下部结构设计计算

1、某桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩的设计一、设计资料设计标准以及上部构造设计荷载：公路一I级；桥面净宽：净ll+2X1.5m；标准跨径：/=13m，梁长9.96m，计算跨径9.7m；b上部构造：钢筋混凝土实心板梁桥。2水文地质条件各土层地质情况及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HRB335钢筋，其他均用R235钢筋；混凝土盖梁、墩柱用C30,系梁及钻孔灌注桩用C25。4桥墩尺寸二、盖梁计算（一）恒荷载一孔主梁恒载集度（kN/M）梁长（m）自重（kN）118号12.7712.62252.63其他恒载计算盖梁自重：N=Vy=37.86x25=946.5(kN)11c墩身自重：N=V

2、y=19.22x25=480.42(kN)22c细粮自重：N=Vy=12.6x25=315(kN)33c3.单根桩顶承受的恒载946.53.单根桩顶承受的恒载946.5+315+2198.213+480.42=1633.66(kN)(二)活载计算1顺桥向活载计算a.单孔单列汽车IT10,.kN/iIB二0B二ql/2+P二10.5x9.7/2+198.8二249.73(kN)12kkB二B+B二0+249.73二249.73(kN)12b.双孔单列汽车1勺B.SkNIni-.-r-B二10.5x9.7/2二50.93(kN)B二10.5x9.7/2+198.8二249.73(kN)12B二B1

3、+B2二50.93+249.73二300.66(kN)c.单孔单侧人群B二0B二qbl/2=3.5x2x9.7/2二33.95(kN)12rB二B1+B2二0+33.95二33.95(kN)d.双孔单侧人群B二B二3.5x2x9.7/2二33.95(kN)12B二B1+B2二33.95+33.95二67.9(kN)2.三柱支反力横向分布计算汽车非对称布载：a.汽车单列非对称布载b.q=0746,q=0.254,q=0123汽车双列非对称布载q二0.54,q二0.46,q二0123c.汽车三列非对称布载U1工上-rnuldu七-.1_匕U1工上-rnuldu七-.1_匕TOC o 1-5 h z

4、q=0.334,q=0.666,q=0123d.汽车四列非对称布载q二0.126,q二0.874,q二0123汽车对称布载：q二0,q二1,q二0123e.人群单侧布载耳=1.066,耳=0.066,耳=0123d.人群双侧布载耳=1.066,耳=0.132,耳=1.066123活载计算a.汽车及人群双孔布载产生的最大支反力，即产生最大墩柱垂直力。（1+卩=1.3221）布载情况B1号柱垂直反力2号柱垂直反力3号柱垂直反力(Z)Bn.n.(1+卩)Bnn(1+卩)Bn双孔单列300.6610.746/01296.54/020.254/12100.97/397.5030/030/0双孔双列601

5、.320.540/0429.30/00.460/1365.70/795.010/00/0双孔三列901.980.334/0398.30/00.666/1794.21/1192.520/00/0双孔四列1202.640.126/0398.29/00.874/11389.67/1590.020/00/0单侧人群67.91.06672.38-0.066-4.4800双侧人群135.81.066144.76-0.132-17.931.066144.76b.汽车及人群单孔布载产生的最大偏弯矩，即产生最大墩柱弯矩。（见附表）三、钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为1.40m，用C25混凝土，HRB335级钢筋。灌注

6、桩按m法计算，m值为。桩身混凝土受压弹性模量E=2.8x104Mpa。h（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：N=1633.66（kN）恒灌注桩每延米自重：兀q=x1.42x15=20.08（kN/m）（已扣除浮力）可变荷载反力：双孔可变荷载反力：N=1590.02（kN）（公路一I级）1N；=144.76（kN）（人群荷载、双侧）单孔可变荷载反力：N=1320.67（kN）（公路一I级）2N；=95.7（kN）（人群荷载、双侧）作用于地面处桩顶上的外力：N=1633.66+1590.02+144.76=3368.44（kN）（双孔）maxN=1633.66+1320.67

7、+95.7=3050.03（kN）（单孔）minM=413+11.36+6.69+11.96=443.01（kN-m）站=1u站=1u工a2i=1ql+Aqikipr假设桩长底到达层土，灌注桩最大冲刷线以下的桩长为h，则:q=m九f+kY(h3)r0a022桩身周长：u=nx1.45=4.55(m)桩端截面面积：A=兀X0.72=1.54(m2)p冲刷线以下土层厚度：l二28.27mi清底系数：m二0.800修正系数：九=0.7桩端土的承载力基本容须值：=160kPaa0随深度的修正系数：k=2.52桩端以上土层的加权平均值：丫=19.54-10=9.54(kN/m)2R:4.55x1357.

8、37+1.54x0.8x0.7x匕00+2.5x9.54x(h-3)a2R=19.09h+3190.882aN=3368.44+1.54xh(15-9.54)=8.41h+3368.44需要hZNa则：h16.63m故取h=28m，即地面以下桩长32.68m。B=19.09x28+3190.88=3725.65(kN)2N=8.41x32.68+3368.44=3643.28(kN)R2N，故桩的轴向承载力能满足要求。a四、桩的内力计算桩的计算宽度bb=k(d+1)=0.9x(1.4+1)=2.16(m)1f桩的变形系数ah=2(d+1)=2x(1.4+1)=4.8(m)mY=1-1.25(1

9、-h/h)2=1-1.25x(1-3.10/4.8)2=0.841mm=Ym+(1-y)m=0.84x4.5+(1-0.84)x15=6.1812E=2.8x107kPacI=0.491x1.44=0.189m4a=5兀=5：68X103X26=0.32750.67EI0.67x2.8x107x0.189cah=0.327x32.68=10.692.5故为弹性桩。作用在局部冲刷线处的基本组合值：M=1.4M+0.6(1.4M+1.1M+1.4M)0汽制动风人=1.4x413.54+0.6x1.4x256.05+1.1x(11.36+6.69)+1.4X11.96=816.00(kN-m)H=0

10、.7(1.4H+1.1H)0制动风=0.7x(1.4x45+1.1x5.4)=48.26(kN)!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=10.694，取ah=4。TOC o 1-5 h z21(BD-BD)2.441O0=X3443=HHa3El(AB-AB)0.3273x0.42336x10?3443=0.164X10-41(AD-AD)1.625O0=O0=X3443=MHHMa2EI(AB-AB)0.3272x0.42336x1073443=0.036x10-421(AC-AC)1.751O0=X3_44_3=mmaEI(AB-AB)0.327x0.42336x1

11、073443=0.013x10-4局部冲刷线处变位计算：X=HO0+MO0=48.26x0.164x10-4+816x0.036x10-400HH0HM=3.79.9，符合要求。!-!-六、桩身配筋计算按偏心受压构件进行配筋计算截面设计：M截面设计：M偏心矩：e=d=d860竺二0.198m4348.55偏心矩增大系数：匚1偏心矩增大系数：匚10.198e0.198二0.2+2.7f二0.2+2.7x二0.62h0.7+0.88x0.70l28二1.15-0.01七二1.15-O.Olx二0.95h1.4l=0.7(1l=0.7(1+-)p0a二0.7x(28+40.327)二28.16(m)

12、1l耳=1+(+)2匚匚1400e/hh1200=1+-xx0.62x0.951400 x0.198/(0.7+0.88x0.7)1.4=2.13耳e二2.13x0.198二0.422(m)0主筋采用HRB335级钢筋。配筋率：cfBr-A(ne)fC(ne)-Dgrsd0_11.5700B-422A-280422C-616D_28.75B-17.33A-422C-616D承载力：n_Ar2f+Cpr2fucdsd_7002x11.5A+7002x280Cp_5635000A+137200000CpABCDPNu0.40.86670.54140.47491.88010.00044910009当

13、g_0.4，计算纵向力N略大于设计值N。u0.00040.005，故取P_0.005。所需钢筋面积：A_pnr2_0.005x7002兀_7696.90(mm2)s钢筋配筋如图所示。主筋选用16根公称直径为25的HRB335钢筋，实际的配筋率p_A/兀r2_7854_0.0051s7002n箍筋采用螺旋箍筋R235级，直径8mm,螺旋筋的间距S_200mm。某桩柱式桥墩钻孔灌注桩端承桩的设计一、设计资料设计标准以及上部构造设计荷载：公路一I级；桥面净宽：净一14+2X2m；标准跨径：/=20m，梁长9.96m，计算跨径9.7m；b上部构造：钢筋混凝土实心板梁桥。2水文地质条件各土层地质情况及有

14、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HRB335钢筋，其他均用R235钢筋；混凝土盖梁、墩柱用C30,系梁及钻孔灌注桩用C25。4桥墩尺寸二、盖梁计算（一）恒荷载一孔主梁恒载集度（kN/M）梁长（m）自重（kN）118号12.599.72198.21其他恒载计算盖梁自重：N=Vy=37.86x25=946.5(kN)11c墩身自重：N=Vy=28.53x25=713.28(kN)22c细粮自重：N=Vy=12.6x25=315(kN)33c!3.单根桩顶承受的恒载“N+N+N“946.5+315+2198.21“门“、N=13主+N=+713.28=1866.52(kN)恒22

15、(二)活载计算1顺桥向活载计算单孔单列汽车a.Blit.：lQ.5kN/mB2C.B二01B二ql/2+P二10.5x9.7/2+198.8二249.73(kN)2kkB=B1+B2=50.93+249.73=300.66(kN)单孔单侧人群B=0B=qbl/2=3.5x2x9.7/2=33.95(kN)12rB=B1+B2=0+33.95=33.95(kN)双孔单侧人群B=B=3.5x2x9.7/2=33.95(kN)12B=B1+B2=33.95+33.95=67.9(kN)2.三柱支反力横向分布计算汽车非对称布载：d.汽车单列非对称布载耳二0.746,耳二0.254,耳二0123汽车双列

16、非对称布载耳二0.54,耳二0.46,耳二0123C.汽车三列非对称布载耳=0.334,耳=0.666,耳=0123d.汽车四列非对称布载耳二0.126,耳二0.874,耳二0123汽车对称布载：耳二0,耳二1,耳二01235U上匸-u!-!-e.人群单侧布载耳=1.066,耳=0.066,耳=0123d.人群双侧布载耳=1.066,耳=0.132,耳=1.066123活载计算a.汽车及人群双孔布载产生的最大支反力，即产生最大墩柱垂直力。（1+卩=1.3221）布载情况B1号柱垂直反力2号柱垂直反力3号柱垂直反力（1+卩）叭（1+卩）Bnn（1+卩）如双孔单列300.6610.746/0129

17、6.54/020.254/12100.97/397.5030/030/0双孔双列601.320.540/0429.30/00.460/1365.70/795.010/00/0双孔三列901.980.334/0398.30/00.666/1794.21/1192.520/00/0双孔四列1202.640.126/0398.29/00.874/11389.67/1590.020/00/0单侧人群67.91.06672.38-0.066-4.4800双侧人群135.81.066144.76-0.132-17.931.066144.76b.汽车及人群单孔布载产生的最大偏弯矩，即产生最大墩柱弯矩。（见附

18、表）三、钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为1.40m，用C25混凝土，HRB335级钢筋。灌注桩按m法计算，m值为。桩身混凝土受压弹性模量E=2.8x104Mpa。h（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：N=1866.52（kN）恒灌注桩每延米自重：兀q=x1.42x15=20.08（kN/m）（已扣除浮力）4可变荷载反力：双孔可变荷载反力：N=1590.02（kN）（公路一I级）1N；=144.76（kN）（人群荷载、双侧）单孔可变荷载反力：N=1320.67（kN）（公路一I级）2N；=95.7（kN）（人群荷载、双侧）作用于地面处桩顶上的外力：N=1633.66+1590.0

19、2+144.76=3368.44（kN）（双孔）maxN=1633.66+1320.67+95.7=3050.03（kN）（单孔）minM=413+11.36+6.69+11.96=443.01（kN-m）（二）桩长计算由于端承桩必须打在持力层上，所以拟定桩长为14.40m,h=14.43.66=10.74m，贝y：2N=N+N+Iq+1qh恒502=1866.52+1590.02+144.76+1x20.08x10.742=3709.12（kN）1+:u2slqiikR=1+:u2slqiika1prk2iirkii=1i=1cAf=0.6x(l20%)xl.54x26x106=19.2x1

20、031prku艺chf=4.55x0.05x(120%)x0.48x26x106=2.27x1032iirkii=11:u工Iq=1x0.5x4.55x1.5x160+0.28x165+3.6x175+0.88x180+0.52x170+1.7x1852siik2i=1+2.08x190+1.08x210+0.4x200+1.12x280=2835.9(kN)R=19.2x103+2.7x103+2835.9=24735.9(kN)工Na符合承载力要求。四、桩的内力计算1.桩的计算宽度bb=k(d+1)=0.9x(1.4+1)=2.16(m)1f桩的变形系数a由于在局部冲刷线以下hm=2(d+

21、1)=2(14+1)=48深度内有4层土，物性很相近，根据规范选取m=70000kM-mE=2.8x107kPacI=0.491x1.44=0.189m4mb10.67EIc=0.53270mb10.67EIc=0.53250.67x2.8x107x0.189ah=0.532x14.4=7.662.5故为弹性桩。作用在局部冲刷线处的基本组合值：M=1.4M+0.6(1.4M+1.1M+1.4M)0汽制动风人=1.4x413.54+0.6x1.4x256.05+1.1x(11.36+6.69)+1.4x11.96=816.00(kN-m)H=0.7(1.4H+1.1H)0制动风=0.7x(1.4

22、x45+1.1x5.4)=48.26(kN)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=7.664，取ah=4。TOC o 1-5 h z1(BDBD)2.441O0=x3_443=HHa3EI(ABAB)0.5323x0.42336x1073443=0.038x1041(ADAD)1.625O0=O0=x344_3=MHHMa2EI(ABAB)0.5322x0.42336x1073443=0.014x104TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 21(AC-AC)1.751O0=X3_44_3=mmaE

23、I(AB-AB)0.532x0.42336x1073443=0.008x10-4局部冲刷线处变位计算：X二HO0+MO0二48.26x0.038x10-4+816x0.014x10-400HH0HM=1.36=-(hO0+MO0)=-(48.26x0.014x10-4+816x0.008x10-4)00MH0MM=-0.072x10-2局部冲刷线以下深度各截面内力计算：(MH)1M二a2EIXA+rB+C+D二a2EIXA+aEIB+MC+HDz(03a3a2EI3a3EI3丿030303a03a2EIX=0.5322x0.42336x107x0.13x10-2二0.156x104aEI=0.

24、532x0.42336x107x(-0.072x10-2)=-0.162x10401H=-x48.26=90.71a00.532M=0.156x104A-0.162x104B+816C+90.71D3333由表可知：最大弯矩设计值M=838.88(kN-m),Z=0.75188md桩身弯矩计算表ahZA3B3C3D3MZ0.20.375940-0.00133-0.000130.999990.2832.270.40.751880-0.01067-0.002130.999740.39998838.880.81.503759-0.08532-0.034120.991810.79854803.931.

25、01.879699-0.16652-0.085320.975010.99445764.261.22.255639-0.28737-0.172600.937831.18342703.931.63.007519-0.67629-0.543480.738591.50695564.811.83.383459-0.95564-0.867150.529971.61162492.632.03.759398-1.69334-1.90567-0.270871.57538367.452.44.511278-2.62126-3.59987-1.877340.91679293.883.05.639098-3.5405

26、8-5.99979-4.68788-0.89126290.203.66.766917-3.91921-9.54367-10.3404-5.85402377.994.07.518797-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755496.380i120i0.5=0.520.50.0655x1x26x103x1.4六、桩顶水平位移计算A=X-（h+h）+A00120EI11(nh3+h312)+nhh(h+EI11(nh3+h312)+nhh(h+h)外h2+nh(2h+h)2ElL212111式中：h=6.31m,h=012H=45+2.25=47.25kNEI=2.8x107x0.049x1.24=0.284x10711EI1.24n=0.54EI1.4422M=413.54+11.96+256.05+11.36=692.91(kN)则有：外47.25A=00.284x107L31(0.54x6.313+03)+0.54x6.31x0 x(6.31+0)+69291L02+0.54x6.31x(2x0+6.31)=0.003382x0.284x107LA=X-(h+h)+A00120=0.13x10-2+0.072x10-2(6.31+0)+0.338x10-2=0.92x10-2=9.2mm水平位移容许值a=5.0,10=15.89.2，符合要求。