钻孔灌注桩设计示例

1、某桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩的设计、设计资料1. 设计标准以和上部构造设计荷载：公路一I级；桥面净宽：净一11+2X 1 m;标准跨径：20m，梁长19.96m，计算跨径19.5m；上部构造：装配式钢筋混凝土简支T梁桥设计。2 水文地质条件各土层地质情况和有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表3. 材料钢筋：盖梁主筋用335钢筋，其他均用 R235钢筋;混凝土盖梁、墩柱用C30,系梁和钻孔灌注桩用C254. 桥墩尺寸图1-1双柱式墩计算图5. 水文地质条件各土层地质情况和有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。、荷载计算主梁集度（）梁长（m）自重（）1 (5)26.1419.96521.752 (4)2

2、7.2419.96543.71327.2419.96543.71合计1609.17（一）恒荷载1、两跨恒载反力：N1=1609.172、盖梁自重反力N2= (13x1.5x1.6-0.8x0.6x1.6 ) x25=760.83、系梁自重反力N3=1.2x1x9.5x25=2855、作用于桩顶恒载反力：N 恒N1 N2 N3恒21440.53kN6、每延米桩长自重力：2/4x (25-10) =26.50(已扣除浮力)4、一根墩柱自重N4=3.14x0.6 2x4x25=113.04（二）活载计算1顺桥向活载计算1.2、顺桥向可变荷载移动情况，求得支座活载反力最大值 公路级a单孔布载:1单列车

3、：B=0 B219.50 10.5 238 340.382B B1 B2 340.38双列车：2680.76b、双孔布载：1单列车： B 10.5 1.0 19.50 2204.7521B2238 1.0 10.51.0 21.50350.882B B1 B2204.75 350.88 555.63双列车：21111.26238KN图1-2单孔、双孔布载人群荷载（图1 3）单孔荷载（一侧）：B 0.00B23.5 -1.0 19.5 34.132B B1 B234.13双孔布载（一侧）BiB23.51-1.0 19.534.132BB1B268.26单孔人群3.5KN/m汽车荷载中双孔荷载产生

4、支点处最大的反力值，即产生最大的墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生的最 大的偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。双柱反力横向分布：汽车荷载（如图1-4）：180130180600475475305460图1-4汽车荷载单列车：21 0.984 0.016双列车：21 0.821 0.179人群荷载（图1-3）： 单侧：21 1.130.13双侧：120.50荷载组合：最大、最小垂直反力计算表1-1表1-1可变荷载组合垂直反力计算（双孔）编号荷载情况最大垂直反力（）最小垂直反力（）1横向分布iB i(1)横向分布iB i(1)2汽车何载单列车0.984682.060.01611.093双列车0.82

5、11138.150.179248. 154人群何载单侧行人1.1348.11-0.135.535双侧行人0.542.580.542.58水平力：制动力 45作用点为支座中心处纵向风力：作用在盖梁处风力：墩柱处的风力： W2=1.05三、钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为1.50m，用C25混凝土，335级钢筋。灌注桩按 m法计算。桩身混凝土受压弹性模量 Eh 2.8 104Mpa。（一）荷载计算每根桩承受的荷载为：1作用于桩顶的恒载反力：2. 灌注桩每延米自重：q3. 可变荷载反力：N 恒 1609.17(kN)21.51526.50(kN/m)4（已扣除浮力）a. 双孔可变荷载反力：N1N1b. 单

6、孔可变荷载反力：N2N21138.15（kN）（公路一I 级）42.58（kN ）（人群荷载、双侧）682.06（kN）（公路一I 级）42.58（kN）（人群荷载、单侧）Nmax 1609.17 1138.15 42.58 2789.90(kN)(双孔)Nmin 1609.17 682.06 42.58 2333.81(<N)(单孔)M (682.06 48.11)0.475 1.125 9.611.05 5.18354.27(kN m)H 45 1.125 1.0547.175( KN )(二)桩长计算该地基土由多层土组成，根据公路桥涵地基与基础设计规范中确定单桩轴向受压承载力容许值

7、的经验 公式初步反算桩长。设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为h, 般冲刷线以下深度为h3,则：1N Raqikl ii 1Ag fa。 k2 2(h 3)(2-2)式中：N 根桩受到的全部竖向荷载()，局部冲刷线以下的桩自重力取一半计算。 当两跨布载时：1N N 恒 N3 N5 l°q -qh2=2875.4+13.25h计算RJ时取以下数据。米用式算法确定桩长，假设桩底达到第层土，当27m时，桩的设计直径为1.5m,米用旋转钻孔施工,d =5，桩周长1.55 4.867(m)，A dhm/41.52 /4 1.77(m2)，0.75，g 0.80，k2 2.5，fa。 200MPa，

8、d=9.35(已扣除浮力)根据各层土选取，故：& 0.5x4.867x0.59x25+3.1x45+4.69x50+3.48x34+4.94x45+4.33x50+1.19 x 60 1.77x0.8x0.75x160+2.5x9.45x(27+4.87-3)= 3369.79N=2875.4+13.25x25=3219.9 < RJRa>N综合以的计算结果可知，冲刷线以下土层厚度27m是合理的，故取地面以下31.68m，桩的轴向承载力能满足要求，桩底标高为303.66m。四、桩的内力计算1、桩的计算宽度b1bkkf (d 1)=1.0x0.9x ( 1.5+1)=2.25

9、 m3.2、地基土比例系数 m当地基侧面或局部冲刷线以下hm 2(d 1)=5 m深度内有三层土，将三层土的比例系数换算成一个m值_ mih2 m2(2h, h2)h23(20 2h2 h3) h329.83712 0.593 (2 0.59 3.1) 3.118.6 (2 0.592 3.1 1.31) 1.31522、桩的变形系数EI 0.8ECIEc =2.8107 2I 0.0491 d4 =0.249 m49783 2.25 7=0.352 0.8 2.8 100.249h 0.352x27=9.504>2.5按弹性计算3.作用在局部冲刷线处的基本组合值：M°1.4M

10、 汽 0.6(1.4M 制动 1.1M 风 1.4M 人)1.4 682,06 0.320.61.4 45 10.18 1.1 16.25 1.4 13.63707.25(kN m)H。0.7(1.4H 制动 1.1H 风)0.7 (1.4 45 1.1 2.175)45.77(kN)4.单位“力”ah 9.5040 1B3D4B4D32.441HH3eiA3B4A4B30.3523 0.5578 1071.003 1050 01A3D4A4D31.625MHHM2eiA3B4A4B30.35220.5578 1070.0235 10401A3C4A4C31.751MME|A3B4A B30.

11、3520.5578107桩柱在该处产生的变位计算作用在局部冲刷线处的,4，取 ah 4.0。0.0089 1045.局部冲刷线处变位计算:X。H0 Hh M0 Hm 45.74 0.1003 10 41.97 6642.47 0.0235 10 4H。00MH M 0 MM45.740.0235104642.47 0.0089 100.067910 26. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算:MZ 2EI X0A30B3 哥 C3H03EID32EIX°A3EI0B3 M0C3 丄 H0D32EIX0 0.3522 0.5578 107 0.197 10 2 0.136 104724E

12、I 00.352 0.5758 100.0679 100.1333 101 1-H045.74129.940.352M 0.136 104人 0.133 104 B3 642.47C3 129.94D3由表可知：最大弯矩设计值Md 682.60(kN m) , Z 1.22m石口并矩弯800.00000600.00000400.00000200.000000.00000-200.00000 0-+ az zA3B3-C3D3桩长Z(m)桩身弯矩计算表hZAB3C3D3MZ0.20.57-0.00133-0.000130.999990.2666.815680.41.14-0.01067-0.00

13、2130.999740.39998682.598060.81.70-0.08532-0.034120.991810.79854670.314861.02.27-0.16652-0.085320.975010.99445642.641911.22.84-0.28737-0.172600.937831.18342595.036031.63.98-0.67629-0.543480.738591.50695473.409001.85.11-0.95564-0.867150.529971.61162403.542832.06.25-1.69334-1.90567-0.270871.57538262.27

14、7732.47.39-2.62126-3.59987-1.877340.91679135.906563.08.52-3.54058-5.99979-4.68788-0.8912636.899313.69.94-3.91921-9.54367-10.3404-5.85402-41.112654.011.36-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755-64.663217. 轴向力组合计算Nd 1.2N 恒 1.4 N 汽 0.8 1.4 N 人1.2 1609.17 1.4 1138.15 0.8 1.4 42.58 3571.89(kN)五、桩顶水平位移计算X 00 h1

15、h20133nhg n0h2h； nh2EiIi2h2 hi式中：h 4.0H 452.12547.125KN747EiIi 2.8 100.049 1.2.284 10EiIiEI12)41.5)0.41218.26 458.10 10.81 5.44692.61水平位移容许值5.0,2725.98>5.8,符合要求。则有：46 125i070.41 4.03030.41 4.0 04.0 00.284 1 07 3M外692.617 020.41 4.02 0 4.00.0012262 0.284 10X 00 g h202 20.197 100.0679 10 4.0 0 0.12

16、3 1020.55 105.8mm五、桩身配筋计算1. 按偏心受压构件进行配筋计算截面设计:偏心矩:e0he r偏心矩增大系数:r。MdNd邑型0.191m3571.890.20.2262.7 色 0.22.7h00.75 0.88 0.750.6331.150 - 01 h115 0 - 0111. 841.51.07lp0.7(1。4)0.7 (4.68侖）11.84(m)1400e)/ h0 h()2 1 2(11)2 0.633 1.071.51400 0.226/(0.75 0.88 0.75) ei 192192 0.226 0.269(m)主筋采用335级钢筋。.配筋率:承载力：

17、2 2N uAr fedC r f sd7502 11.5A 7502 280C6468750 A 157500000CEABCDP0.250.44730.3413-1.23481.6012-0.004003671.40当 0.25，计算纵向力Nu略大于设计值Nd 3571.89。0.000400<0.005，故取 0.005。所需钢筋面积：Asr2 0.005 75028831.25(mm2)钢筋配筋如图所示。主筋选用18根公称直径为25的335钢筋，实际的配筋率8836.2027500.005箍筋采用螺旋箍筋 R235级，直径8,螺旋筋的间距S 200mm 。为加强钢筋骨架的刚度，在

18、钢筋骨架上每隔2.5m设置一道直径为20 mm的加劲箍筋。横系梁高1.2m宽0.9m，采用C25混凝土，按构造配筋0.15%AAcd 0.15% 1080000 1620mm2选取钢筋为6 14 8 12面积为Aw 1828.2mm2箍筋直径为8间距为250mm。某桩柱式桥墩钻孔灌注桩端承桩的设计、设计资料1. 设计标准以和上部构造设计荷载：公路一I级；桥面净宽：净一11+2X 1 m;标准跨径：20m，梁长19.96m，计算跨径19.5m；上部构造：装配式钢筋混凝土简支T梁桥设计。2 水文地质条件各土层地质情况和有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。3. 材料钢筋：盖梁主筋用 335钢筋，其他

19、均用 R235钢筋； 混凝土盖梁、墩柱用 C30,系梁和钻孔灌注桩用C254. 桥墩尺寸图1-1双柱式墩计算图5. 水文地质条件各土层地质情况和有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。、荷载计算主梁集度（）梁长（m）自重（）1 (5)26.1419.96521.752 (4)27.2419.96543.71327.2419.96543.71合计1609.17（一）恒荷载1、两跨恒载反力2、盖梁自重反力3、系梁自重反力4、一根墩柱自重2= 1609.17N2= (13x1.5x1.6-0.8x0.6x1.6 ) x25=760.8N3=1.2x1x9.5x25=285N4=3.14x0.6 2x4x

20、25=113.045、作用于桩顶恒载反力：N 恒 N1 N2 N3 N4 恒21440.53kN6、每延米桩长自重力：2/4x (25-10) =26.50(已扣除浮力)（二）活载计算1.顺桥向活载计算 1.2、顺桥向可变荷载移动情况，求得支座活载反力最大值 公路级a单孔布载:1单列车：R=0 B219.50 10.5 238 340.382B Bi B2 340.38双列车：2680.76b、双孔布载：1单列车： B 10.5 1.0 19.50 2204.7521B2238 1.0 10.5 1.0 21.50350.882B B1 B2 204.75 350.88 555.63双列车：2

21、1111.26238KN图1-2单孔、双孔布载人群何载（图 1 3）单孔荷载（一侧）：0.00B23.5 -21.0 19.5 34.13BB1 B234.13双孔布载（一侧）：BiB23.5丄1.0219.534.13B B1 B268.26r单孔人群3.5KN/m双孔人群汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大的反力值，即产生最大的墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生的最 大的偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。双柱反力横向分布：180130180600/X10 / 19汽车荷载（如图1-4）:单列车：21 0.984 0.016双列车：21 0.821 0.179人群荷载（图1-3）: 单侧：21 1

22、.130.13双侧：12 0.50图1-4汽车荷载荷载组合：最大、最小垂直反力计算表1-1表1-1可变荷载组合垂直反力计算（双孔）编号荷载情况最大垂直反力（）最小垂直反力（）1横向分布iB i(1)横向分布iB i(1)2汽车何载单列车0.984682.060.01611.093双列车0.8211138.150.179248. 154人群何载单侧行人1.1348.11-0.135.535双侧行人0.542.580.542.58水平力：制动力 45作用点为支座中心处纵向风力：作用在盖梁处风力：墩柱处的风力： W2=1.05三、钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为1.50m，用C25混凝土，335级钢筋。灌

23、注桩按 m法计算。桩身混凝土受压弹性模量 Eh 2.8 104Mpa。（一）荷载计算每根桩承受的荷载为：1作用于桩顶的恒载反力：2. 灌注桩每延米自重：q3. 可变荷载反力：N 恒 1609.17(kN)21.51526.50(kN/m)4（已扣除浮力）a. 双孔可变荷载反力:b. 单孔可变荷载反力:N11138.15（kN）（公路一I 级）N142.58（kN ）（人群荷载、双侧）N2682.06（kN）（公路一I 级）N242.58（kN）（人群荷载、单侧）Nmax 1609.17 1138.15 42.58 2789.90(kN)(双孔)Nmin 1609.17 682.06 42.58

24、 2333.81kN)(单孔)M (682.06 48.11) 0.475 1.125 9.61 1.05 5.18 354.27(kN m) H 45 1.125 1.0547.175( KN )(二)桩长计算由于端承桩必须打在持力层上，初步确定该土层为持力层，所以拟定桩长为14.9m ,h 14.63.6610.94m，则:N N 恒1N5 N5 l°q qh=2875.4+13.25h=3072.83m1nRac Ap f rkuC2ihi-frki二 sul iqiki 12i 1&Ap frk0.61 20%1.77 26106322.09 10muC2i h fr

25、ki4.71 0.051 20%1.4226 1066.96 10i 11n1sUhqik0.5 4.711.5160 0.28165 3.6 175 0.88 180 0.52 170 1.7 1852i122.081901.08210 0.42001.12 2801.72 263122.34(kN)Ra 22.09 103 6.96 103 2935.62 3124.23(kN) N 符合承载力要求。四、桩的内力计算1、桩的计算宽度b1b1kkf(d 1)( 1.5+1)=2.25 m3.2、地基土比例系数m当地基侧面或局部冲刷线以下hm 2(d 1)=5 m深度内有三层土，将三层土的比例

26、系数换算成一个2gh m2(2h h2)h2 mh(2h1 2h2 h3)h3hm9.83712 0.592 3 (2 0.59 3.1) 3.118.6 (2 0.592 3.1 1.31) 1.3152、桩的变形系数El 0.8ECIEC =2.8 107 2I 0.0491 d4 =0.249 m4=0.3529783 2.250.8 2.8 107 0.249h 0.352x27=9.504>2.5按弹性计算3. 作用在局部冲刷线处的基本组合值：M。1.4M 汽 0.6(1.4M 制动 1.1M 风 1.4M 人)1.4 682,06 0.320.61.4 45 10.18 1.

27、1 16.25 1.4 13.63707.25(kN m)H 00.7(1.4 H 制动 1.1H 风)0.7 (1.4 45 1.1 2.175)45.77(kN)4. 单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生的变位计算ah 9.5044，取 ah 4.0。X。H。HhM0 Hm45.74 0.1003 10642.47 0.0235 1001B3D4B4D32.441HH3eiA3B4A4B30.35230.5578 1071.003105001A3D4A4D31.625MHHM2eiA3B4A4B30.3522 0.5578 1070.0235 100 1A3C4A4C31.751

28、MME|A3B4A B30.352 0.5578 1070.0089 1045.局部冲刷线处变位计算:1.97 6H00MH0M 0 MM45.740.023510 4642.47 0.0089 100.067910 26. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算： H 0D3Mz2EIX0A3B3?°3"HlfD'笔伙0乓El0B3M0C322724EIX00.3520.5578 100.197 100.136 10724El 00.352 0.5758 100.0679 100.1333 101 1H045.74129.940.352M 0.136 104人 0.13

29、3 104 B3 642.47C3 129.94D3由表可知：最大弯矩设计值Md 682.60(kN m)，Z 1.22m+ azZC3D3MZA3B3桩身弯矩图Mz( KN*m桩长Z(m)并矩弯桩身弯矩计算表hZAB3C3D3MZ0.20.57-0.00133-0.000130.999990.2666.815680.41.14-0.01067-0.002130.999740.39998682.598060.81.70-0.08532-0.034120.991810.79854670.314861.02.27-0.16652-0.085320.975010.99445642.641911.22

30、.84-0.28737-0.172600.937831.18342595.036031.63.98-0.67629-0.543480.738591.50695473.409001.85.11-0.95564-0.867150.529971.61162403.542832.06.25-1.69334-1.90567-0.270871.57538262.277732.47.39-2.62126-3.59987-1.877340.91679135.906563.08.52-3.54058-5.99979-4.68788-0.8912636.899313.69.94-3.91921-9.54367-1

31、0.3404-5.85402-41.112654.011.36-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755-64.663217. 轴向力组合计算Nd 1.2N 恒 1.4 N 汽 0.8 1.4 N 人1.2 1609.17 1.4 1138.15 0.8 1.4 42.58 3571.89(kN)五、桩顶水平位移计算X。0 h1 h2 00H1nh3 g3 nh> ?h| h h2M外2,h2 nh 2h2 hE132E1式中：hi 4.0H 45 2.12547.125KN747列 2.8 100.049 仁.284 10E1I1EI(U)4 0.411.5则有：

32、46 1251070.41 4.03 030.41 4.0 0 4.0 00.284 1 07 3692.6127 00.41 4.02 0 4.00.0012262 0.284 10X 001 h2 02220.197 10 20.0679 10 2 4.0 00.123 10 220.55 105.8mmM外 218.26 458.10 10.81 5.44 692.61水平位移容许值5.0,27 25.98>5.8,符合要求。五、嵌固深度计算取 h 4.0时的弯矩 M H =3.522137 kN m计算Mh0.0655 frkd3.5220.0655 1 26 103 1.50.

33、037 0.5按构造要求桩底深入岩石层厚度0.5m六、桩顶水平位移计算X °0 hih2-nh/ h>3nh> ?h1 h h2E111 3M外2E1I1nh 2h> h式中：A 4.0H 452.12547.125KNE1I1 2.8 107 0.049 1.24 .284 107E1I1n IT A41M外 218.26 458.10 10.81 5.44 692.61则有:46 12513307 - 0.41 4.03030.41 4.0 04.0 0692.617 020.41 4.02 0 4.00.0012262 0.284 107X o0 hi h2o

34、2 20.197 100.0679 10 4.0 020.55 105.8mm0.123 10水平位移容许值5.0,2725.98>5.8,符合要求。七、桩身配筋计算1.按偏心受压构件进行配筋计算截面设计:偏心矩：ebb r偏心矩增大系数:0M d 682.60Nd0.191m3571.890.20.2262.7 鱼 0.2 2.70.6330.75 0.88 0.75h°主筋采用配筋率:承载力:1.150.011.15h0.01 吐1.51.07Ip0.7(1。4)0.7 (4.68(上)21400e0/h0 h 1 2侖）11.84(m)1 -1400 0.226/(0.7

35、5 0.88 0.75) 勺192192 0.226 0.269(m)335级钢筋(H4)2 0.633 1.071.52 2Nu Ar fed C r fsd7502 11.5A 7502 280C6468750 A 157500000CEABCDP0.250.44730.3413-1.23481.6012-0.004003671.40当 0.25，计算纵向力Nu略大于设计值 肌 3571.89。0.000400<0.005，故取 0.005。所需钢筋面积：A r2 0.005 75028831.25(mm2)钢筋配筋如图所示。8836.2027500.005主筋选用18根公称直径为2

36、5的335钢筋，实际的配筋率箍筋采用螺旋箍筋 R235级，直径8,螺旋筋的间距S 200mm。为加强钢筋骨架的刚度，在钢筋骨架上每隔2.5m设置一道直径为20 mm的加劲箍筋。横系梁高1.2m宽0.9m，采用C25混凝土，按构造配筋0.15%AAcd 0.15% 1080000 1620mm2选取钢筋为6 14 8 12面积为 人1828.2mm2箍筋直径为8间距为250。参考文献：1 交通部公路桥涵设计通用规范(D60-2004).北京：人民交通出版社，20042 交通部.公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范(D62-2004).北京：人民交通出版社,20043 交通部.公路桥涵地基基础设计规范(D63 2007).北京：人民交通出版社，20044 盛洪飞.桥梁墩台与基础工程，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20055 易建国.混凝土简支梁(板)桥.北京：人民交通出版