桥梁—桩基承台计算PPT学习教案

1、会计学1桥梁桥梁桩基承台计算桩基承台计算（二）承台的计算方法（二）承台的计算方法 承台正截面抗弯强度计算，根据现有的设计规范，如承台正截面抗弯强度计算，根据现有的设计规范，如建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ9494）、）、钢筋混凝土承台设计规范钢筋混凝土承台设计规范CECS88:97和和美国规范美国规范AASHTOLRFD。承台正截面抗弯强度计算，有。承台正截面抗弯强度计算，有“梁式体系梁式体系”计算方法和计算方法和“撑杆撑杆系杆体系系杆体系”计算方法。对于悬臂长度与梁高之比等于或小于计算方法。对于悬臂长度与梁高之比等于或小于1.0时，时，作为悬臂深梁考虑。因此，当外排桩中心距墩台边缘

2、大于承台高度时，按作为悬臂深梁考虑。因此，当外排桩中心距墩台边缘大于承台高度时，按“梁梁式体系式体系”方法计算承台截面；当外排桩中心距墩台边缘等于或小于承台高度时，方法计算承台截面；当外排桩中心距墩台边缘等于或小于承台高度时，按按“撑杆撑杆系杆体系系杆体系”方法计算承台截面；方法计算承台截面； 所谓所谓“梁式体系梁式体系”是传统的承台设计方法，承台呈梁式破坏，即挠曲裂缝是传统的承台设计方法，承台呈梁式破坏，即挠曲裂缝在平行于墩台两个边出现，说明承台在两个方向呈梁式承受荷载，而非双向板在平行于墩台两个边出现，说明承台在两个方向呈梁式承受荷载，而非双向板式承受荷载。式承受荷载。 所谓所谓“撑杆撑杆

3、系杆体系系杆体系”计算方法，避开了常规材料力学公式对短臂高粱计算方法，避开了常规材料力学公式对短臂高粱不能反映结构材料非线性剪应力不均匀分布等不足。公路桥梁桩基承台多属于不能反映结构材料非线性剪应力不均匀分布等不足。公路桥梁桩基承台多属于短臂高粱，截面内抗力力臂较一般应变按平面假定为小，抗弯能力随之降低。短臂高粱，截面内抗力力臂较一般应变按平面假定为小，抗弯能力随之降低。所以当外排桩中心距墩台边缘小于或等于承台高度时，应按所以当外排桩中心距墩台边缘小于或等于承台高度时，应按“撑杆撑杆系杆体系系杆体系”计算方法计算承台截面。计算方法计算承台截面。第1页/共13页 对于公路桥梁，由于作用有两个方向

4、的水平力和弯矩同时作用，在同对于公路桥梁，由于作用有两个方向的水平力和弯矩同时作用，在同一排内各桩所承受的竖向力不一致，而当水平力和弯矩方向改变，最大竖一排内各桩所承受的竖向力不一致，而当水平力和弯矩方向改变，最大竖向力与最小竖向力也随之各自向相反方向变化。因此，将一排桩内受力最向力与最小竖向力也随之各自向相反方向变化。因此，将一排桩内受力最大的一根桩的竖向力作为全排每根桩的计算竖向力。大的一根桩的竖向力作为全排每根桩的计算竖向力。 当承台下面外排桩中心距墩台身边缘大于承台高度时，其正截面（垂当承台下面外排桩中心距墩台身边缘大于承台高度时，其正截面（垂直于直于x轴和轴和y轴的竖向截面）抗弯承载

5、力可作为悬臂梁按轴的竖向截面）抗弯承载力可作为悬臂梁按桥规桥规（JTG D62）第）第5.2.2条条“梁式体系梁式体系”进行计算，承台截面计算宽度和计算截面弯矩进行计算，承台截面计算宽度和计算截面弯矩设计值按下述计算。设计值按下述计算。（1）承台截面的计算宽度）承台截面的计算宽度 1、当桩中心距不大于三倍桩边长或桩直径时，取承台全宽；、当桩中心距不大于三倍桩边长或桩直径时，取承台全宽； 2、当桩中心距大于三倍桩边长或桩直径时、当桩中心距大于三倍桩边长或桩直径时式中式中 bs承台截面计算宽度；承台截面计算宽度； a平行于计算截面的边桩中心距承台边缘的距离；平行于计算截面的边桩中心距承台边缘的距离

6、； D桩边长或桩直径；桩边长或桩直径； n平行于计算截面的桩的根数。平行于计算截面的桩的根数。)n(Dabs132第2页/共13页（2）承台计算截面弯矩设计值应为（见图）承台计算截面弯矩设计值应为（见图8.5.1） ：） ： 式中式中 Mxcd、Mycd计算截面外侧各排桩竖向力产生的绕计算截面外侧各排桩竖向力产生的绕x 轴和轴和 y 轴在计算截轴在计算截面处的弯矩组合设计值；面处的弯矩组合设计值； Ndi计算截面外侧第计算截面外侧第i 排桩竖向力设计值，取该排桩根数乘以该排桩中排桩竖向力设计值，取该排桩根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值；最大单桩竖向力设计值； xcd、ycd垂直于垂直于 y

7、 轴和轴和 x 轴方向，自第轴方向，自第i 排桩中心线至计算截面的距离；排桩中心线至计算截面的距离； ciidycdciidxcdxNMyNM(7200) 图图 8.5.3 承台按承台按“撑杆撑杆系杆体系系杆体系”计算图示计算图示第3页/共13页当外排桩中心距墩台身边缘等于或小于承台高度时，承台短悬臂当外排桩中心距墩台身边缘等于或小于承台高度时，承台短悬臂可按可按“撑杆撑杆系杆体系系杆体系”计算撑杆的抗压承载力和系杆的抗拉承载力计算撑杆的抗压承载力和系杆的抗拉承载力（见图（见图 8.5.3） 。） 。 1、撑杆抗压承载力、撑杆抗压承载力 scdsidftbD,0kcukcuscdfff,1,4

8、8.030443.1issidEAT21cos002.0iaihbtcossindsha6（7201） 第4页/共13页式中式中 Did撑杆压力设计值，包括撑杆压力设计值，包括 D1d =N1d / sin1，D2d =N2d / sin2，其中，其中N1d和和 N2d分别为承台悬臂下面分别为承台悬臂下面“1” 排桩和排桩和“2” 排桩内该排桩排桩内该排桩的根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值， 单桩竖向力按式的根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值， 单桩竖向力按式（8.5.1）计算。计算撑杆抗压承载力时，式中）计算。计算撑杆抗压承载力时，式中 Did取取 D1d和和 D2d两者较大值；两者较

9、大值； fcd,u撑杆混凝土轴心抗压强度设计值；撑杆混凝土轴心抗压强度设计值； t撑杆计算高度；撑杆计算高度； bs撑杆截面计算宽度，撑杆截面计算宽度， b桩的支撑宽度，方形截面桩取截面边长，圆形截面桩取直桩的支撑宽度，方形截面桩取截面边长，圆形截面桩取直径的径的 0.8倍；倍； fcu,k边长为边长为 150mm 的混凝土立方体抗压强度标准值；的混凝土立方体抗压强度标准值； Tid与撑杆相应的系杆拉力设计值，包括与撑杆相应的系杆拉力设计值，包括 T1d =N1d / tan1， T2d =N2d / tan2； As在撑杆计算宽度在撑杆计算宽度 bs（系杆计算宽度）范围内系杆钢筋的截面面积；

10、（系杆计算宽度）范围内系杆钢筋的截面面积； 第5页/共13页s系杆钢筋的顶层钢筋中心至承台底的距离；系杆钢筋的顶层钢筋中心至承台底的距离； d系杆钢筋直径，当采用不同直径的钢筋时，系杆钢筋直径，当采用不同直径的钢筋时， d 取加权平均值；取加权平均值； i撑杆压力线与系杆拉力线的角度，包括：撑杆压力线与系杆拉力线的角度，包括： 20121011tan,tanxahxah 其中其中 h0为承台有效高度；为承台有效高度；a 为撑杆压力线在承台顶面的作用点至墩台边缘为撑杆压力线在承台顶面的作用点至墩台边缘的距离，取的距离，取 a=0.15h0；x1和和 x2为桩中心至承台边缘的距离；为桩中心至承台边

11、缘的距离； 2、系杆抗拉承载力、系杆抗拉承载力 ssdidAfT0 （7202） 式中式中 Tid系杆拉力设计值，取系杆拉力设计值，取 T1d和和 T2d两者较大值；两者较大值； fsd 系杆钢筋抗拉强度设计值；系杆钢筋抗拉强度设计值； As系杆计算宽度范围内系杆钢筋的截面面积；系杆计算宽度范围内系杆钢筋的截面面积； 在垂直于系杆的承台全宽在垂直于系杆的承台全宽范范围内， 系杆钢筋应符合 桥规（围内， 系杆钢筋应符合 桥规（JTG D62） 第） 第 9.6.8条第条第 2 条系杆钢筋布置范围、钢筋净距、层距和最小保护层厚度的构造要求。同条系杆钢筋布置范围、钢筋净距、层距和最小保护层厚度的构造

12、要求。同时，在系杆计算宽度时，在系杆计算宽度 bs内的钢筋截面面积应符合受弯构件受拉钢筋最小配筋百分内的钢筋截面面积应符合受弯构件受拉钢筋最小配筋百分率（见桥规 （率（见桥规 （JTG D62）第）第 9.1.12 条）条） 。 第6页/共13页 0,40)6 . 02(109 . 0hbmfPVskcud （7203） 式中式中 Vd由承台悬臂下面桩基的竖向力设计值产生的计算截面以外各排桩最大剪由承台悬臂下面桩基的竖向力设计值产生的计算截面以外各排桩最大剪力设计值（力设计值（kN）的总和；每排桩的竖向力设计值，取其中最大值乘以该）的总和；每排桩的竖向力设计值，取其中最大值乘以该排桩的根数；排

13、桩的根数； fcu,k边长为边长为 150mm 的混凝土立方体抗压强度标准值；的混凝土立方体抗压强度标准值； P 斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，P=100，=As / bh0，当，当 P2.5 时，时，取取 P=2.5。其中，。其中，As为承台截面计算宽度内纵向受拉钢筋界面面积；为承台截面计算宽度内纵向受拉钢筋界面面积； m剪跨比，剪跨比，m =axi / h0或或 m =ayi / h0，当，当 m 0.5 时，取时，取 m =0.5。其中。其中 axi和和 ayi分别为沿分别为沿 x 轴和轴和 y 轴墩台边缘至计算斜截面外侧第轴墩台边缘至计算斜截面外侧

14、第i 排桩边缘的距离； 当排桩边缘的距离； 当为圆形截面桩时，可换算为边长等于为圆形截面桩时，可换算为边长等于0.8 倍圆桩直径的方形截面桩；倍圆桩直径的方形截面桩； bs承台计算宽度（承台计算宽度（mm） ；） ； h0承台有效高度（承台有效高度（mm） ；） ； 当承台的同方向可作出多个斜截面破坏面时，应分别对每个斜截面进行抗剪当承台的同方向可作出多个斜截面破坏面时，应分别对每个斜截面进行抗剪承载力计算。承载力计算。 3、承台斜截面抗剪承载力计算、承台斜截面抗剪承载力计算第7页/共13页（1）冲切破坏锥体脊椎体斜面夹角的确定）冲切破坏锥体脊椎体斜面夹角的确定 柱或墩台向下冲切的破坏锥体应采

15、用自柱或墩台边缘至相应桩顶边缘连柱或墩台向下冲切的破坏锥体应采用自柱或墩台边缘至相应桩顶边缘连线构成的锥体；桩顶位于承台顶面以下一倍有效高度线构成的锥体；桩顶位于承台顶面以下一倍有效高度 h0处。锥体斜面与水平处。锥体斜面与水平面夹角，不应小于面夹角，不应小于 45o，当小于，当小于 45o时，取时，取 45o。 （1） 柱或墩台向下冲切承台的冲切承载力柱或墩台向下冲切承台的冲切承载力 )(2)(26 . 000 xxpyyypxtdldababhfF （7204） 2 . 02 . 1xpx 2 . 02 . 1ypy 式中式中 Fld 作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值，可取柱或墩台的竖向

16、作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值，可取柱或墩台的竖向力设计值减去锥体范围内桩的反力设计值；力设计值减去锥体范围内桩的反力设计值； bx、by柱或墩台作用面积的边长；柱或墩台作用面积的边长； ax、ay冲跨，冲切破坏锥体侧面顶边与底边间的水平距离，及柱或墩冲跨，冲切破坏锥体侧面顶边与底边间的水平距离，及柱或墩台边缘到桩边缘的水平距离，其值不应大于台边缘到桩边缘的水平距离，其值不应大于 h0。 4、承台冲切承载力计算、承台冲切承载力计算第8页/共13页x、y冲垮比，冲垮比，x= ax / h0，y = ay / h0，当，当 ax0.2 h0或或 ay 0.2 h0时，时，取取 ax=0.2 h

17、0或或 ay =0.2 h0； px、py分别与冲切比分别与冲切比 x、y对应的冲切承载力系数；对应的冲切承载力系数； f td混凝土轴心抗拉强度设计值。混凝土轴心抗拉强度设计值。 h0取沿柱或墩台边缘垂直截面的承台有效高度；取沿柱或墩台边缘垂直截面的承台有效高度； 图图 8.5.5 承台柱、承台下冲切破坏锥体承台柱、承台下冲切破坏锥体第9页/共13页（3） 对于桩或墩台向下的冲切破坏锥体以外的角桩或边桩， 其向上冲切承台的对于桩或墩台向下的冲切破坏锥体以外的角桩或边桩， 其向上冲切承台的冲切承载力。冲切承载力。 1） 角桩角桩 （7205） 式中式中 Fld 角桩竖向力设计值；角桩竖向力设计

18、值； bx、by承台边缘至桩内边缘的水平距离；承台边缘至桩内边缘的水平距离； ax、ay冲跨，为桩边缘至相应柱或墩台边缘的水平距离，其值不应大于冲跨，为桩边缘至相应柱或墩台边缘的水平距离，其值不应大于h0。 x、y冲垮比，冲垮比，x= ax / h0，y = ay / h0，当，当 ax0.2 h0或或 ay 0.2 h0时，取时，取 ax=0.2 h0或或 ay =0.2 h0； px、py分别与冲切比分别与冲切比 x、y对应的冲切承载力系数；对应的冲切承载力系数； )2()2(6 . 000 xxpxxypxtdldababhfF2 . 08 . 0 xpx2 . 08 . 0ypy第10页/共13页