承台的受力验算与探讨
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摘要：运用力学的分析方法，介绍承台的设计和分析的计算方法。桥梁建设中有很多高桩承台，我国在桩基承台的计算，在相关规范中也做了相关的规定。本文紧跟规范，对承台的设计计算，通过某特大桥的桩基承台进行计算，通过本文使得大家可以更好地学习规范。
关键字：承台；撑杆-系杆体系；承载力；冲切
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
工程建设中，桩基承台基础的设计和验算是设计和施工人员必须掌握的。从理论上，承台的主筋应沿着承台内主应力方向设置，而承台的内力计算和主应力线的绘制较为困难，在这里我们结合某一工程实例，配合规范规定对承台的设计和验算对此能够认识更为深刻。
撑杆-系杆体系，承台正截面抗弯强度计算，有“梁式体系”计算方法和“撑杆-系杆体系”计算方法。“梁式体系”是传统的计算方法，承台呈梁式破坏，挠曲裂缝在平行于墩台的两个边出现，说明承台在两个方向呈梁式承受荷载，而不是呈双向板式承受荷载。考虑到公路桥梁由于有两个方向的水平力和弯矩同时出现，在同一排内各桩竖向力不一，而当水平力和弯矩方向改变，最大竖向力和最小竖向力也随之各自向相反方向变化，所以将一排桩内受力最大的一根桩的竖向力作为全排每桩的计算竖向力。“撑杆-系杆体系”计算方法适用于力的作用点附近和几何形状不连续的区域，即D区（discontinuities）,设计的主要步骤如下：首先要根据结构的情况勾划出D区内的力流并定出压杆、拉杆或支撑面所限界的结点区；第二确定荷载及反力面积的尺寸，使结点区应力小于容许的限值；第三确定桁架模型的几何尺寸，压杆由通过中心线的桁架压杆所代表，拉杆则由通过钢筋重心线的桁架杆件所代表，桁架结点位于压杆、拉杆和作用荷载或反力的交点；第四确定桁架各杆件的力，以及拉杆钢筋所需面积，第五用有效压杆面积计算关键截面的压杆应力，校核压杆和结点区压应力。“撑杆-系杆体系”计算方法，避开了常规材料力学公式对短臂高梁，截面内抗力力臂较一般应变按平面假定为小，抗弯能力随之降低，所以，当外排桩中心距墩台边缘小于或者等于承台高度时，应按“撑杆-系杆体系”计算方法计算承台截面。
1、工程概况
某高速公路特大连续刚构桥，为大跨度预应力混凝土刚构桥，其跨径布设为85+148+85米主桥1、2 号桥墩采用壁厚为0.9 米空心桥墩，横桥向外部尺寸6.5米 顺桥向外部尺寸8.0 米。桥墩下设9 根直径1.2米的摩擦桩，桩长15米，承台厚4米，平面尺寸11 . 0×11.0米。
图1 承台示意图
2、桩基承载力的计算
现在我们可以通过规范的具体规范的，该工程的承台进行验算，以便我们更好的学习和认识规范。
2.1根据规范规定，判定计算方法当承台下面外排桩中心距墩台身边缘大于承台高度时，其正截面（垂直于X轴和Y轴的竖向截面）抗弯承载力可作为悬臂梁按“梁式体系”进行计算，否则按照“撑杆-系杆体系”计算。根据图纸我们确定为通过“撑杆-系杆体系”计算此承台。
撑杆抗压承载力的计算，
计算得到，撑杆的计算高度；
与撑杆相应的系杆拉力设计值：
由于桩中距不大于三倍桩边长或桩直径时，取承台全宽；
系杆钢筋的弹性模量；
由以上数据可计算：
符合规范要求。
系杆的抗压承载力计算：
符合规范要求。
2.2承台的斜截面抗剪承载力计算
计算得到剪跨比
符合规范要求。
2.3由规范规定，墩台向下冲切的破坏锥体应采用自柱或墩台边缘至相应桩顶边缘连线的锥体；桩顶位于承台顶面以下一倍有效高度处。锥体斜面与水平面的夹角，不应小于，当小于时，按取。承台墩台向下冲切承台的冲切承载力按下式计算：
计算得
符合规范要求；
2.4对于柱或墩台向下的冲切破坏锥体以外的角桩和边桩，其向上冲切承台冲切承载力的计算：
角桩的计算，
边桩的计算，
计算得到：
角桩结果为
边桩结果为
经过计算向上冲切的承载力的计算符合规范要求。
结语
如果在布置桩位时桩基不在墩台正下方时，则根据规范验算桩基承台的抗弯、抗冲切、抗剪切承载力。
参考文献
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[5]罗清. 承台的受力分析与探讨 [J].中南公路工程,2001,(26)35-37
The Force Of The Pile Cap Checking And Discussion
ZHANG Ting1ZHAGN LiLIU Wei
Abstract: Based on the analysis of the mechanics, the design and analysis of the pile cap calculation. Many high pile caps, our calculation of the pile cap in the relevant specification also made provisions in bridge construction. Followed by specification of this article, the design of the pile cap calculation is calculated through a pile capping of the Bridge, through this article so that we can learn better specification.
Keywords: Caps; The Strut - Tied System; Capacity; Punching
作者简介：
张挺（1987，男，技术员，主要从事大跨径桥梁施工方面的工作，中铁九局集团有限公司桥梁分公司）
张立（1984，男，技术员，主要从事大跨径桥梁施工方面的工作，中铁九局集团有限公司桥梁分公司）
刘伟（1987，男，技术员，主要从事大跨径桥梁施工方面的工作，中铁九局集团有限公司桥梁分公司）