钻孔灌注桩设计示例.docx
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钻孔灌注桩设计示例
某桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩的设计
、设计资料
1.设计标准以及上部构造
设计荷载:
公路一I级;
桥面净宽:
净一11+2X1m;
标准跨径:
Lk=20m,梁长19.96m,计算跨径19.5m;
上部构造:
装配式钢筋混凝土简支T梁桥设计。
2•水文地质条件
各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一<
图1・1双柱式墩计算图
5.水文地质条件
各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。
1、两跨恒载反力N1=1609.17KN
、荷载计算
主梁
集度(KN/m)
梁长(m)
自重(KN)
1(5)
26.14
19.96
521.75
2(4)
27.24
19.96
543.71
3
27.24
19.96
543.71
合计
1609.17
(一)恒荷载
2、盖梁自重反力
N2=(13x1.5x1.6-0.8x0.6x1.6)x25=760.8KN
6、每延米桩长自重力:
q=3.14x1.52/4x(25・10)=26.50KN/m(己扣除浮力)
(二)活载计算
1•顺桥向活载计算
1.2、顺桥向可变荷载移动情况,求得支座活载反力最大值
a单孔布载:
单列车:
Bi=OB2
公路・・1级
1
19.5010.5238340.38KN
2
BBiB2340.38KN
双列车:
2B=680.76KN
b、双孔布载:
1
204.75KN
350.88KN
单列车:
B10.5—1.019.502
2
1
B22381.010.51.021.50
2
BBiB2204.75350.88555.63KN
双列车:
2B=1111.26KN
1.0
B
Bi
Ba
34.13KN
双孔布载(一侧):
Bi
B2
3.5
1
•1.019.534.13KN
2
B
Bi
B2
68.26KN
单孔人群
i11ni
1950
1950
3.5KN/m
双孔人群
1.0
图1-3人群荷载
汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大的反力值,即产生最大的墩柱垂直力;汽车荷载中单孔荷载产生的最大的偏心弯矩,即产生最大墩柱底弯矩。
双柱反力横向分布:
人群荷载(图「3):
图「4汽车荷载
荷载组合:
最大、最小垂直反力计算表1
表可变荷载组合垂直反力计算(双孔)
编号
荷载情况
最大垂直反力(KN)
最小垂直反力(KN)
1
横向分布i
Bi
(1)
横向分布i
Bi
(1)
2
汽车何载
单列车
0.984
682.06
0.016
11.09
3
双列车
0.821
1138.15
0.179
248.15
4
人群何载
单侧行人
1.13
48.11
-0.13
5.53
5
双侧行人
0.5
42.58
0.5
42.58
水平力:
制动力T=45KN作用点为支座中心处
1
纵向风力:
作用在盖梁处风力:
W—2251125KN
2
墩柱处的风力:
W2=1.05KN
三、钻孔桩计算
钻孔灌注桩直径为1.50m,用C25混凝土,HRB335级钢筋。
灌注桩按m法计算。
桩身混凝土受压弹性模
4
量Eh2.810Mpac
(一)荷载计算
每根桩承受的荷载为:
1.作用于桩顶的恒载反力:
N恒1609.17(kN)
2.灌注桩每延米自重:
q1.521526.50(kN/m)(已扣除浮力)
3.
可变荷载反力:
4
Ni42.58(kN)(人群荷载、双侧)
b.单孔可变何载反力:
N2682.06(kN)(公路一1级)
N242.58(kN)(人群荷载、单侧)
Nmax1609.171138.1542.582789.90(kN)(双孔)
Nmin1609.17682.0642.582333.81(kN)(单孔)
M(682.0648.11)0.4751.1259.611.055.18354.27(kNm)
H451.1251.0547.17(KN)
(二)桩长计算
该地基土由多层土组成,根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩轴向受压承载力容许值的经验公式初步反算桩长。
设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为h,—般冲刷线以下深度为h3,则:
1门
[N][Ra]二qikliAmo[[fnk?
2(h3)](2-2)
2ii
式中:
[N]・・・・一根桩受到的全部竖向荷载(KN),局部冲刷线以下的桩自重力取一半计算。
当两跨布载时:
1
[N]N恒N3N5l 2 =1609.17+1138.15+42.58+9.0x9.5+0.5x26.5xh =2875.4+13.25h 计算[Ra]时取以下数据。 [Ra]0.5x4.867x[0.59x25+3.1x45+4.69x50+3.48x34+4.94x45+4.33x50+1.19x60] 1.77x0.8x0.75x[160+2.5x9.45x(27+4.87-3)]=3369.79KN [N]=2875.4+13.25x25=3219.9KN<[Ra] [Ra]>[N] 3.2、地基土比例系数m 120.59 3(20.593.1)3.1 18.6(20.5923.11.31)1.31 9.837 2、桩的变形系数 El0.8EdEc=2.8107KN/m2I0.0491d4=0.249m4 J97832.25 VO'82'8IO76.249 =0.352 h0.352x27=9.504>2.5 按弹性计算 3.作用在局部冲刷线处的基本组合值: M。 1.4M汽0.6(1.4M制动1.1M风1.4M人) 1.4682,060.320.61.44510.181.116.251.413.63 707.25(kNm) H,0.7(1.4H制动1.1H风) 0.7(1.4451.12.175) 45.77(kN) 4.单位“力”作用在局部冲刷线处的,桩柱在该处产生的变位计算 01 B3D4 B4D3 2.441 HH 3E| A3B4 A4B3 0.352s0.5578107 • • 1.003105 00 1 A3D4 A4D3 1.625 MH HM 2EI A3B4 A4B3 0.352 0.5578107 0.023510 4 0 1 AC4 A4C3 1.751 MM E| A3B4 AB3 0.352 0.5578 107 ah9.5044,取ah4.0。 0.008910 5.局部冲刷线处变位计算: X。 H°hh OHM 45.740.100310 4642.470.0235 104 1.976 HoMH Momm 45.740.0235 104642.470.008910 6.局部冲刷线以下深度各截面内力计算: 2EIXoA3—B3- Moc Ho _c口rM0C3丄H0D3 Mz ^EIC3- D32EIX0A3El0B3 3EI 2 EIXo 2 0.3520.557810 70.197 102 4 0.13610 Elo 0.3520.5758107 0.067 10 20.1333104 11 -Ho 45.74129.94 0.352 4 4 M0.13610As0.13310Ba642.47C3129.94Ds 由表可知: 最大弯矩设计值Md682.60(kNm),Z1.22m 桩身弯矩图Mz(KN*m 桩长Z(m) 800.00000 600.00000 400.00000 200.00000 0.00000 -200.00000o- 桩身弯矩计算表 h Z A Ba Ca Da Mz 0.2 0.57 -0.00133 -0.00013 0.99999 0.2 666.81568 0.4 1.14 -0.01067 -0.00213 0.99974 0.39998 682.59806 0.8 1.70 -0.08532 -0.03412 0.99181 0.79854 670.31486 1.0 2.27 -0.16652 -0.08532 0.97501 0.99445 642.64191 1.2 2.84 -0.28737 -0.17260 0.93783 1.18342 595.03603 1.6 3.98 -0.67629 -0.54348 0.73859 1.50695 473.40900 1.8 5.11 -0.95564 -0.86715 0.52997 1.61162 403.54283 2.0 6.25 -1.69334 -1.90567 -0.27087 1.57538 262.27773 2.4 7.39 -2.62126 -3.59987 -1.87734 0.91679 135.90656 3.0 8.52 -3.54058 -5.99979 -4.68788 -0.89126 36.89931 3.6 9.94 -3.91921 -9.54367 -10.3404 -5.85402 ・41.11265 4.0 11.36 -1.61428 ・11.7307 -17.9186 -15.0755 ・64.66321 7.轴向力组合计算 Nd1.2N恒1.4N汽0.81.4N人 1.21609.171.41138.150.81.442.58 3571.89(kN) 五、桩顶水平位移计算 hih2 h;nh12h2hi nh/h23 E1I1 式中: hi4.0 H452.12547.125KN E1I12.81070.0491.24.284107 IT(W041 M外218.26458.1010.85.44692.61 1 则有: 46.125710.414.0303 0.284103 0.414.004.00 692.617q2 20.284107 0.414.0 204.0 0.001226 X00A1h20 222 0.19710 0.067910 4.00 0.12310 2 0.5510 5.8mm 五、桩身配筋计算 1•按偏心受压构件进行配筋计算 截面设计: 偏心矩: eo h°r 偏心矩增大系数: Md奧型0.191m Nd3571.89 0.2 2.7角0.22.70.2260633 ho0.750.880.75* 0.01山1.150.011164h 1.15 1.07 1.5 Ip0.7(1 4)°・7(4・6811.84(m) 1(上)212 1400e)/hoh (詈尸0.633佃 14000.226/(0.750.880.75) 1.192 eo1.1920.2260.269(m) 主筋采用HRB335级钢筋。 配筋率: fedBrA(e。 ) fsdC(e0)Dr。 E A B C D P Nu 0.25 0.4473 0.3413 -1.2348 1.6012 -0.00400 3671.40 11.5750B269A 280269C660D30.8B11.05A 269C660D 承载力: 22 NuAr廟Crfsd 750211.5A7502280C6468750A157500000C 箍筋采用螺旋篩筋R235级,直径8mm螺旋筋的间距S200mm。 为加强钢筋骨架的刚度,在钢筋骨架上每隔2.5m设置一道直径为 当0.25,计算纵向力Nu略大于设计值Nd3571.89。 0.000400<0.005,故取0.005。 所需钢筋而积: Asr20.00575028831.25(mm2) 钢筋配筋如图所示。 主筋选用18根公称直径为25的HRB335钢筋,实际的配筋率 20mm的加劲箍筋。 横系梁高1.2m宽0.9m,采用C25混凝 土,按构造配筋 0.15% 2 力Acd0.15%10800001620mm 丄2 选取钢筋为614812面积为Asw1828.2mm篩筋直径为8mm间距为250mm。 某桩柱式桥墩钻孔灌注桩端承桩的设计 、设计资料 1.设计标准以及上部构造 设计荷载: 公路一I级; 桥面净宽: 净一11+2X1m; 标准跨径: Lk=20m,梁长19.96m,计算跨径19.5m; 上部构造: 装配式钢筋混凝土简支T梁桥设计。 2•水文地质条件 各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一V 图1・1双柱式墩计算图 混凝土盖梁、墩柱用 4.桥墩尺寸 5.水文地质条件 各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。 1、两跨恒载反力N1=1609.17KN 、荷载计算 主梁 集度(KN/m) 梁长(m) 自重(KN) 1(5) 26.14 19.96 521.75 2(4) 27.24 19.96 543.71 3 27.24 19.96 543.71 合计 1609.17 (一)恒荷载 2、盖梁自重反力 N2=(13x1.5x1.6-0.8x0.6x1.6)x25=760.8KN 6、每延米桩长自重力: q=3.14x1.52/4x(25・10)=26.50KN/m(己扣除浮力) (二)活载计算 1•顺桥向活载计算 1.2、顺桥向可变荷载移动情况,求得支座活载反力最大值 公路・・1级 a单孔布载: 1 单列车: Bi=O8219.5010.5238340.38KN 2 BBiB2340.38KN 双列车: 2B=680.76KN b、双孔布载: 1 单列车: B10.5—1.019.502204.75KN 2 1 B22381.010.51.021.50350.88KN 2 BBiB2204.75350.88555.63KN 双列车: 2B=1111.26KN 238KN 1.0 图1-2单孔、双孔布载 人群荷载(图1—3) 1 单孔荷载(一侧): B0.00KNB23.5—1.019.534.13KN 9 B Bi B2 34.13KN 双孔布载(一侧): Bi B2 3.5 1 ■1.019.534.13KN 2 B Bi B2 68.26KN 单孔人群 i11ni zrr 1950 1950 3.5KN/m 双孔人群 1.0 图1-3人群荷载 汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大的反力值,即产生最大的墩柱垂直力;汽车荷载中单孔荷载产生的最大的偏心弯矩,即产生最大墩柱底弯矩。 双柱反力横向分布: 人群荷载(图「3): 图「4汽车荷载 荷载组合: 最大、最小垂直反力计算表1舁 表1」可变荷载组合垂直反力计算(双孔) 编号 荷载情况 最大垂直反力(KN) 最小垂直反力(KN) 1 横向分布i B> (1) 横向分布i Bi (1) 2 汽车何载 单列车 0.984 682.06 0.016 11.09 3 双列车 0.821 1138.15 0.179 248.15 4 人群何载 单侧行人 1.13 48.11 -0.13 5.53 5 双侧行人 0.5 42.58 0.5 42.58 W2.251.125KN 水平力: 制动力T=45KN作用点为支座中心处纵向风力: 作用在盖梁处风力1 2 墩柱处的风力: W2=1.05KN 三、钻孔桩计算 钻孔灌注桩直径为1.50m,用C25混凝土,HRB335级钢筋。 灌注桩按m法计算。 桩身混凝土受压弹性模 二4 量Eh2.810Mpa。 (一)荷载计算 每根桩承受的荷载为: 1.作用于桩顶的恒载反力: N恒1609.17(kN) 2.灌注桩每延米自重: 1.521526.50(kN/m)(已扣除浮力) 3.可变荷载反力: a.双孔可变荷载反力: b.单孔可变何载反力: Ni1138.15(kN)(公路一I级) Ni42.58(kN)(人群荷载、双侧) Na682.06(kN)(公路一1级) Na42.58(kN)(人群荷载、单侧) 1609.171138.1542.582789.90(kN)(双孔) Nmin1609.17682.0642.582333.81(kN)弹孔) M(682.0648.11)0.4751.1259.611.055.18354.27(kNm) H451.1251.0547.17(KN) (二)桩长计算 Nmax 由于端承桩必须打在持力层上,初步确定该土层为持力层,所以拟定桩长为 14.9m, h14.63.6610.94m,则: 1 [N]N恒NsNsl^qyh =1609.17+1138.15+42.58+9.0x9.5+0.5x26.5xh =2875.4+13.25h =3072.83KNm1n [Ra]GApfrkUC2ihifrkisUgk i12i1 CiApfrk0.6120%1.772610622.09103 3122.34(kN) [Ra]22.091036.961032935.623124.23(kN)[N] 符合承载力要求。 四、桩的内力计算 1、桩的计算宽度bi bikkf(d1)=1.0x0.9x(1.5+1)=2.25m 3.2、地基土比例系数m 当地基侧面或局部冲刷线以下hm2(d1)=5m深度内有三层土,将三层土的比例系数换算成一个 2 qhrri2(2hh2)h2rri3(2h|2h2h3)h3 hm 120.5923(20.593.1)3.1 5^8.6(20.5923.11.31)1.31 9.837 2、桩的变形系数 9.837 J97832.25 57=0.352 0.82.8100.249 h0.352x27=9.504>2.5 按弹性计算 3.作用在局部冲刷线处的基本组合值: Mo1.4M汽0.6(1.4M制动1.1M风1.4M人) 1.4682,060.320.61.44510.181.116.251.413.63 707.25(kNm) H: 0.7(1.4H制动1.1H风) 0.7(1.4451.12.175) 45.77(kN) 4.单位“力”作用在局部冲刷线处的,桩柱在该处产生的变位计算 ah9.5044,取ah4.0。 0 1 B3D4 B4D3 2.441 HH 3EI A3B4 A4B3 0.352 3 0.5578107 1.003 105 0 0 1 A3D4 A4D3 1.625 MH HM 2EI A3B4 A4B3 0.35220.5578107 0.023510 o1A3C4 A4C3 1.751 MMElA3B4 ABs 0.3520.5578107 0.0089104 5.局部冲刷线处变位计算: X。 HohhMohm45.740.1003104642.470.0235104 1.976 HomhMomm45.740.023510642.470.0089104 0.0679102 6.局部冲刷线以下深度各截而内力计算: Mz^EIX0A3—B3AMErCAHEfD- 2EIX0A3El0B3M0C3 丄H0D3 227 2 4 EIXo0.3520.557810 0.19710 0.13610 Elo0.3520.5758107 0.0679102 0.1333104 11 Ho45.74129.94 0.352 44 M0.13610As0.13310Bs642.47Cs129.94D3由表可知: 最大弯矩设计值Md682.60(kNm),Z1.22m 桩身弯矩图Mz(KN*m 800.00000 600.00000 400.00000 M200.00000矩 弓0.00000 -200.000000.57 7°113994 A3 B3 ”C3 D3 桩长Z(m) h Z A Ba C3 D3 Mz 0.2 0.57 -0.00133 -0.00013 0.99999 0.2 666.81568 0.4 1.14 -0.01067 -0.00213 0.99974 0.39998 682.59806 0.8 1.70 -0.08532 -0.03412 0.99181 0.79854 670.31486 1.0 2.27 -0.16652 -0.08532
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