精品论文钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算

1、第二部分钻孔灌注桩、双柱式桥墩的计算第一节设计资料一、设计标准及上部构造设计荷载：城；桥面净空：净7.75附(0.35+0.5)m安全道；标准跨径：lb=20m，梁长19.96m；上部构造：钢筋混凝土梁。二、水文地质条件见地质报告。三、材料钢筋：盖梁主筋用II级钢筋，其它均用I级钢筋；混凝土：盖梁用30号，墩柱、系梁及钻孔灌注桩用25号。四、计算方法：极限状态法。五、桥墩尺寸：考虑原有标准图，选用如图21所示结构尺寸。六、设计依据：公路桥梁设计规范；公路桥涵设计通用规范；城市桥梁设计荷载标准。第二节盖梁计算一、荷载计算1、上部构造恒载见表21。2、盖梁自重及内力计算(图22)见表22。表21每

2、片边梁自重(kN/m)每片中梁自重(kN/m)一孔上部构造总重(kN)每个支座恒载反力(kN)1、4 号2、3号边梁1、4中梁2、325.16 26.03 2043.51 251.10 259.78 盖梁自重及产生的弯矩剪力计算表22截面编号自重(kN)弯矩(kN.m)剪力(kN)Q左Q右11q1=(0.4×0.5+0.4×0.24×0.5)×1.2×25=6.00+1.44=7.44M1=-6×0.5/2-1.44×0.4/3=-1.5-0.192=-1.692-7.44-7.4422q2=0.5×(0.74+1

3、.1)×0.6×1.2×25=16.56M2=-0.5×1.0×1.2×25×0.5-0.5×0.6×1.0×1.2×25/3=-10.50-24.00-24.0033q3=1.1×0.6×1.2×25=19.80M3=-0.5×1.0×1.2×25×1.1-0.5×0.6×1.0×1.2×25×(1/3+0.6)-19.8×0.6/2=-30.84-43.

4、8069.3044q4=1.1×1.0×1.2×25=33.00M4=113.1×0.5-1.6×1.1×1.6/2×1.2×25-0.5×1.2×25×(0.5×1.6)-0.6×0.5×(1/3+1.6)×1.2×25=-34.5936.3036.3055q5=1.1×1.1×1.2×25=36.3M5=113.1×2.1-2.7×1.1×2.7/2×1.2

5、15;25-0.5×1.2×25×(0.5+2.7)-0.6×0.5×(1/3+2.7)=41.9250.000.00q1+q2+q3+q4+q5=113.10kN3、活载计算(1)活载横向分布系数计算，荷载对称分布时，用杠杆法计算；荷载非对称分布时，用偏心压力法计算。a、单列车，对称布置(图23)时：1=4=02=3=0.5×(0.909+0.091)=0.5000b、双列车，对称布置(图24)时：1=4=0.5×0.614=0.3072=3=0.5×(0.386+0.795+0.205)=0.693c、单列车，

6、非对称布置(图25)时由，已知, 则： d、双列车，非对称布置(图25)由,已知，则：；(2)按顺桥向活载移动情况，求得支座活载反力的最大值。城：考虑到支点外布置荷载，并以车轮顺桥向着地宽度边缘为限(0.25m)，布载长度为：=19.50+0.25-0.125=19.625ma、单孔荷载(图26)单列车时，取两种情况中最大值。取用。当为二列车时，则。B、双孔荷载(图27)单列车时：双列车时，则(3)荷载横向分布后各梁支点的反力(计算的一般公式为)见表2-3。(4)各梁恒载、活载反力组合计算见表2-4，表中均取各梁的最大值。其中冲击系数为：4、双柱反力计算如图2-8，所引用的各梁反力见表2-5。

7、由表2-5可知，G1=G2，并由荷载组合4时(双列对称布置)控制设计。此时，G13070.52KN，G23070.52KN。各梁支点反力计算表表2-3荷载横向分布情况城A级荷载(KN)计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔BR1BR1对称布置 按杠杆法单列行车1=0385.720.00514.060.002=0.500192.86257.033=0.500192.86257.034=00.000.00双列行车1=0.307771.44115.521028.12315.632=0.693261.00712.493=0.693261.00712.494=0.3076116.19315.63非对称布置

8、 按偏心受压法单列行车1=0.527385.72203.27514.06270.912=0.342131.92175.813=-0.067-52.84-34.444=-0.252-97.20-129.54双列行车1=0.090771.4469.43 1028.1292.532=0.04736.26 3.083=0.0032.31 209.634=-0.040-30.86 -41.12各梁恒载、活载反力组合计算表(单位：KN)表2-4编号荷载情况1号梁R12号梁R23号梁R34号梁R41恒载490.62507.59507.59490.622双列对称403.06909.85909.85403.06

9、3双列非对称118.1661.713.94-52.524+1187.621882.901882.901187.625+791.88730.28614.62515.09注：1、本表内力组合按设计规范(JTJ02385)4.1.2办理。2、影响线长度按双孔计，即为，且表中汽车荷载项已计入冲击系数值。双柱反力G1计算表2-5 荷载组合情况计算式反力G1(KN)组合4双列对称(1187.62×5.4+1882.90×3.2+1882.90×1.0-1187.62×1.2)/4.23070.523070.52组合5双列非对称(791.88×5.4+730

10、.28×3.2+614.62×1.0-515.09×1.2)/4.21573.701573.70(二)内力计算1、恒载加活载作用下各截面的内力(1)弯矩计算(图2-8)：截面位置见图示。为求得最大弯矩值，支点负弯矩取用非对称布置时数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。按图2-8所给出的截面位置，各截面弯矩计算式为：；。各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表2-6，表中内力计算未考虑施工荷载的影响。各截面弯矩计算表2-6荷载组合墩柱反力(KN)梁的反力(KN)各截面弯矩(kNM)G1R1R222334455组合43070.521187.621882.90-712.57-14

11、25.14457.76457.76组合51573.70791.88730.28-475.13-950.25-168.43-111.73(2)相应于各截面最大弯矩值时的剪力计算。各相应截面的剪力计算式为：截面11：； 截面22：；截面33：； 截面44：；截面55：。计算值见表2-7。各截面剪力计算(单位KN)表2-7 荷载组合墩柱反力梁的反力(kN)各截面剪力(kN)1122334455G1(kN)R1R2Q左Q右Q左Q右Q左Q右Q左Q右Q左Q右组合43070.521187.621882.900-1187.62-1187.62-1187.62-1187.621882.901882.90000组

12、合51573.70791.88730.280-791.88-791.88-791.88-791.88781.82781.8251.5551.5551.552、盖梁内力汇总(表2-8)表中各截面的内力值均取表2-6、2-7中的最大值。按表2-8可绘制内力计算值的包络图。盖梁内力汇总表表2-8 截面号内力1122334455弯矩(kNM)M自重-1.69-10.50-30.84-34.5941.93M荷载0.00-712.57-1425.14457.76-168.43457.76-111.73M计算-1.69-723.07-1455.98423.17-203.02499.69-69.81剪力(kN

13、)Q自重左-7.44-24.00-43.8036.300.00右-7.44-24.0069.3036.300.00Q荷载左0.00-1187.62-1187.621882.9051.55右-1187.62-1187.621882.9051.5551.55Q计算左-7.44-1211.62-1231.421919.2051.55右-1195.06-1211.621952.2087.8551.55第三节桥墩墩柱计算墩柱一般尺寸见图2-1，墩柱直径为100cm，用25号混凝土，I级钢筋。1、恒载计算：由前计算得：(1)上部构造恒载，一孔重1996.42KN；(2)盖梁自重(半根盖梁)113.10KN

14、；(3)横系梁重(1.00×0.7×3.2×25)56KN；(4)墩柱自重3.1416×0.52×4.3×2584.43KN作用在墩柱底面的恒载垂直力为：恒1/2×1996.42+113.10+84.431195.74。2、活载计算：荷载布置及行驶情况见前述图2-6、2-7，由盖梁计算得知：1)单孔荷载：单列车：1=0，2385.72KN，1+2385.72KN相应的制动力：160KN2)双孔荷载：单列车时：1=180.50KN，2333.56KN，1+2514.06KN相应的制动力：160KN活载中，双孔荷载产生的支点反力

15、最大，单孔荷载产生的偏心矩最大。A最大最小垂直力计算见表2-9最大最小垂直力计算表29荷载情况1(KN)2(KN)(KN)最大垂直反力(KN)最小垂直反力(KN)双孔单列180.50333.56514.060.983599.310.01710.36双孔双列361.00667.121028.120.614748.680.386470.67注：表中(1+)1.186。相应于最大最小垂直力时的弯矩计算见表2-10最大最小垂直力时的弯矩计算 表2-10 荷载情况(KN)1(KN)墩底弯矩(KNm)墩底弯矩(KNm)2(KN)4.3H/24.3H/2双孔单列180.5333.560.9830.01744

16、.610.77双孔双列361667.120.6140.38655.7335.04制动力160344344注：表中(1+)1.186。C最大弯矩计算见表2-11最大弯矩计算 表2-11荷载情况(KN)1(KN)2(KN)垂直力(KN)墩底弯矩(KNm)墩底弯矩(KNm)4.3H/24.3H/2单孔单列0385.720.9830.017484.198.37121.052.09单孔双列0771.440.6140.0386604.87380.26151.2295.06制动力160344.00344.00注：表中(1+)1.277。3、墩柱底面内力组合见表2-12墩柱底面内力组合表2-12截面位置内力组

17、合柱底截面柱底截面(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)1上部构造及盖梁恒载1195.741195.742城双孔单列599.3144.6110.360.773城双孔双列748.6855.73470.6735.044城单孔单列484.19121.058.372.095城单孔双列604.87151.22380.2695.066制动力160344.00160344.0071+2+62157.25208508.091328.78208448.2081+3+62357.26208523.272023.54208495.0391+4+62042.00208612.431326.2020844

18、9.92101+5+62164.69208653.621900.13208576.96111+22342.1462.451449.391.08121+32483.0478.022198.5249.06131+42176.14169.471446.612.93141+52350.16211.712065.61133.08注：本表内力组合按(JTJ023-85)第4.1.2条办理。4、墩柱强度验算(1)由内力组合表得知，以下三种组合控制设计。、恒载+单孔单列城荷载+制动力：1326.20KN，449.92 KNm、恒载+单孔双列城荷载+制动力：2164.69KN，653.62 KNm、恒载+双孔双

19、列城荷载：2483.04KN，78.02 KNm(2)墩柱配筋设计墩柱采用25号混凝土，主筋采用II级钢筋，并取主筋保护层厚度ag5cm，那么：rg=r-ag=50-5=45cmg=rg/r=45/50=0.90由设计规范(JTJ023-85)知：rc=1.25 rb=0.95 rs=1.25圆柱截面：Ih=假定按墩柱一端固定，一端自由计算，则有：故需考虑挠曲对纵向弯曲的影响。对1326.20KN，449.92 KNm对2164.69KN，653.62 KNm对2483.04KN，78.02 KNm利用公式：配筋率：按上两式列表2-13进行计算。表2-13ABCD(×10-2)Np=

20、2755000A+64600000CNj(×106)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(9)(10)(11)0.571.39500.65890.32381.90670.8293.50×1061.332.60.651.65080.66510.71961.71741.2363.72×1062.161.70.661.68270.66350.87911.55442.0205.783×1062.4832.3注： 1、系数A、B、C、D由(JTJ023-85)附录三查取，其结果由试算取得。2、通过计算知，墩柱只需按构造要求配筋。5、墩身裂缝验算按照设计规范(JTJ

21、023-85)附录4-1裂缝计算公式：对组合：恒载+单孔双列城荷载+制动力1195.74+604.871800.61KN151.22+344.00495.22 KNm 根据设计规范(JTJ023-85)第6.4.1条规定，取0.4，那么：g=取10根钢筋，则：g=>对25号混凝土：n10又有：r=50cm=0.50m，rg=45cm=0.45m，则假定1620(图2-10)，那么：=37.6804 =8.9647 =0.283位于受拉区的钢筋有1-22，r的宽度为：5+3×2.211.6cmAr=则：满足要求。第四节钻孔灌注桩的计算钻孔灌注桩的直径为1.2m，用20号混凝土，1

22、6级钢筋。灌注桩按m法计算，m值为10×103 kN/m4。桩身混凝土受压弹性模量。()。(一)荷载计算每一根桩承受的荷载为：1两孔恒载反力(图2-11)2盖梁恒重反力 3系梁恒重反力 4一根墩柱恒重 作用于桩顶的恒载反力为5灌注桩每延米自重 6活载反力(1)两跨活载反力：(城,双列)(2)单跨活载反力： (城，双列)6在顺桥向引起的弯矩151.22 KNm(3)制动力，作用点在支座中心，距桩顶距离为：(4)纵向风力：风压取600kP由盖梁引起的风力：，对桩顶的力臂为；敦柱引起的风力：，对桩顶的力臂为；横向风力因敦柱横向刚度较大，可不予考虑。(二)桩的计算1桩长的计算用确定单桩容许承

23、载力的公桥基规经验公式初步反算桩长，该桩埋入最大冲刷线(即地面线)以下深度为h，则：式中：Nh一根桩受到的全部竖直荷载(KN)，最大冲刷线以下(入土深度)的桩重的一半作外荷计算。两跨活载时：桩的周长，按成孔直径计算， ； 桩在地面线以下的第层土层中的长度；与相对应的各土层与桩侧的极限摩阻力，取；考虑桩入土长度影响的修正系数，取0.70；考虑桩底沉淀淤泥影响的清空系数，取0.55；桩底截面积，；桩底的埋置深度，由天然地面(实际开挖后地面)起算；桩底处土的容许承载力，由资料得可取190kPa；桩底以上土的容重，多层土时按换算容重计算，取18.64；地基土容许承载力随深度的修正系数，取1.5。即：所

24、以 现取。2桩的内力及位移计算(1)确定桩的计算宽度(2)计算桩的变形系数由于地面以下深度内存在三层不同的土层，故应换算得到整个深度的m值，由表查得m1、m2、m3，则：=10×103kN/m4故其中。桩的换算深度，所以按弹性桩计算。(3)计算墩柱地面处外力=1.1×(998.21+113.10+28+84.43)+1.3×604.8×1.03=2196.42KN=1.3×(80+2.26+1.38)=108.73KN=1.3×151.22×1.03+1.3×(80×5.421+2.26×4.8

25、5+1.38×2.15)=784.37KNm(4)计算地面以下深度z处桩截面上的弯矩和水平压应力 无量纲系数及由表查得，值计算列表2-14如下，其结果以图2-12表示之。值计算表 2-14 zAmBmQ0Am/aM0BmMz(KNm)0.000.004.00010.00784.37784.37-0.490.204.000.196960.9980652.62782.85835.47-0.980.404.000.377390.98617100.82773.52874.34-1.470.604.000.529380.95861141.42751.90893.33-2.461.004.000

26、.723050.85089193.16667.41860.58-3.441.404.000.764980.68694204.36538.82743.18-4.421.804.000.684880.49889182.97391.31574.28-5.412.204.000.53160.32025142.02251.19393.21-6.392.604.000.354580.1754694.73137.63232.35-7.373.004.000.193050.0759551.5759.57111.15-8.603.504.000.050810.0135413.5710.6224.19-9.834.004.000.000050.000090.010.070.08无量纲系数及由表查得，值计算列表2-15如下，其结果以图2-13 表示之。值计算表 2-15 zAxBx(kPa)0.000.004.002.440661.621000.000.000.00-0.490.204.002.117791.290889.4716.9426.41-0.980.40