)； 当4／ α ＞L＞1.2／ α时，把桥台当作支承在弹性地基上的短梁计算。 在一般情况下，轻型桥台的长度大多处于4／ α和1.2／ α之间，因此，这里仅介绍按短梁汁算的公式。 设梁上作用着一段对称的均布荷载．则梁的最大弯矩产生在中点，其计算公式为：

14 式中：L——基础长度； α ——桥台中心线至分布荷载边缘的距离； β——特征系数，其公式为: 其中: k——土的弹性抗力系数; E、I一一桥台的弹性模量和截面惯性矩。

15 在计算中，认为桥台及基础自重不会引起地基梁的弯曲。
当应用上式计算恒载引起的M1时，q只包括一个桥台承受的上部结构重（连同支撑梁及其上土重），此时荷载均布宽度2a为在桥梁结构横桥向的宽度； 当计算车辆荷载引起的M2时，2a为外轮外边缘的间距。总弯矩M= M1+ M2。当设有人行道时应另外考虑均布在两侧的人群荷载所产生的影响。在应用上式计算时，可按两种荷载均布宽度（人群荷载外边缘和外边缘、与内边缘和内边缘之间）所算得的结果相减求得。最后进行内力组合和按《公路桥涵设计规范》有关公式进行强度验算。

16 三、基底应力验算 桥台的基底应力为桥台本身自重引起的和桥跨结构的恒载及活载引起的应力之和。桥台自重引起的基底应力可按台墙因自重不致发生弯曲的假定计算。荷载引起的基底最大应力可按下式求得。 式中的b为基础宽度，其余符号同前。 拱桥轻型桥台在目前工程设计中应用较少，故不作介绍，需要时可参考《墩台与基础》。