土木桥梁桩基础课程设计

1、桥梁桩基础课程设计任务书一、桩基础课程设计资料我国某公路桥梁采用桩柱式桥墩，初步拟定尺寸如下图1所示。其上部结构 为25米预应力混凝土装配式T梁。桥面宽7米,两边各0.5米人行道。设计荷载 为公路U级，人群：3.5kN/m2。1.51.54.531低水位 4般冲刷线39.5局部冲刷线35.9常水位44.541.0图图11、 桥墩组成：该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。桩径采用=1.2m，墩柱 直径采用 =1。Om。桩底沉淀土厚度t = (0.20.4)d。局部冲刷线处设置横系梁.2、地质资料：标高 25m 以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为 ：容量 =18。 5kN/m3 ， 土粒比重

2、G=2.70g/ cm3 ,天然含水量21% ， 液限i 22.7%,塑限p 16.3%。标高25m以下桩侧及桩底土均为硬塑性亚粘土， 其物理性质指标为：容量=19。5kN/m3，土粒比重G=2。70g/cm3,天然含水量17.8%，液限 l 22.7%，塑限 p 16.3%。3、 桩身材料：桩身采用 25号混凝土浇注，混凝土弹性模量 Eh 2.85 104MP 所供钢筋有I级钢和U级纲。4、计算荷载 一跨上部结构自重 G=2350kN； 盖梁自重 G2=350kN 局部冲刷线以上一根柱重 G3应分别考虑最低水位及常水位情况；公路U级：双孔布载 ,以产生最大竖向力 ;单孔布载，以产生最大偏心弯

3、矩 .支座对桥墩的纵向偏心距为b 0.3m (见图2)。计算汽车荷载时考虑冲击力. 人群荷载：双孔布载，以产生最大竖向力；单孔布载，以产生最大偏心弯矩。 水平荷载(见图 3)制动力：H1=22。5kN (4.5);盖梁风力： W1=8kN (5) ;柱风力：W2=10kN(8)。采用常水位并考虑波浪影响0.5m,常水位按45m计,以产生较大的桩身弯矩。 W2的力臂为11.25m。活载计算应在支座反力影响线上加载进行。支座反力影响线见图 4。0.3H5、设计要求 确定桩的长度 , 进行单桩承载力验算。 桩身强度验算：求出桩身弯矩图 （ 用座标纸画 ），定出桩身最大弯矩值及 其相应截面位置和相应轴

4、力 ,配置钢筋，验算截面强度（采用最不利荷载组合及 常水位）。 计算主筋长度、螺旋钢筋长度及钢筋总用量。 用 A3 纸绘出桩的钢筋布置图。二、应交资料1、桩基础计算书2、桩基础配筋图3、桩基础钢筋数量表桥梁桩基础课程设计计算书、恒载计算(每根桩反力计算)1、上部结构横载反力N1N1=1/2* G仁 1/2*2000(30/20)"。2=1626。7KN2、盖梁自重反力N211N2 G2 350175kN223、系梁自重反力N31N3(0.7 1) (1 1) 3.3 25 29kN (?)4、一根墩柱自重反力N4低水位：N425128.325 104125.14223.85kN常水位

5、:N425上 4.825 104196.91kN5、桩每延米重N5 (考虑浮力)N525 10空 116.96kN4、活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力、公路 II 级：qk 7.875kN/m , pk 193.5kNI、 单孔布载R 290.76kN川、双孔布载R, 581.52kN、人群荷载I、单孔布载 R1 = 42.7kN (?)川、双孔布载R2=85.4kN(?)2、柱反力横向分布系数的计算柱反力横向分布影响线见图50.570.5、公路II级双孔布载汽车道：0.3车辆：0.31 汽乙1.1670.767 0.418 0.0781.252、人群荷载人人=1.33三、荷载组合1

6、、计算墩柱顶最大垂直反力 R组合I:R=恒载+ (1+u)汽汽车+人人群(汽车、人群双孔布载)R 1175 175 (10.3) 1.25 581.52 1 1.33 3.5 24.42408.55kN2、计算桩顶最大弯矩、计算桩顶最大弯矩时柱顶竖向力1组合I: R= N1 + N2+ (1+u)汽 Rw+人一 ql (汽车、人群单孔布载) 21R 1175 175 1.3 1.25 290.76 1 1.333.5 24.41879.28kN、计算桩顶（最大冲刷线处）的竖向力No、水平力Qo和弯矩MoNo= Rmax+ N3 + N4 （常水位）2408.55 29 196.91 2631.

7、71kNQo= H,+ W+ W222.5 8 1040.5kNM 0= 14o 7 H1 + 14.05W+ 11。25W? + 0。3 Rmax活= 14.7 22.5 14.05 8 11.25 10 0.32408.55 1175 175873.22kN mRmax活一一组合I中活载产生的竖向力的较大者。四、钻孔灌注桩单桩承载力及强度计算1、单桩承载力计算桩长计算：设最大冲刷线以下桩长为h, 般冲刷线以下桩长为h3,单桩最大竖向力为：1V= N1 + N2+N3 + N4 （低水位）+N活 + _qh2N活-计算柱顶最大垂直反力时活载产生的较大值q 桩的集度（考虑浮力）1V 1175

8、175 29 223.85 （2408.551175 175）16.96 h 2658.65 8.48h单桩容许承载力：1P -U1m°A 0 K2 z（h3 3）2li 各层土的厚度，i 各层土的极限抗剪强度，K2-查表25、z -土的容重（多层土时取加权平均值）,U 桩周长，A-桩底面积查表 39, m。一一表 3-10,查表2 3取 l1 =10.9m , l2 =h 10 o 9m ,1 =45 ,=80,K2 =2.5,18.5 10.9 19.5 （h 10.9）设计桩径h1.2m，考虑冲抓锥成孔直径1 o 3m，桩周长U1.34.08m ,d4A -41.13m2,0

9、427kPa取 0.7（由4 20得），dm0 =0o7 （由Nh0.2 0.4 d0.2 0.4 得).m0A 0 K2 z(h3 3)4.0810.9 45h 10.9800.7 0.71.134272.5 185 10.9 195 (h 9)(h3.6 3)令最大竖向力与单桩容许承载力相等，即V Nh解得 h=17。6m,取 h=18m。wlwpl1wWp:11wlwpwWp:11wlWpG(1w)软塑硬塑21% 16.3%22.7% 16.3%17.8% 16.3%22.7% 16.3%w wpIl p液性指数w天然含水量 W|液限Wp -塑限0.7340.234天然孔隙比G土粒比重容

10、重软塑:e0 Gw) 2.701 21%18.50.177h3 h 3.6=18。1+3。6=21.7m 取 22m19.5硬塑：e0G(1 w) 2.701 17.8%0.1632、钻孔桩强度复合、确定桩的计算宽度b和变形系数查表得kf0.9，k。11 db| kf k0kd0.91 1 dd0.9111.21.981.25mb1 .Elm查表4-1El=0.67 Eh I h查表得m410MN /m查表kf 及 k°4-3bikfk°kdk=1 （桩间影响系数）d 桩径EI0.67Ehlh 0.67 2.85 107510000 1.9811.94362426 106I

11、 乙O1.94363426 106 640.40、最大冲刷线以下深度z处桩截面上的弯矩Mz计算MzQ0AmM°Bm根据z z,hh=0o 4 18=7。2,所以按弹性桩考虑（其中h 4时按4考虑），查附表3、附表7得Am、Bm，按上式计算不同深度z -处的Mz并按比 例绘出桩身弯矩图，求出最大弯矩所在位置Zmax、最大弯矩值Mmax及相应轴力N（计算轴力N时桩自重考虑浮力并按一半考虑，同时应减去摩阻力）z 0时,Am 0, Bm 1.040.5Mz0 873.22 1873.22kN m0.40z 1 时，Am 0.37739, Bm 0.98617Mz0.37739 873.22

12、0.98617899.35kN m0.40z 2时,Am 0.64561, Bm 0.9132440 5Mz0.64561873.22 0.91324862.83kN m0.40z 3时,Am 0.76183, Bm 0.77415Mz0.76183 873.22 0.77415753.14kN m0.40z 4时,Am 0.73734, Bm 0.59373Mz 40& 0.73734 873.22 0.59373593.11 kN m0.40z 5时，馆 0.61413, Bm 0.4065840.5Mz0.61413 873.22 0.40658417.21kN m0.40z 6

13、时,珞 0.44334, Bm 0.24262Mz 40 0.44334 873.22 0.24262 0.40256.75kN mz 7时,珞 0.26996, Bm 0.11979Mz 40 0.26996 873.22 0.11979 0.40131.94 kN mz 8时,Am 0.19305, Bm 0.07595Mz 40 0.19305 873.22 0.07595 0.4085.87 kN mz 9时，Am m 0.0135440 5Mz0.05081873.22 0.013540.4016.97kN mz 10时,Am 0.00005, Bm0.0000940.5Mz0.00

14、005 873.22 0.000090.400.08kN m、计算纵向力 叫、计算弯矩Mj的确定计算纵向力Nj :Sg N1 N2 N3 N4(常水位)2qzmax 2Uzmax i1175175 29 196.911 16.96 1 1 4.08 1 451489.84 kN22N汽1u汽Ryi 1 0.31.25581.52 944.97kN1“人一.1 人ql1.33 3.5 24.456.79kN22Sq1 N汽 N人 944.97 55.79 1001.76kNNj 1.2Sg 1.4Sq1 1.2 1489.84 1.4 1001.76 3190.27kN当汽车荷载效应占总荷载效应

15、50%及以上时,Sg、Sqi的系数不再得高，否则应按规定提高，见规范 P134.计算弯矩 M j :M j1.1Sg 1.3Sqi 1.3Sq2Sq2-制动力、盖梁风力、墩柱风力产生的弯矩.恒载弯矩Sg为零1175SG 0.3176.25kN m2S'qi 290.76 0.3 42.7 0.3 100.34kN mSq214.7 22.5 14.05 8 11.25 10 555.65kN m1.1 17625 1.3 100.341.3 555.65 1046.66kN m相对偏心矩：e0 Mj 1046.66 0.33Nj3190.27M j1.1Sg 1.3Sqi1.3Sq2、

16、桩的计算长度Ip的确定4h ah 4 故有：lp 0.7( lg -)0.713.40.4016.38mI0 局部冲刷线至墩柱顶的距离、偏心矩增大系数值的计算1cNjlp210 eEhIh1.25砼、钢筋材料安全系数b 0.95构件工作条件系数（偏心受压取 0.95）1 101N-l 2 c J I peEhlh b1021.25 3190.27 16.381 24 0.950.32 2.85107641.14其中,0.10.1430.10.30.30.330.143 0.321.21.140.330.38、桩截面强度复核设a 7.0cm （砼保护层厚度）r53rg r a 60 7 53cm

17、 ， g 一 0.883 （取 0.9）, rgr 60桩半径25 * 砼：Ra 14.5MPaI级钢筋：Rg240MPa桩截面按0.2%含筋率配置钢筋，取定钢筋数量后计算实际采用的配筋率A 0.2%3220.2% 1.132.26 10 m 2260mm取 12 16，A 2413mm2,0.21%强度复核：按下列公式采用试算法进行计算e。BRa D gRg rARa C Rg假定 值，查附表3。1得A、B、C、D值,代入上式计算eo值.如计算的e值 与已知的e值相等或接近，则相应的A、B、C、D值即为计算采用值，否则应重 新假定 值，查表得A、B、C、D值,再计算eo值，直至满足要求为止.用满足要求的A、B、C、D值进行承载力叫和Mj的计算Nj Ar2Ra C r2RgcsBr3Ra D gr3Rgcs当计算的承载力Nj、M j分别大于计算纵向力Nj和计算弯矩M j时，强度得到满足，否则应重新进行截面或配筋设计。设 0.46, A 1.0490, B 0.5982, C 0.1903, D 1.9081，eoBRa D gRgARa C Rg0.5982 14.5 1.9