伤城文章网 > 建筑/土木 > 某桥梁桩基础设计计算

某桥梁桩基础设计计算


第一章桩基础设计 一、设计资料 1、地址及水文 河床土质:从地面(河床)至标高 32.5m 为软塑粘土,以下为密实粗砂,深度达 30m;河床标高为 40.5m,一般冲刷线标高为 38.5m,最大冲刷线为 35.2m,常水 位 42.5m。 2、土质指标 表一、土质指标 类型 地基系数 m 极限摩阻力 T 内摩擦角 φ 容重 γ

软塑粘土

8 × 103
25 × 103

40

20

12

密实粗砂

120

38

12

3、桩、承台尺寸与材料 承台尺寸:7.0m×4.5m×2.0m。拟定采用四根桩,设计直径 1.0m。桩身混凝土 用 20 号,其受压弹性模量 Eh =2.6×104MPa 4、荷载情况 上部为等跨 25m 的预应力梁桥,混凝土桥墩,承台顶面上纵桥向荷载为:恒载及 一孔活载时:

∑N

0

= 5659.4 KN 、

∑H
0

0

= 298.8KN



∑M

0

= 3847.7 KN m
1.0m)自重每延米为:

恒载及二孔活载时:

∑N

= 6498.2 KN 。桩(直径

q=

π ×1.02
4

× 15 = 11.78 KN / m

故,作用在承台底面中心的荷载力为:

∑ N = 5659.4 + (7.0 × 4.5 × 2.0 × 25) = 7234.4KN ∑ H = 298.8KN ∑ M = 3847.7 + 298.8 × 2.0 = 4445.3KN
恒载及二孔活载时:

∑ N = 6498.2 + (7.0 × 4.5 × 2.0 × 25) = 8073.4KN
桩基础采用冲抓锥钻孔灌注桩基础,为摩擦桩 二、单桩容许承载力的确定 根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式,初步 反算桩的长度,设该桩埋入最大冲刷线以下深度为 h,一般冲刷线以下深度 为 h3 ,则: N h = [ p ] = U ∑ liτ i + λ m0 A{[σ 0 ] + k 2γ 2 ( h2 ? 3)} 当两跨活载时:

1 2

8073.2 1 Nh = + 3.3 × 11.78 + × 11.78h 4 2
计算[P]时取以下数据: 桩的设计桩径 1.0m,冲抓锥成孔直径为 1.15m,桩周长

u = π × 1.15 = 3.6m, A =

π ×12

4 m0 = 0.9, K 2 = 6.0,[σ 0 ] = 550 Kpa , γ 2 = 12 KN / m 2

= 0.485m 2 , λ = 0.7

τ 1 = 40 Kpa ,τ 2 = 120 Kpa ,
1 [ p] = 3.16 × [2.7 × 40 + (h ? 2.7) ×120] + 0.70 × 0.9 × 0.785 × 2 [550 + 6.0 ×12 × (h + 3.3 ? 3)] = N k = 2057.17 + 5.89 ∴ h = 8.78m
现取 h=9m,桩底标高为 26.2m。桩的轴向承载力符合要求。具体见如图 1 所示。

常水位

河床

承台
一般冲刷线

最大冲刷线

纵桥向断面

横桥向断面

三、桩顶及最大冲刷线处荷载 P 、 Qi 、 M i 、 M 0 、 Q0 、 P 0 i <一>、参数计算 1、桩的计算宽度 b1

b1 = K j K 0 K d = 0.9 × (d + 1) K = 0.9 × (1 + 1) K = 1.8 K
又: 故:

L1 = 1.5m : h1 = 3(d + 1) = 6m : n = 2 : b = 0.6
1 ? b ′ L1 1 ? 0 .6 1 .5 × = 0 .6 + × = 0 .7 6 7 0 .6 h1 0 .6 6

K = b′ +

∴ b1 = 0 .9 9 × 0 .7 6 7 = 1 .3 8
2、桩的变形系数

α :α =

5

mb1 EI

m1h1 + m2 (2h1 + h2 ) h2 8 × 103 × 2.7 + 25 × 103 × (2 × 2.7 + 1.3) × 1.3 m= = 2 42 hm = 17.25 × 103 KN / m3

E = 0.67 Ek = 0.67 × 2.6 ×103 KN / m 2 I=

πd4
64

= 0.0491m 4

17.25 ×103 × 1.38 ∴α = 5 = 0.489m ?1 0.67 × 2.6 ×107 × 0.0491
桩在最大冲刷线以下深度 h=9m,其计算长度为:

h = α h = 0.489 × 9 = 4.401 > 2.5
故按弹性桩计算。 3、桩顶刚度系数 ρ1 、

ρ 2 、 ρ 3 、 ρ 4 值计算

1 πd2 l0 = 3.3m; h = 9m; ξ = ; A = = 0.785m 2 2 4

C0 = 10m0 = 10 × 25 × 103 = 2.5 × 105 KN / m3
A = 按桩中心距计算面积, 0
1 l0 + 3h 1 + AE C0 A0

π
4

× 2.52 = 4.91m 2

ρ1 =

1 3.3 + × 9 1 2 =[ + ]?1 7 5 0.785 × 2.6 ×10 2.5 × 10 × 4.91

= 8.355 ×105 = 0.977 EI
已知: h

= α h = 0.489 × 9 = 4.401 > 4 ,取用 4。

l0 = α l0 = 0.489 × 3.3 = 1.614
由已知资料和查附表得:

xQ = 0.262564; xm = 0.448403; φm = 1.063181
ρQ = α 3 EIxQ = 0.031EI 、 ρ m = α 2 EIxm = 0.107 EI


ρ m′ = α EIφm = 0.520 EI
4、计算承台底面原点 O 处位移 α 0、b0、β 0

b0 =

N 7234.4 1851.42 = = n ρ1 4 × 0.977 EI EI
m

n ρ 4 + ρ1 ∑ xi2 = 4 × 0.50 EI + 0.977 EI × 4 × 1.252 = 8.185 EI
i =1

nρ 2 = 4 × 0.031EI = 0.124 EI nρ3 = 4 × 0.107 EI = 0.429 EI (nρ3 ) = (0.429 EI ) = 0.184( EI )
2 2 2

所以:

α0 =

( n ρ 4 + ρ1 ∑ xi2 ) H + n ρ3 M
i =1

m

n ρ 2 ( n ρ 4 + ρ1 ∑ xi2 ) ? (n ρ3 ) 2
i =1

m

=

8.185 EI × 298.8 + 0.429 EI × 4445.3 52299.66 = 2 EI 0.124 EI × 8.185 EI ? 0.184( EI )

ρ0 =

n ρ 2 M + n ρ3 H n ρ 2 (n ρ 4 + ρ1 ∑ xi2 ) ? (n ρ3 )2
i =1 m

=

0.124 EI × 4445.3 + 0.429 EI × 298.8 820.80 = 2 0.124 EI × 8.185 EI ? 0.184( EI ) EI
<二>计算作用在每根桩顶上的作用力 竖向力:

pi Qi M i 。

1851.42 820.80 pi = ρi (b0 + xi β 0 ) = 0.977 EI × [ ± 1.25 × ] EI EI 2810.87 KN ={ 806.33KN
水平力:

Qi = ρ 2α 0 ? ρ m ρ 0 = 0.031EI × = 74.7 KN
弯矩:

5299.66 820.80 ? 0.107 EI × EI EI

M i = ρ 4 β 0 ? ρ m′α 0 = 0.520 EI × = ?141.50 KN m

820.80 5299.66 ? 0.107 EI × EI EI

校核: nQi
n

= 4 × 74.7 = 298.8 KN = ∑ H = 298.8 KN
i

∑ x p + nM
i =1 i i

= 2 × (2810.87 ? 806.33) × 1.25 + 4 × (?141.50)

= 4445.3KNm = ∑ M = 4445.3KNm

∑ np
i =1

n

i

= 2 × (2810.87 + 806.33) = 7234.4 KN = ∑ M = 7234.4 KN

<三>计算最大冲刷线处桩身弯矩 M 0 水平力 Q0 及轴向力 P 。 0

M 0 = M i + Qi l0 = ?141.50 + 74.7 × 3.3 = 105.00 KNm
Q0 = 74.7 KN 、 P0 = 2810.87 + 0.785 × 3.3 × 15 = 2849.73KN
四、最大弯矩 M max 及最大弯矩位置 Z max 的计算

α = 0.489、α h = 0.489 × 9 = 4.401
CQ =

αM0
Q0

=

0.489 × 105.00 = 0.687 74.7

由设计规范查表得:

α Z = 1.043、Z =
所以: M max

1.043 = 2.132、K m = 1.972 0.489 = M 0 K m = 105.00 × 1.972 = 207.06 KNm

五、桩顶纵向水平位移验算 桩在最大冲刷线处水平位移 x0 和转角 φ0 :

Ax = 2.44066, Bx = 1.62100, Aφ = ?1.62100, Bφ = ?1.75058

Q0 M Ax + 2 0 Bx α 3 EI α EI 74.7 105 = × 2.44066 + × 1.62100 0.4893 EI 0.4892 EI 符合规范要求。 = 2.644 × 10?3 m = 2.644mm < 6mm x0 =

φ0 =

Q0 M Aφ + 0 Bφ α 2 EI α EI 74.7 105 = × ( ?1.62100) + × ( ?1.75058) = ?1.027 × 10?3 rad 2 0.489 EI 0.489 EI
3 Ql0 74.7 × 3.33 x0 = = = 1.042 ×10?3 m = 1.042m 3EI 3 × 8.588 ×105

Ml02 ?141.50 × 3.33 xm = = = ?8.97 ×10?4 m = ?0.897m 5 2 EI 2 × 8.588 ×10
所以桩顶纵向水平位移

x1 = (2.644 + 1.027 ×12.3 + 1.042 ? 0.897) × 10?3 = 15.43 ×10?3 = 15.43mm
水平位移容许值 [

] = 0.5 25 = 2.5cm ,符合要求。

六、桩身截面配筋的计算 <一>、配筋的计算 最大弯矩截面在 Z=2.132 处, 次处设计最大弯矩为 M 设计最大弯矩为:
j

= 207.06 KNm ,

1 1 N j = 2849.73 + × 2.132 ×11.78 ? 40 × 3.61× 2.132 × 2 2 = 2708.36 KN
由截面强度的计算公式:

Nj ≤

γh γ Rα Ar 2 + b Rg C ? r 2 γc γs
γb γ Rα Br 3 + b Rg D ? gr 3 γc γs

N j ×η e0 = η M j ≤

取以上两式的临界状态分析,整理得:

?=

Ra Br ? A (η e0 ) × Rg C (η e0 ) ? Dgr
= 11MPa、Rg = 240 MPa

现拟定采用 20 号钢筋,I 级钢筋, Ra 1、计算偏心距增大系数

e0 =

Mj Nj

=

207.06 = 76.5mm 270.39
? ? 4.0 ? ? = 50740mm , 0.489 ?

因 α h = 4.401 > 4.0 ,故桩的计算长度 l p = 0.5 × ? 3.3 +

lp
长细比

d

=

5740 = 5.740 < 7 ,可 不考 虑纵 向弯矩 对偏 心距 的影 响,取 1000

η = 1。
2、计算受压区高度系数

d 1000 ηe0 = 1× 76.5 = 76.5mm、r = = = 500mm 2 2
设 g=0.9 则 rg

= gr = 0.90 × 500 = 450mm 。
Nu =

?=
=

Ra Br ? A (η e0 ) × Rg C (η e0 ) ? Dgr

11 B × 500 ? A76.5 0.95 0.95 2 2 × = ×11× A×( 500) + × 240C? ( 500) 240 C × 76.5 ? D × 450 、 1.25 1.25 5500 B ? 841.5 A = 2090000A + 45600000C? 18360C ? 108000 D
现采用试算法列表计算,见下表:

γb γ Rα Ar2 + b RgC?r2 γc γs

ζ
A

0.96

0.97

0.98

0.99

1.00

2.5890

2.6158

2.6424

2.6685

2.6943

B

0.4011

0.3865

0.3717

0.3566

0.3413

C

2.3359

2.3690

2.4012

2.4324

2.4627

D

0.6847

0.6590

0.6339

0.6094

0.5856

?
Nu
Nj
Nu Nj

-0.00088 5317 ×10 2408 ×10 1.963
3

0.002726 5761 ×10 2408 ×10 2.127
3

0.007353 6328 ×10 2408 ×10 2.336
3

0.013435 7067 ×10 2408 ×10 2.609
3

0.021637 8061 ×10 2408 ×10 2.976
3

3

3

3

3

3

由计算表可见,当 ζ =0.97 时,计算纵向力 N u 与设计值 N j 之比较为合理, 故取 ζ =0.97, ? =0.002726 为计算值。 3、计算所需纵向钢筋的截面积

Ag = ?π r 2 = 0.002726 × π × (500)2 = 2141mm2
现选用10φ18, Ag = 25.45cm ,布置如图2 所示。
2

混凝土净保护层

c = 60 ?

20 = 50mm > 25mm 纵向钢筋间净距为256mm>80mm。 2

8

钢筋布置示意图

<二>对截面进行强度复核 由前面的计算结果

η e0 = 76.5mm, a = 60mm, rg = 450mm, g = 0.9
实际配筋率

?=

4 Ag

πd

2

=

4 × 25.45 = 0.01296 π × 502

1、在垂直与弯矩作用平面内

lp
长细比

d

= 5 .7 4 0 < 7 ,故纵向弯曲系数 ? = 1 。

混凝土截面积为 Ah

=

πd2
4

= 785398mm 2 ,实际纵向钢筋面积

Ag = 2545mm2 ,则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为:

N u = ?γ b (

1

γc

Ra Ah +

1

γs

′ Rg Ag )

1 1 = 1× 0.95 × ( ×11× 785398 + × 240 × 2545) 1.25 1.25 = 7030.137 KN > N j = 2708 KN
2、在弯矩作用平面内

η e0 =
=

BRa + D? gRg ARa + C ? Rg

r

B ×11 + D × 0.01296 × 0.9 × 240 × 500 A ×11 + C × 0.01296 × 240 5500 B + 1327.95D = 11A + 3.110C
同样采用试算法可得,当 ξ = 0.98 时 (η e0 ) = 78.99mm ,与设计的

η e0 = 76.5mm 很接近,故取 ξ = 0.98 为计算值。在弯矩作用平面内的承载力

Nu =
为=

γb γ Ra Ar 2 + b Rg C ? r 2 γc γs

0.95 0.95 × 11× 2.6424 × (500) 2 + × 240 × 2.3690 × 0.007353 × (500) 2 1.25 1.25 = 6327.73KN > N j = 2708KN

Mu = =

γb γ Ra Br 3 + b D? gr 2 Rg γc γs

0.95 0.95 × 11× 0.3717 × (500)3 + × 240 × 0.6339 × 0.007353 × (500) 2 1.25 1.25 = 484.07 KNm > M j = 207.06 KNm
桩截面符合强度要求。 七、承台结构设计计算

桩承台配筋

承台桩分布图
承台(见上图)的有效高度为: h0 1、承台受冲切验算

= 200 ? 20 ? 3 = 177cm

λ = 桩边冲切,计算冲跨比: 0 x
λ0 y =
a0 y h0 =

a0 x 100 = = 0.565 h0 177

25 = 0.141 < 0.2 ,取0.2 177

β = 计算冲切系数: 0 x

0.84 0.84 = = 1.098 λ0 x + 0.2 0.565 + 0.2

β0 y =

0.84 0.84 = = 2.100 λ0 y + 0.2 0.2 + 0.2
2[ β 0 x (bc + a0 y ) + β 0 y ( hc + a0 x )]β hp f t h0

取 β hp = 1.0 ,则: = 2 × [0.565 × (1 + 0.25) + 2.100 × (2 + 1.5)] × 1.0 × 1100 × 1.77

= 32371.04 KN > 2810.87 KN

满足要求。 桩向上冲切,

c1 = c2 = 150cm; a1x = 100cm; a1 y = 0.25cm; 所以,

λ1x = 0.565; λ1 y = 0.2,

β = 计算冲切系数: 1 x
β1 y =

0.56 0.56 = = 0.732 λ1x + 0.2 0.565 + 0.2

0.56 0.56 = = 1.400 λ1 y + 0.2 0.2 + 0.2
a1 y

取 β hp = 1.0 ,所以:

a1x )]β hp f t h0 2 2 [0.732 × (1.50 + 0.125) + 1.400 × (1.50 + 0.5)] × 1.0 × 1100 × 1.77 = 7767.56 KN > 2810.87 KN [ β1x (c2 + ) + β1 y (c1 +
满足要求。 3、抗剪承载力计算

a x = 100cm, a y = 25cm ,所以, λx =

ax 100 = = 0.565 h0 177

λy =

ay h0

=

25 = 0.141 ,取0.2。 h = 177cn ,剪切承载力截面高度 0 177

影响系数 β hs = 1.0 。

1.75 1.75 β hs f t b0 h0 = × 1.0 × 1100 × 7 × 1.77 0.2 + 1.0 λ + 1.0 = 19875.63KN > ∑ H = 298.8 KN
所以抗剪承载力满足要求。 4、承台受弯承载力计算

M max = M y = ∑ Ni xi = 2 × 2810.87 ×1.50 = 8432.61KNm
M x = ∑ Ni yi = 2 × 2810.87 × 0.75 = 4216.31KNm

8432.61×106 Asx = = 19327.34mm 2 = 193.27cm 2 0.55 × 1770 1.0 × (1770 ? ) × 340 2
选用 32φ 28 钢筋,间距为17+29×14+17cm,则实际钢筋=197.02 cm ,混凝土保
2

护层为5cm,沿X轴方向布置。

(4216.31 + 3847.7) ×106 Axy = = 18482.51mm 2 = 184.83cm 2 0.55 ×1770 1.0 × (1770 ? ) × 340 2
选用 31φ 28 钢筋,间距为23cm,则实际钢筋=190.86cm 2 ,混凝土保护层为5cm, 沿X轴方向布置。


搜索更多“某桥梁桩基础设计计算”

学习资料共享网 | 文档资料共享网 | 兰溪范文 | 酷我资料网 | 省心范文网 | 海文库

晓灵聚合阅读网 | 弘亮中文吧 | 薇歌中文阅读平台 | 好看的阅读网站 | 允晨阅读小屋网 | 寒天阅读平台 | 水彤中文网 | 雨彤平台 | 伟泽中文阅读之家 | 梓舒阅读吧 | 嘉谊阅读家 | 好看的阅读站 | 修文中文阅读吧 | 康复中文阅读网 | 颐真中文小说网 | 初柔看书网 | 小凝小说网 | 桂月阅读之家 | 沛文阅读吧 | 如风聚合网 | 鑫鹏中文吧 | 兴学中文阅读平台 | 映阳中文看书网 | 淳雅阅读网 | 今雨阅读平台 | 又儿网 | 凝雨阅读网645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678 679 680 681 682 683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710 711 712 713 714 715 716 717 718 719 720 721 722 723 724 725 726 727 728 729 730 731 732 733 734 735 736 737 738 739 740 741 742 743 744 745 746 747 748 749 750 751 752 753 754 755 756 757 758 759 760 761 762 763 764 765 766 767 768 769 770 771 772 773 774 775 776 777 778 779 780 781 782 783 784 785 786 787 788 789 790 791 792 793 794 795 796 797 798 799 800 801 802 803 804 805 806 807 808 809 810 811 812 813 814 815 816 817 818 819 820 821 822 823 824 825 826 827 828 829 830 831 832 833 834 835 836 837 838 839 840 841 842 843 844 845 846 847 848 849 850 851 852 853 854 855 856 857 858 859 860 861 862 863 864 865 866 867 868 869 870 871 872 873 874 875 876 877 878 879 880 881 882 883 884 885 886 887 888 889 890 891 892 893 894 895 896 897 898 899 900 901 902 903 904 905 906 907 908 909 910 911 912 913 914 915 916 917 918 919 920 921 922 923 924 925 926 927 928 929 930 931 932 933 934 935 936 937 938 939 940 941 942 943 944 945 946 947 948 949 950 951 952 953 954 955 956 957 958 959 960 961 962 963 964 965 966 967 968 969 970 971
网站地图

All rights reserved Powered by 伤城文章网 5xts.com

copyright ©right 2010-2021。
伤城文章网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。3088529994@qq.com