完整版桥墩桩基础设计计算书Word格式.docx
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N3=800kN;
桥墩自重:
N4=975kN;
扣除浮重:
10*2*3*2.5=150KN
(2)活载
一跨活载反力:
N5=2835.75kN,在顺桥向引起的弯矩:
M1=3334.3kNm·
;
两跨活载反力:
N6=5030.04kN+8×
100kN;
(3)水平力
制动力:
H1=300kN,对承台顶力矩6.5m;
风力:
H2=2.7kN,对承台顶力矩4.75m
3、主要材料
承台采用C30混凝土,重度γ=25kN/m3、γ‘=15kN/m3(浮容重),桩基采用C30混凝土,HRB335级钢筋;
4、墩身、承台及桩的尺寸
墩身采用C30混凝土,尺寸:
长×
宽×
高=3×
2×
6.5m3。
承台平面尺寸:
长×
宽=7×
4.5m2,厚度初定2.5m,承台底标高20.000m。
拟采用4根钻孔灌注桩,设计直径1.0m,成孔直径1.1m,设计要求桩底沉渣厚度小于300mm。
5、其它参数
结构重要性系数γso=1.1,荷载组合系数φ=1.0,恒载分项系数γG=1.2,活载分项系数γQ=1.4
6、设计荷载
(1)桩、承台尺寸与材料
承台尺寸:
7.0m×
4.5m×
2.5m初步拟定采用四根桩,设计直径1m,成孔直径1.1m。
桩身及承台
混凝土用30号,其受压弹性模量Eh=3×
104MPa。
(2)荷载情况
上部为等跨30m的预应力箱梁桥,混凝土桥墩,作用在承台底面中心的荷载为:
恒载及一孔活载时:
N1.2(1580540080097515074.52.515)1.42835.7515713.55KN
H1.4(3002.7)423.78KN
M[3334.3300(2.56.5)2.7(4.752.5)]1.48475.425KN
恒载及二孔活载时:
N1.2(1580540080097515074.52.515)+1.45830.04=19905.556KN
桩(直径1m)自重每延米为:
π12
q=1511.781KN/m(已扣除浮力)
4
三、计算
1、根据《公路桥涵地基与基础设计规范》反算桩长根据《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h2,则:
NhPUliτiλm0Aσ0k2γ2(h23)
桩的设计桩径1m,冲抓锥成孔直径为1.1m,桩周长和面积为
12
U=π×
1.1=3.456m,0.785m2,假定桩长<
20m取λ=0.70t/d<
0.3取m0=0.80
19905.556
Nh
查表得K2=6.0已知0=550KPa
l00.5qh5058.8565.891h
土换算加权重度
164.6173.8(h24.63.8)201010
h2
29.8
1NhPUh24.6203.8
6(1029.8)h2
lτii
m0Aσ0k2γ2(h23)0.53.456[
50
(h
1)]
4.63.8)240]0.70.80.785[550
(441.096h2
1147.916h3829.416)
435.205h26218.554h13947.1280h16.26m(舍去负值)
现取h=17m<
20m,满足取λ=0.70,则,桩低标高为1.00m
2.单桩竖向允许承载力
代入数据h=17m得1
PUlτiiλm0Aσ0k2γ2(h23)5480.67KN
2ii00222
29.829.8
加权重度21029.81029.88.432KN/m3
2h2172
3、桩的平面布置图
25.00m常水位
承台横桥向立面图承台纵桥向立面图
4、桩的内力及位移计算
(1)确定桩的计算宽度b1
b1KfK0Kd0.9(d1)k,Q沿水平力H作用方向上装间净距
b11.381m,
'
1b'
L1
L11.5m0.6h10.63(d1)3.6m,Kb'
10.767m,
0.6h1
满足nb12.762B'
14.5,取一排装两边外侧边缘距离B'
3.5m
地面或最大冲刷线下的影响深度
hm
2(d1)4m范围内有两层土。
m0
m1h1m2(2h1h2)h2
[6
0.67Eh
0.436m
mb1EI
3)
hm2
0.673
107
1,h
2.01
桩顶刚度系数1
3、
2.6215(22.61.4)1.4]
42
72
107KN/m2,I
d40.0491
64
7.4122.5,满足按弹性桩计算
4的计算
11197.5KN/m4
m,
22
l020182m,h17m,0.5,Ad20.785m2
已知:
h
7.41(24),取用4,l0
l00.43620.872m
查表得:
Q
0.48395,M0.64916,
M1.25357
3EI
Q0.0401EI,32EI
M0.1234EI,4EIM0.5466EI
bN
b0
15713.55
5863.26
n
40.670
EI
m
n41xm
i1
0.5466EI
0.67EI41.252
6.3739EI
n240.0401EI
0.1604EI
n3
40.1234EI
0.4936EI,n232
0.2436(EI)
n4
i
xi2Hn
3M
423.780.4936EI
8475.425
8840.31
a0
6.3739EI0.0.2436(EI)2
n2n
1xi
n3
2M
n3H
0.1604EI8475.4250.4936EI
2014.24
3)2
6.3739EI0.0.2436(EI)2
n2n4
xi(n
(4)计算承台地面远点O处位移
0、b0、
0(单孔活载+恒载+制动力)
M0MiQil010.09105.942221.97KNm
Q0Qi105.94KN,P05615.310.7852155641.86KN
(7)最大弯矩Mmax及最大弯矩位置Zmax的计算
0.436m1,h7.4124(取4)
CQ
M0
0.436
221.97
0.9135
Q0
105.94
Z
0.97838,Z
0.97838
2.244m
max
得
可查表(线性内插)
KM
1.666
Mmax
M0K
M
221.971.463
369.80
KNm
(8)桩顶纵向水平位移验算
(9)
xo和转角φo的计算
桩在最大冲刷线处水平位移
水平位移容许值[△]=0.525=2.5cm=25mm符合规范要求。
5、按m法计算桩身入土段任一深度处的弯矩和桩侧横向土抗力(并作
MZ:
Z、Z:
Z曲线)
ZZ
Ax
Bx
QoZAx
b1x
2M0ZBxb1x
ZX
2.44066
1.621
0.229358
0.1
2.27873
1.45094
7.621668231
4.433202076
12.05487
0.458716
0.2
2.11779
1.29088
14.16674443
7.888309504
22.05505
0.917431
0.4
1.80273
1.00064
24.11836412
12.22942182
36.34779
1.376147
0.6
1.50268
0.74981
30.15608278
13.74581684
43.9019
1.834862
0.8
1.2237
0.53727
32.74327512
13.13259806
45.87587
2.293578
0.97041
0.36119
32.45730327
11.03579926
43.4931
3.440367
1.5
0.46614
0.06288
23.38647687
2.88185328
26.26833
4.587156
0.14696
-0.07572
9.83074224
-4.62709776
5.203644
5.963303
2.6
-0.03986
-0.11136
-3.466313292
-8.846482944
-12.3128
6.880734
-0.08741
-0.09471
-8.77080681
-8.68130802
-17.4521
8.027523
3.5
-0.10495
-0.05698
-12.28591928
-6.09338422
-18.3793
9.174312
-0.10788
-0.01487
-14.43304944
-1.81735192
-16.2504
Q2MQ
1Z:
Z曲线,ZXbQ1oZAxbM10ZBx,2MZ:
Z曲线,MZQoAMM0BM
b1
1Z~Z曲线,ZX
AM
BM
QoA
M0BM
MZ
0.0996
0.99974
24.200808
221.9122878
246.1131
0.19696
0.99806
47.8573408
221.5393782
269.3967
0.37739
0.98617
91.6982222
218.9001549
310.5984
1.605505
0.7
0.59228
0.93817
143.9121944
208.2455949
352.1578
2.06422
0.9
0.68926
0.88407
167.4763948
196.2370179
363.7134
2.522936
1.1
0.74714
0.8141
181.5400772
180.705777
362.2459
3.211009
1.4
0.76498
0.68694
185.8748404
152.4800718
338.3549
3.669725
1.6
0.73734
0.59373
179.1588732
131.7902481
310.9491
5.045872
2.2
0.5316
0.32025
129.168168
71.0858925
200.2541
0.35458
0.17546
86.1558484
38.9468562
125.1027
0.19305
0.07595
46.907289
16.8586215
63.76591
0.05081
0.01354
12.3458138
3.0054738
15.35129
0.00005
0.00009
0.012149
0.0199773
0.032126
6、桩身界面配筋计算
(1)配筋的计算
最大弯矩发生在Z=2.082m处,此处设计最大弯矩为Mj369.80KNm最大设计竖
向力为
故需要考虑纵向弯曲对偏心距的影响系数
Nj
轴力系数Nr2j22322.872,弯矩系数ENr
r2
若取g=0.9,《查墩台与基础》附表得以下表格数据
实际偏心系数
E-2表中偏心系数E
相应E
配筋率
Nr
N
ENr
EN
1.132
0.1344
0.980
0.002
22322.8
7
36766
2958.4
4943.2
0.1288
0.004
38390
0.1357
0.960
0.006
39304
5334.9
0.1303
0.008
40927
当u=0.006和u=0.008时均有N>
Nr,EN>
ENr,故桩身只需要按构造配筋,取u=0.006纵筋Agur24712.39mm2现采用1222,实配A'
g188424562mm2
2)对截面进行强度校核
3)验算垂直于弯矩作用平面内承载力
2801034562)
11.232
s0Nu(GfcdAhfsdAg'
)Nu(13.810312
1.14
13217.3KNNj5580.718KN满足要求
7、承台设计
(1)桩与承台的连接处构造设计
长×
4.5m2,厚度2.5m,承台底标高20.000m。
采用桩顶主筋伸入承台连接。
桩身嵌入承台内的深度为200mm;
伸入承台内的桩顶主筋做成喇叭状,夹
角15度。
伸入承台内的主筋竖向高度为100cm>
35*2.2=77cm,不设弯钩的带肋钢筋。
抗弯钢筋布置在承台内上下两排并且不截断穿过桩身。
箍筋设20箍10,间距200mm,
构造钢筋前后两端各18根10,抗裂钢筋前后两端各8根12下设相同的钢筋网具
体配筋图见附图B。
(2)桩顶局部受压验算
取
PjNj5580.718KN,1,Ac120.785mm2,桥梁C30混凝土Raj20.1MP,系数m1.54
AcRaj/m10.78520.1103/1.5410245.78KNNj5580.718KN,满足要求,可按构造配筋
(3)承台受冲切验算
承台有效高度h0=250-20-4=276cm,跨比
(4)抗剪承载力验算
5)承台受弯承载力计算
MmaxMyNixi25615.311.011230.62KNm,MxNixy25615.310.252807.66KNm
采用C30混凝土HRB钢筋,fsd280MP,b0.56,xbh0,取=0.55xh00.5522401232mm
s0Md1.111230.621062
Asxs0d27167.67mm2,选用3432间距1203117120cm,
sx(h00.5x)fsd(22400.51232)280
实配钢筋Asy15282mm2,保护层厚度7cm,沿x轴布置,具体配筋图件附图
四、参考资料及应用软件
1.公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004;
2.公路桥涵地基与基础设计规范JTGD63-2007;
3.公路桥涵设计手册:
墩台与基础,北京:
人民交通出版社,2000;
4.基础工程,王晓谋,北京:
人民交通出版社,2003。
5.混凝土结构设计原理(第三版),沈蒲生主编,高等教育出版社,2007
2)计算桩-土变形系数
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