维普资讯 http://www.cqvip.com 第１Ｏ期 北 方 交 通 ・５７・ 暗板桥薄壁式桥台背墙受力分析及承载力验算 郭鑫 （辽宁省交通勘测设计院，沈阳１１０００５） 摘要针对一座高填土暗板桥薄壁式桥台的情况，对背墙进行了受力分析，并进行了抗 弯承载力和抗剪承载力的验算，以校核背墙的构造尺寸及配筋是否满足要求。 关键词 高填土 暗板桥薄壁式桥台 背墙 １ 引言 暗板桥是公路桥梁设计中经常见到的桥梁构造 形式。近些年来在辽宁省高速公路建设中修建了许 多填土高度为３～７ｍ不等的暗板桥，随着对暗板桥 设计理论认识的加深，实际设计的暗板桥的填土高 度也越来越高，尤其是在铁岭至朝阳高速公路阜新 至朝阳段的设计中，最高的填土高度的暗板桥高达 １６．４４ｍ。在此桥实际的设计中对钢筋混凝土板和 台身的构造尺寸及配筋进行了加强。但是由于高填 土的作用，会产生巨大的土重力和主动土压力，对背 墙十分不利。本文基于对背墙构造尺寸及配筋的担 心，对背墙进行了受力分析，并进行了抗弯承载力和 抗剪承载力的验算，以校核背墙的构造尺寸及配筋 ［ 单 是否满足要求。 图１ 桥台构造简图 ２ 主要计算参数 ３．２承载能力验算 润目 一 一嗬 ●●● ， ●荷载等级为公路Ｉ级，净跨径为５ｍ，填土高度 ３．２．１土压力的计算 封 上 为１６．４４ｍ，背墙混凝土等级为Ｃ３０，背墙高度为 本桥取１ｍ宽桥台，计算土层特性无变化但有 １ｍ，背墙厚度为０．３ｍ，台帽高度为０．４ｍ，台身高度 汽车荷载作用时的情况，采用公式 为５．１ｍ，承台高度为０．８ｍ，背墙横桥向配筋为主筋 ｅｊ＝Ｂ× ×３，／（Ｈｉ＋ｈ）计算土压力强度。公式 直径 １２、问距１０ｃｍ，土的内摩擦角３５。，土容重 中Ｈｉ为计算处到路基顶面的距离，ｈ为汽车荷载等 １８ｋＮ／ｍ 。 代土层厚度，Ｂ为桥台计算宽度。 ３ 受力分析及承载能力验算 计算得背墙顶土压力强度ｅ 为７４．４ｋＮ／ｍ；台 ３．１ 受力分析 帽顶土压力强度ｅ 为７８．９ｋＮ／ｍ；承台底土压力强 本桥为薄壁式桥台接桩基础，承台设置支撑梁， 度ｅ 为１０６．８ｋＮ／ｍ。 构造图见图１。受力分析：水平方向受到土压力和 ３．２．２偏心压力引起的弯矩Ｍ。的计算 钢筋混凝土板、支撑梁对台的支撑作用；竖直方向受 作用在台帽的力由土重力引起，所以力Ｆ＝＾ｙ× 到钢筋混凝土板对台帽的压力。除此之外还有土对 Ｌ×Ｈ／２，式中＾ｙ为土容重取１８ｋＮ／ｍ。，Ｌ为钢筋混 桩基础的作用。 凝土梁长取５．８２ｍ，Ｈ为填土高度１６．４４ｍ。弯矩 本桥简化的将钢筋混凝土板、支撑梁对台的支 Ｍ。＝Ｆ×ｅ。，ｅ。为偏心距取０．１６ｍ。计算得弯矩Ｍ。 撑作用视为铰，将钢筋混凝土板对台帽的偏心压力 为１３７．８ｋＮｍ。 作用视为对台身的弯矩，将土对桩基础的作用视为 ３．２．３水平支反力Ｒ 的计算 弹性支撑，受力分析简图见图２。 本桥为一次超静定结构，采用桥梁博士建模，将 维普资讯 http://www.cqvip.com ・５８・ 北 方 交 通 土压力和偏心压力引起的弯矩Ｍ０作为外荷载加 ｒｏ ＸＶｄ≤０．０００５ Ｘ ａ２ Ｘｆｄ Ｘ ｂ×ｈｏ来判别，剪力组合 入，计算出水平支反力Ｒ 为２３５ｋＮ，模型如图３。 设计值Ｖ ＝１５８．４ｋＮ，结构重要性系数ｒ０取１．０，所 在求解水平支反力的过程中计算弹簧刚度是关键， 以ｒ０ ｘ Ｖｄ＝１５８．４ｋＮ且０．Ｏ００５ Ｘ ａ２ Ｘ￡ｄ Ｘ ｂ Ｘ ｈｏ＝ 笔者利用本院Ｎｐｉｌｅ．ｅｘｅ程序计算出弹簧弹性系数 １８０．７ｋＮ，因此ｒ０×Ｖｄ≤０．０００５×ａ２×ｆｔｄ×ｂ×ｈｏ，即 为１９８８９２４ ｋＮｍ／弧度。 可不进行抗剪承载力的验算，混凝土本身即可满足 抗剪要求。 ￡．卜 ４ 简述薄壁台接浅基础时的承载能力验算 ．在实际的暗板桥设计中有时候是薄壁式桥台接 浅基础的情况，笔者也对此情况进行了计算。台身 接浅基础并设置了支撑梁，这是典型的四铰框架结 构，因此将台身看作是上下铰接的简支梁。由此模 型解出的水平支反力Ｒ，大约是前述模型的１．４倍， 由此可见当基础形式为浅基础时背墙的受力更加不 利。 单位：ｃｍ ５ 结论 本文对一座高填土的暗板桥进行了受力分析， 图３单兀划分简图 并对背墙进行了抗弯承载力和抗剪承载力的验算， ３．２．４抗弯承载力的验算 通过计算笔者认为背墙的构造尺寸及配筋基本满足 对于背墙而言受到土压力和水平支反力Ｒ 的 要求。 作用，最不利截面为背墙根部的截面。土压力和水 ６ 建议 平支反力Ｒ，在背墙根部产生的合力矩为７９．５ 下面给出薄壁式桥台填土高度选择表，见表１。 ｋＮｍ。将背墙根部的截面作为验算截面，先按双筋 表１填土高度选择表 矩形截面进行验算，抗弯承载力 Ｍｕ１＝ Ｘ Ａｓ Ｘ（ｈｏ—ａ￣）／ｒｏ＝６９．６ｋＮｍ 再按单筋矩形截面进行验算，抗弯承载力 Ｍｕ２＝ ＸＡｓ Ｘ（ｈｏ—ｘ／２）／ｒｏ＝７８．６ｋＮｍ 因为各桥情况不同，桥台构造尺寸（如背墙高 由于本桥实际截面配筋形式为双筋矩形，所以 度、台身高度等）对计算结果都有影响，建议背墙尺 抗弯承载力Ｍｕ＝Ｍｕ ＝７８．６ｋＮｍ，虽然小于合力矩 寸及填土高度选取时具体问题具体分析，本文提供 ７９．５ｋＮｍ，但是两个值仅相差１。１３％，可以认为背 的选择表仅供参考。 墙的抗弯承载能力基本满足要求。 参考文献 ３．２．５抗剪承载力的验算 １《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》ＪＴＣ Ｉ）６２— ２００４ 进行抗剪承载力验算时最不利截面也是背墙根 ２《公路桥涵设计通用规范）ＪＴＣ Ｄ６０—２００４ 部的截面，采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土 ３洪毓康．《土质学和土力学》．人民交通出版社 桥涵设计规范》（ＪＴＧ Ｄ６２—２００４）中５．２．１０条公式 ４叶见曙．《结构设计原理》．人民交通出版社 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｏａｄ——Ｂｅａｒｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｉｎ——Ｗａｌｌｅｄ Ａｂｕｔｍｅｎｔ Ｂａｃｋ ｆｏｒ Ｓｌａｂ Ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ Ｔｏｐ—Ｆｉｌｌ，ａｎｄ Ｃｈｅｃｋｉｎｇ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｉｎ—ｗａＨｅｄ ａｂｕｔｍｅｎｔ ｏｆ ｓｌｂａ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｈｔ ｔｏｐ—ｆｉｌｌ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｂａｕｔｍｅｎｔ ｂａｃｋ，ａｎｄ ｍａｋｅｓ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ｂｅｎｄｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｓｈｅａｒｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔ— ａ／Ｉｃｅ ｊｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘａｍｉｎｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓｉｚｅｓ ｏｆ ｂａｃｋ ａｎｄ ｉｆ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｓａｔｉｓｆｉｅｓ ｎｅｅｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｔｏｐ—ｆｉＨ Ｓｌａｂ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｈｔ ｔｏｐ ｌｌ Ｔｈｉｎ—ｗａｌｌｅｄ ａｂｕｔｍｅｎｔ Ａｂｕｔｍｅｎｔ ｂａｃｋ