桩基础课程设计2.doc

桩基础课程设计 班级 岩土一班 学号 08011118 姓名 一、设计资料1、上部构造：16m装配式预应力钢筋混凝土t型梁;25m装配式预应力钢筋混凝土t型梁;标准跨径：16m与25m（相邻墩台中线间距）;大梁全长：15.96m与24.96m（梁伸缩缝4cm）;计算跨径：15.40m与24.30m;桥面宽度：行车道9m，人行道2 x 1.5m;2、支 座：活动支座采取四氟滑板橡胶支座，摩阻系数=0.10；（支座布置见附图）;3、设计荷载：公路级汽车荷载，人群3.0kn/m2；4、桥墩形式：采用双柱式加悬挑臂盖梁墩冒（见附图）;5、桥墩材料：盖梁c25钢筋混凝土，容重125 kn/m2 , 墩身c20钢筋混凝土重度225 kn/m2；6、水文资料图;7、风 压：基本风压w30.6 kpa;8、其 他：本桥基本上为跨线桥，广岸跨线小铁路，梅岸跨，定南至老隆公路，二都为季节性河流，不通航不考虑漂浮物。 9、地基土质：第一层，中密胶砂，=19.3kn/m3, ,m=15103kn/m4 ; 第二层，硬塑亚粘土，=21kn/m3,， ，e=0.7, il=0.2, m=15103kn/m4,m=360kpa 第三层，粗砂混卵石，=19.5kn/m3, ， ，=500kpa 地基标高为69.92m，设计水位标高为78.27m，枯水位水位标高为69.90m，最大冲刷线标高为66.738m,一般冲刷线标高为67.78m。二、桩、墩尺寸与材料 墩帽顶标高为86.692m，桩顶标高为72.92m，墩柱顶标高为84.718m,墩柱直径为1.8m,桩直径为2.0m 桩身混凝土强度等级为c30，其抗压弹性模量为ec=3.0104kpa三、作用效应情况 1）永久作用标准值计算（一根柱所承受的荷载）（1）上部为25m与16m钢筋混凝土t形梁，恒重产生的支座反力： 25m跨为 n1=1662.4kn， 16m跨为 n1=867.3kn 一根柱承受的荷载： n1=（n1+ n1）/2=1264.85kn（2）盖梁自重反力 n2=【0.82.110.60+0.5（10.6+8）0.82.1】25/2=417.9kn（3）系梁自重反力 取系梁宽为0.7d=1.4m ， 高取0.7d=1.4m，则可得其长取4m。n3=1.41.4425/2=98kn（4）一根墩柱自重 n4=（84.718-72.92）3.141.8225/4=750.18kn（5）桩自重每米 q=3.1420215/4=47.1kn（已扣除浮力） 2）可变作用标准值计算 对于墩基础的设计，汽车荷载采用车道荷载，车道荷载包括均布荷载qk和集中荷载pk两部分组成，对于公路i级荷载qk=10.5kn/m，集中荷载pk采用直线插入法求得 pk=221.6kn（16m跨） pk=257.2kn（25m跨）（1） 单孔里有汽车和人群（单孔双行）15.4mr124.3mr1pkqk 汽车荷载支座反力r1 和r1r1=（）2=604.9kn r1=0kn人群支座反力r2和r2r2=72kn r2=0kn 则一跨活载反力n5=（604.9+72）/2=338.45kn n5在顺桥向引起的弯矩m=338.450.6=203.07knm（2） 双孔里有汽车和人群（双孔双行）r1r1pkqkqk24.3m15.4mpk 汽车荷载支座反力r1 和r1r1=（）21.05=808.03kn r1=（）21.05=635.15kn 人群支座反力r2和r2r2=112.5kn r2=72kn则两跨活载反力n6=（635.15+808.03+72+112.5）/2=813.84kn（3） 汽车制动力 一个车道上由汽车荷载产生的制动力按加载长度上计算的总荷载10%，作用于固定支座上的制动力为h1=604.910%=60.5kn 作用于摆动支座上的制动力为h2=604.910%0.25=15.13kn 桥墩承受的制动力为固定支座与活动支座上制动力之和，但公路i级取值不得小于165kn，综合以上可得汽车制动力为 h1=165kn 但计算本题采用的为其作用于顿顶时的值，故取值应为 h=45.88kn（4） 风力 因为本桥是双向双车道直线桥，主要有顺桥向控制设计，在计算风力时计算顺桥向风荷载，桥墩上的顺桥向风荷载可按横桥向风压的70%乘以桥墩迎风面积计算。 盖梁部分：w1=0.670%0.810.6+0.670%0.8（10.6+8）/2=6.68kn 墩身部分：w2=0.670%21.811.798=17.84kn桩基础用冲抓锥钻孔灌注桩基础，为摩擦桩。四、计算 1）桩长的计算 由于地基土层分三层，用确定单桩容许承载力公路桥涵地基与基础设计规范经验公式初步反算桩长，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h1,则nh=ra=式中：nh 一根桩受到的全部竖直荷载，kn 其余符号同前，最大冲刷线以下桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时，置换土重也计入浮力）的差值作为外荷载考虑。 当两跨活载时：nh=n1+n2+n3+n4+n6+l0q+h（混凝土 ）a =1264.85+417.9+98+750.18+813.84+（72.92-66.738）47.1+（15-9.3）3.1422/44.238+（15-11）3.142.5+（15-9.5）3.14（h-6.738） =3626.82+17.27h计算ra时取以下数据：桩的设计直径2m，冲抓锥孔直径2.2m，桩周长u=3.142.2=6.908m , a=3.14m2 , =0.7 , m0=0.8,k2=6.0 , fa0=500kpa , 2=9.73kn/m3（以扣除浮力），q1k=35kpa , q2k=40kpa , q3k=120kpa 所以得：ra=0.56.908 35*4.238+402.5+120 (h-6.738)+0.70.83.14 500+6.09.73 (h+1-3) =nh=3626.82+17.27h所以 h=9.78m现取h=10m,桩底标高为56.738m，上式计算中1m为一般冲刷线到最大冲刷线的高度。取h=10m,桩的轴向承载力满足要求。2）桩的内力及位移计算 （1）确定桩的计算宽度b1 桩采用圆形截面，则kf=0.9, 又有h1=3（d+1）=9m l1=4m1m 故 b1 = kfk (1+d) =0.90.9 (1+2) =2.43m（2） 计算桩的变形系数 = 其中i=0.04908724=0.785m4 ； e i =0.8eci 桩的换算深度=h=0.2866*10=2.8662.5,所以本桩按弹性桩计算。（3）计算墩柱顶外力pi qi mi 及最大冲刷线处桩上外力p0 q0 m0 . 墩帽顶的外力（按一跨活载计算）： pi=n1+n5=1264.85+338.45=1603.3kn qi=h+wi=45.88+6.68=52.56knmi=203.07+45.881.974+6.68 (12.64-11.798)=366.06knm其中w1对撞顶力臂为12.64m。 换算到最大冲刷线处:p0=1603.3+417.9+98+750.18+47.16.182=3160.55knq0=52.56+17.84=70.4knm0=203.07+45.88 (84.718+1.974-66.738)+6.68 (85.56-66.738)+17.8412.081 =1459.82knm（4） 桩身最大弯矩位置计算 由qz=0得 cq=cq=5.94 及 =2.866，查附表13得=0.4468故 zmax=0.4468/0.2866=1.56m由=0.4468及=2.866，查附表13得 km=1.054mmax= km m0 =1.054*1459.82=1538.65knm（5） 桩顶纵向水平位移验算桩的最大冲刷线处水平位移x0和的计算 符合规范要求。 由i1=3.14*1.84/64=0.515m4 i=0.785 m4 e1 = e得n= e1 i1/e i =0.515/0.785=0.656 墩顶纵桥向水平位移