桥墩桩基础设计计算书 （二）.doc

桥墩桩基础设计计算书一、 荷载计算：永久荷载计算：永久荷载包括桥墩的自重，上部构造恒荷载反力。1.承台重：2.墩身重：3、上部铺装自重：各梁恒载反力表 表11每片边梁（kN/m)每片中梁（kN/m)一孔上部铺装(kN/m2)10.7210.283.5边梁恒载：12.5419.942=500.1KN中梁荷载：10.2819.9415=3074.75KN上部铺装荷载：3.519.9418=1256KN（说明：边梁为2根，中梁数：17-2=15根）取入土深度为1延米可变荷载计算：采用公路一级车道荷载，3车道横向折减系数=10.5KN/m，满跨布置。1、车道荷载：跨径5m时 ，=180kN ；跨径50m时 ，= 当跨径为19.46时，内差得(见公路桥涵设计规范 P24 图、表4.3.1-1) 支座反力：P=（215+1/2 1 19.46 10.28）3 0.78=549.92KN 活载作用：P=（205+1/2 1 19.46 10.28 2）3 0.78=971.21KN而力臂=（20-19.46）/2=0.27mM=971.21 0.27=262.23KNm汽车作用：P=（215+1/2 1 19.46 10.28）3 0.78=737.16kNM=P 0.27=199.03KNm2.人群荷载的支座反力：在5.5m的人行道上产生竖向力.由行人产生的弯矩：M=Rl=164051 0.27=44.42KMm3.计算汽车制动力因为公路一级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kNR=（10.5 19.46+215）0.1=41.93165KN显然计算值小于165kN，那么直接取用165kN因为同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍4.车道的制动力:P=2.34 165=386.1KN产生弯矩：M=P (1.5+6.843+1)=3607.33KNm5.计算支座摩阻力：固定支座摩阻系数f=0.05则此时支座摩阻力：F=Nf=(500.1+3074.75+1256.22) 0.05=241.55KN产生弯矩：M=F（1.5+6.843+1）=2251.66KNm二进行作用效应组合计算：对桥墩不计汽车荷载的冲击力；同时以上制动力与摩擦力与计算结合结果说明支座摩阻力大于制动力，因此；在以上的组合荷载中，车道的制动力作为控制设计。1、荷载组合：（1）桥上有单跨活载： 恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力 恒载 + 桥上活载 + 制动力（2）桥上有双跨活载： 恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力 恒载 + 桥上活载 + 制动力2、组合计算 （公路桥涵设计规范 P18 4.1.6-1) 其中： 结构重要性系数，安全等级为二级，故取1.0 。 第i个永久作用效应的分项系数，混凝土和圬工结构自重取1.2 。 汽车荷载效应分项系数，取1.4。 在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它等j个可变作用分相系数，取 1.4。 人群荷载作用组合系数0.7 。由于此时既有汽车制动力和支座摩阻力由表4.1.5可变作用不同时组合表；若存在考虑汽车制动力时则不考虑支座摩擦力，若考虑支座摩擦力则不对汽车制动力进行考虑。考虑的作用组合分下列四种不同情况；取大值：当单跨布置时： 恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力： 恒载 + 桥上活载 + 制动力 当双跨布载时： 恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力恒载 + 桥上活载 + 制动力将所得数据列得下表：荷载组合效应表 组合 荷载M(KN.M)H(KN)N(KN)一跨活载+摩阻力2528.80236.729038.54一跨活载+制动力2857.36378.389038.54两跨活载+摩阻力2573.75236.729789.56两跨活载+制动力3902.31378.389789.56三.确定桩长用公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）确定单桩轴向受压承载力容许值经验公式初步反算桩长若此时该桩的埋深为h米；则有桩的设计桩径为1.5m，采用冲抓钻成孔桩周长，桩的截面面积；由于桩底的土层位中密实砾类土层中；查到任务书所给的土层的承载力和摩擦力的标准值：土类别杂填土黄色粉性土中密砾类土密实的砾类土厚度0.5m16m4.5m17m承载力18kpa430kpa550kpa摩阻力标准值60kpa50kpa80kpa120kpa（说明：上侧表中承载力查219表；摩阻力标准值220表）若假设桩在中密砾石类土中则此时假设桩长16.5m21m之间=430kpa由于桩底的土层位中密实砾类土层中，由基础工程 P95 表38可将内差得；桩沉淀土厚度，则，由基础工程 P95 表39可内差得；查表224；为桩端以上各层土的加权平均数：列出式如下：而若此时：此时取桩长为20m；则列出：则此时满足桩长要求。四.桩基的强度验算（内力计算）：1、确定桩的计算宽度：= （基础工程 P114 公式4-6）其中：形状换算系数； 受力换算系数； 桩间的相互影响系数；桩径1.5m1.0m;圆桩入土深度h=20m；因为h;计算桩的变形系数：此时取m=10000；E=2.6；I=则此时桩的换算深度；计算桩顶处的外力、及最大弯矩墩桩顶的外力按一跨活载计算。根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）第4.1.6条恒载分项系数取1.2；汽车荷载及制动力作用分项系数取1.4；风荷载分项系数取1.1；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有一种可变作用参与时.其组合系数取0.8，当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.7；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.6；P=1.2 6756.19+1.4 971.01+0.7 1.4 164.51 2=9789.56KNQ=0.7 1.4 386.1=378.38KNM=1.4 262.23+0.7 1.43607.33=3902.31KNm因为以上得出的值为排桩的组合效应值。一排桩由三个桩构成则：2.桩截面弯矩及桩身最大弯矩M计算设在地面下z处有无量纲系数；由附表3附表7分别查到z000101300.771300.770.20.590.196960.9980673.721298.251371.970.41.1190.377390.98617141.251282.781423.50.61.780.529380.95861198.131246.931445.060.82.370.645610.91324241.631187.921429.551.02.970.723050.85089270.621106.811377.431.23.560.761830.77415285.131006.991292.121.44.150.764980.68694286.31893.631179.971.85.340.684880.49889256.33650.39906.722.26.530.531600.32025198.96416.57615.532.67.720.354580.17546132.71228.23360.943.08.900.193050.0759572.2598.79171.043.510.390.050810.0135419.0217.6136.63411.800.000050.000090.020.120.14桩身最大弯矩及最大弯矩位置=0由得：由查附表13得桩身最大弯矩及最大弯矩位置查附表13得1.0231300.77=1330.32KNm对z处横向土抗力计算列得下表：z002.440661.6210000 00.20.592.117791.2908870.8150.01120.820.41.1191.802731.00064121.5778.14199.710.61.781.502680.74981151.6187.63239.240.82.371.223700.53727164.3583.61247.961.02.970.970410.36119163.3370.44233.771.23.560.745880.21908150.5051.21201.711.44.150.551750.10793129.7629.41159.171.85.340.25386-0.0357276.82-12.5264.32.26.530.06461-0.0994023.91-42.62-18.712.67.72-0.03986-0.11136-43.14-56.45-99.593.08.90-0.08741-0.09471-44.09-55.35-99.443.510.39-0.10495-0.05698-67.79-38.87-106.66411.80-0.10788-0.01487-72.14-11.52-83.66作与深度图：-400-300-200-1000100200300400500600700012345678910五. 桩身材料截面强度验算：由上可知，最大弯矩发生在地面线以下z=2.02m处该处M=1330.32KNm计算轴向力时；根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）第4.1.6条恒载分项系数取1.2；汽车荷载及制动力作用分项系数取1.4；风荷载分项系数取1.1；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有一种可变作用参与时.其组合系数取0.8，当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.7；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.6；取9789.56/3kN；是地面线以下2.02m范围内的桩自重z为地面线以下2.02m段范围内的桩侧摩阻力（说明：z为地面线以下2.02m段范围内的桩侧摩阻力。）纵向钢筋按含筋率0.2%配置：现选取1根的HRB335级钢筋桩柱采用c20混凝土=9.2Mpa计算偏心距增大系数；因为长细比;所以偏心距增大系数：式中：受拉区纵向钢筋截面面积纵向受拉钢筋使用阶段的轴向压力偏心距增大系数当l/h3070.67KNm由以上两步可知，都满足要求根据弯矩的分布，桩基的钢筋骨架至桩底若考虑分段配筋，在Z=7.72m的截面处为界。由M=360.94KNm根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）第4.1.6条恒载分项系数取1.2；汽车荷载及制动力作用分项系数取1.4；风荷载分项系数取1.1；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有一种可变作用参与时.其组合系数取0.8，当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.7；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.6；按均质材料验算该截面应力：截面面积：截面的弹性抵抗中距应力极限值大小：截面并未出现拉应力，且小于；则可在z=7.72m截面处切除一半的主筋。（若设置通常钢筋此时也可以不对钢筋进行截断。）六裂缝宽度的验算：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵的设计规范（JTG D622004）第6.4.5条，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，当按作用效应组合计算的截面受拉区最外缘钢筋应力时，可不必验算裂缝宽度。式中：按作用（或荷载）短期效应组合计算的轴向力（N）。钢筋表面形状系数，对光面钢筋，=1.4，对带肋钢筋，作用（或荷载）长期效应影响系数，其中N和N分别为按作用（或荷载）长期效应组合和短期效应组合计算的内力值（弯矩或轴向力）；C与构件受力性质有关系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时。=1.5，其他受弯构件=1.0，轴心受拉构件=1.2，偏心受拉构件=1.1，偏心受压构件=0.9d纵向钢筋直径（mm）；截面配筋；C混凝土厚度（mm）；r构件截面面积（mm）；偏心距增大系数，按本规范公式（6.4.48）计算，式中h以2r代替；当r=750mm；=20MPa在作用短期效应组合下：由前式可知作用组合最大的组合是；恒载作用+双跨可变作用+制动力的组合的组合效应最大。则有则作用短期效应组合下桩身最大弯矩7168.02KN；最大弯矩位于地面线以下z=2.02m处说明在作用短期效应组合下桩身弯矩最大截面最外缘钢筋此时受拉应力很小，可不必验算裂缝宽度。七：桩顶纵向水平位移的计算桩顶处的水平位移和转角，查基础工程附表1、5 因为查得：（说明：查附表1；查附表5； 查附表2；查附表6；）所以有：由：由4131式可知：承台底面中心处的水平位移。承台底面中心处的转角。l墩台顶至承台底的距离。由承台底到墩台底面间的弹性挠曲所引起的墩台顶部的水平位移。现行规范未直接提及桩的水平位移计算，但规范规定墩台顶水平位移验算。在荷载作用下，墩台水平位移值得大小，除了与墩台本身材料受力变位有关外；还取决于桩柱的水平位移及转角。由上可知：墩台顶水平位移验算包括了对单桩水平位移的检验。此时：=4.09,mm因为桥墩的水平位移验算允许值不超过6mm。则此时满足经计算桩身材料足够安全，满足要求。采用主筋1422（二级钢筋），箍筋选用（一级钢筋），按构造要求布置：间距为300mm。保护层厚度：满足规范要求。主筋长度：，(其中0.6m为锚固长度)，加劲箍筋选用（一级钢筋），间距采用。螺旋箍筋选用（一级钢筋），综上所述，配筋设计合理。八.横系梁及承台：横系梁不直接承受外力，可不进行内力计算根据其构造要求进行配筋设计。 由规范固定纵向钢筋不应小于横系梁截面面积的0.15%，且可