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1、桥梁桩基础设计计算 第一章桩基础设计 一、设计资料 1、地址及水文 河床土质：从地面（河床）至标高32.5m 为软塑粘土，以下为密实粗砂，深度达30m ；河床标高为40.5m ，一般冲刷线标高为38.5m ，最大冲刷线为35.2m ，常水位42.5m 。 2、土质指标 表一、土质指标 3、桩、承台尺寸与材料 承台尺寸：7.0m 4.5m 2.0m 。拟定采用四根桩，设计直径 1.0m 。桩身混凝土用20号，其受压弹性模量h E =104MPa 4、荷载情况 上部为等跨25m 的预应力梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵桥向荷载为：恒载及一孔活载时： 5659.4N KN =、 298.8H KN =
2、、 3847.7M KN m =g 恒载及二孔活载时： 6498.2N KN =。桩（直径 1.0m ）自重每延米为： 2 1.01511.78/4 q KN m ?= ?= 故，作用在承台底面中心的荷载力为： 5659.4(7.0 4.5 2.025)7234.4298.83847.7298.8 2.04445.3N KN H KN M KN =+?=+?= 恒载及二孔活载时： 6498.2(7.0 4.5 2.025)8073.4N KN =+?= 桩基础采用冲抓锥钻孔灌注桩基础，为摩擦桩 二、单桩容许承载力的确定 根据公路桥涵地基与基础设计规范中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反算桩的
3、长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h ，一般冲刷线以下深度 为3h ，则：002221 (3)2 h i i N p U l m A k h =+- 当两跨活载时： 8073.213.311.7811.7842 h N h =+?+? 计算P时取以下数据： 桩的设计桩径1.0m ，冲抓锥成孔直径为1.15m ，桩周长 2 22 02021211.15 3.6,0.485,0.7 4 0.9, 6.0,550,12/40,120, a a a u m A m m K Kp KN m Kp Kp ?=?= = 1 3.162.740( 2.7)1200.700.90.7852 550 6.012
4、( 3.33)2057.17 5.898.78k p h h N h m =?+-?+? +?+-=+= 现取h=9m ，桩底标高为26.2m 。桩的轴向承载力符合要求。具体见如图1所示。 纵桥向断面 横桥向断面 三、桩顶及最大冲刷线处荷载i P 、i Q 、i M 、0M 、0Q 、0P 一、参数计算 1、桩的计算宽度1b 100.9(1)0.9(11) 1.8j b K K K d d K K K =?+=?+=g g g 又： 111.5:3(1)6:2:0.6L m h d m n b =+= 故： 111110.6 1.5 0.60.767 0.60.660.990.767 1.38
5、 L b K b h b -=+?=+?=?= 2、桩的变形系数 ：= 331121222 233 (2)810 2.72510(2 2.7 1.3) 1.3417.2510/m m h m h h h m h KN m +?+?+?=? 32 4 4 1 0.670.67 2.610/0.049164 0.489k E E KN m d I m m -=?= = 桩在最大冲刷线以下深度h=9m ，其计算长度为： 0.4899 4.401 2.5h h =?= 故按弹性桩计算。 3、桩顶刚度系数1、 2、3、4值计算 2 2022.3;9;0.78524 d l m h m A m = 353
6、0010102510 2.510/C m KN m =?=? 按桩中心距计算面积，220 2.5 4.914 A m =?= 1175000 51 3.39 112 31 0.785 2.610 2.510 4.91 8.355100.977l h AE C A EI -+?= =+?+=?= 已知：0.4899 4.4014h h =?=，取用4。 000.489 3.3 1.614l l =?= 由已知资料和查附表得： 0.262564;0.448403; 1.063181Q m m x x = 3 0.031Q Q EIx EI =、2 0.107m m EIx EI =、 0.520m
7、 m EI EI = 4、计算承台底面原点O 处位移000b 、 017234.41851.42 40.977N b n EI EI = =? 22411 40.500.9774 1.258.185m i i n x EI EI EI =+=?+?= 23222 340.0310.12440.1070.429()(0.429)0.184()n EI EI n EI EI n EI EI =?=?=所以： 24131 022 24131 2 ()()() 8.185298.80.4294445.352299.66 0.1248.1850.184()m i i m i i n x H n M n
8、n x n EI EI EI EI EI EI =+= = +-?+?=?- 2302 2 241312 ()() 0.1244445.30.429298.8820.800.1248.1850.184()m i i n M n H n n x n EI EI EI EI EI EI =+= = +-?+?=?- 计算作用在每根桩顶上的作用力i p i Q i M 。 竖向力： 001851.42820.80()0.977 1.25 2810.87 806.33i i i p b x EI EI EI KN KN =+=?= 水平力： 2022299.66820.80 0.0310.10774.
9、7i m Q EI EI EI EI KN =-=?-? = 弯矩： 400820.805299.66 0.5200.107141.50i m M EI EI EI EI KN m =-=?-? =-g 校核：474.7298.8298.8i nQ KN H KN =?= 1 2(2810.87806.33) 1.254(141.50) 4445.34445.3n i i i i x p nM KNm M KNm =+=?-?+?-= 1 2(2810.87806.33)7234.47234.4n i i np KN M KN =?+= 计算最大冲刷线处桩身弯矩0M 水平力0Q 及轴向力0P
10、。 00141.5074.7 3.3105.00i i M M Q l KNm =+=-+?= 074.7Q KN =、02810.870.785 3.3152849.73P KN =+?= 四、最大弯矩max M 及最大弯矩位置max Z 的计算 0.4890.4899 4.401h =?=、 0.489105.000.68774.7 Q M C Q ?= = 由设计规范查表得： 1.043 1.043 2.132 1.9720.489 m Z Z K =、 所以：max 0105.00 1.972207.06m M M K KNm =?= 五、桩顶纵向水平位移验算 桩在最大冲刷线处水平位移
11、0x 和转角0： 2.44066, 1.62100, 1.62100, 1.75058x x A B A B =-=- 00 03232374.71052.44066 1.621000.4890.4892.64410 2.6446x x Q M x A B EI EI EI EI m mm mm -=+=?+?=?=，故桩的计算长度 4.00.5 3.3507400.489p l mm ? ?=?+= ? ?， 长细比 5740 5.74071000 p l d =纵向钢筋间净距为256mm80mm 。 钢筋布置示意图 对截面进行强度复核 由前面的计算结果 076.5,60,450,0.9g e mm a mm r mm g = 实际配筋率 2 2 4425.45 0.0129650 g A d ?= = =? 1、在垂直与弯矩作用平面内 长细比 5.7407p l d = 2、在弯矩作用平面内 0110.012960.9240500 110.01296240 55001327.9511 3.110a g a g BR D gR e r AR C R B D A C B D A C += +?+?=?+?+= + 同样采用试算法可得，当0.98=时0()78.99e mm =，与设计的 076.5e mm =很接近，故取0.98=为计算值。在弯矩作用平面内的承载力