公路桥梁墩台桩基础设计

通过增加墩台混凝土截面或增设外部混凝土 套箍来提高墩台承载力和稳定性。
粘贴钢板加固法
通过粘合剂将钢板粘贴在墩台表面，增强其 抗剪和抗弯能力。
外包混凝土加固法
在墩台外部包裹一层混凝土，以提高其整体 性和承载能力。
碳纤维复合材料加固法
利用碳纤维复合材料的高强度和轻质特性， 对墩台进行加固。
维护策略
定期检查与评估
设计提供依据。
稳定性分析
稳定性分析主要研究桥梁墩台在 各种荷载作用下的稳定性，包括
整体稳定性和局部稳定性。
分析方法包括有限元法和有限差 分法等数值分析方法，以及极限 承载力和极限平衡法等实验方法。
稳定性分析的目的是评估桥梁墩 台结构的稳定性，为结构设计提
供依据。
04
桥梁墩台加固与维护
加固方法
增大截面加固法
介绍了南京长江大桥墩台加固工程的背景、加固方案、施工过程及效果评估。
杭州湾跨海大桥墩台维护
介绍了杭州湾跨海大桥墩台维护工程的概况、维护策略、实施过程及效果。
05
桥梁墩台工程实例
大型桥梁墩台工程
大型桥梁墩台工程是指规模较大、结 构复杂的桥梁墩台工程，通常涉及到 大跨度、高承载力等特点。
大型桥梁墩台工程在施工过程中需要 严格控制工程质量，确保墩台结构的 精度和稳定性。
3
静力分析的目的是评估桥梁墩台结构的强度、刚 度和稳定性，为结构设计提供依据。
动力分析
动力分析主要研究桥梁墩台在 动力荷载作用下的响应，包括 地震、风荷载和车辆荷载等。
分析方法包括有限元法和边 界元法等数值分析方法，以 及振动台试验和风洞试验等
实验方法。
动力分析的目的是评估桥梁墩 台结构的抗震、抗风和抗车振 性能，为结构抗震设计、抗风

桥梁桩基础施工技术方案1．桥墩桩基施工工艺1、工程概况PM12#—PM16#桥墩桩基为6根直径1.8m，长32m钻孔灌注桩，横桥向双排3根布置；承台高2.75m，横桥向宽12。

35m,纵桥向宽6。

9m，PM1#-PM10＃桥墩桩基为2根直径1。

8m灌注桩，PM0＃、PM11#、PM17＃桥台桩基为4根直径1.8m 灌注桩，为双排2根布置.PM5#-PM16＃墩桩基采取“筑岛围堰后干环境施工"的工艺进行。

PM0＃～PM4#及PM17#桥墩处于岸边，属于陆上桥墩，不需进行筑岛,只进行简单的场地平整，即可在干环境下进行钻孔施工.本工程共投入9台冲击钻施工,根据制定桩基施工顺序循环施工，争取在枯水期内完成所有水中桩基及承台施工。

2、钻孔平台设计与施工筑岛顶标高至承台顶标高以上.填料可就地取河滩上的混合料，混合料需进行改良,用装载机装运，由河边开始逐渐向前推挤，避免直接倒入河中被水洗去泥土，填筑宽度应超出承台边缘不小于3m，以便后期施工。

桩基位置处采用先将原覆盖层砂砾挖除，再回填黄土，以便进行钻孔施工。

3、桩基施工（1）主要施工方法概述桩基钻孔施工采用2台冲击钻正循环排渣法成孔，配备泥浆分离器.钻孔桩施工过程中产生的弃浆、弃渣利用专用车辆运到指定地点排放。

桩基钢筋笼在钢筋加工厂采用长线法制作，分节段运输，采用机械接头接长,下放时用履带吊配合吊架下放。

桩基混凝土由商品混凝土拌和站供应，通过混凝土罐车经栈桥运输至墩位。

(2）桩基施工工艺流程桩基础利用冲击钻正循环法成孔，一次清孔后下放钢筋笼,二次清孔后检测泥浆指标和孔底沉渣厚度等项目,合格后下放导管,准备灌注桩基混凝土。

具体施工工艺流程图如下:图 3。

3—1 钻孔灌注桩施工流程框图（3）钻机及配套设备选型a。

钻机根据桥位处的地质资料和桩基设计资料，CZ—80型冲击钻参数见下表b。

旋流除砂器为加快冲击钻施工速度，每台钻机配置1台DLX1—40型旋流除砂器：c.泥浆泵泥浆循环采用正循环，每台冲击钻配置1台BW—250型泥浆泵,其参数见下。

2．梁式拱上建筑 特点：桥梁造型轻巧美观，减小拱上重量和地基 承压力，以便获得更好的经济效果。大跨径混凝 土拱桥一般都采用梁式腹孔拱上建筑。
学习情景二：桥梁下部构造
本次课标题：桥梁墩台构造
一、桥墩构造 二、桥台构造
一、桥墩构造 （一）梁桥桥墩 1. 重力式桥墩 1）组成： （1）墩帽： 一般用不低于20号的混凝土浇筑，四周应挑出 墩身约5cm～10cm作为滴水。对于大跨径的桥梁 ，需在墩顶上设置钢筋混凝土支承垫石，支座要 放置在支承垫石上。
（二）桥梁的主要尺寸和术语 净跨径： ——梁桥指设计洪水位上相邻两个桥墩（
或桥台）之间的净距离。拱式桥指每孔 拱跨两个拱脚最低点之间的水平距离。 总跨径： ——多孔桥梁中各孔净跨径的总和。
计算跨径： ——对于有支座的桥梁指桥跨结构两个支
座中心之间的距离。拱桥指两拱脚截面 形心点之间的水平距离。 标准跨径： ——指相邻两桥墩中线之间的距离。或桥 墩中线至桥台台背前缘之间的距离。
（一）桥梁的组成 1. 上部结构（又称桥跨结构） ——当路线遇到障碍而中断时跨越
跨越障碍的建筑物。 作用：承受车辆荷载，并将车辆荷
载及其自重通过支座传给墩台。
2. 下部结构（桥墩和桥台）： ——支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载 传至地基的建筑物。 （1）桥台：设置在桥梁两端。 作用：除起支承桥跨结构作用外，还与路 堤相衔接，以抵御路堤土侧压力，防止填 土的滑塌。
2. 截面尺寸 （1）主梁 梁高一般取（ ～ ）L，梁肋宽一般为150～180mm
（2）横隔梁
梁高一般取主梁高度的3/4，
梁肋宽一般为120～160mm，
作成上宽下窄内宽外窄的
楔形。
（3）翼缘板
宽度比主梁中距小20mm，

一方案比选优化公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用，例如桥涵结构构件上除构件永久作用（如自重等）外，可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。

《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状况进行作用效应组合，并取其最不利组合进行计算。

1、按承载能力极限状态设计时，可采用以下两种作用效应组合。

（1）基本作用效应组合。

基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，基本组合表达式为(1-1)或(1-2)γ－桥梁结构的重要性系数，按结构设计安全等级采用，对于公路桥梁，安全等级0一级、二级、三级，分别为1.1、1.0和0.9；γGi－第i个永久荷载作用效应的分项系数。

分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分项系数和抗力分项系数两类。

当永久作用效应（结构重力和预应力作用）对结构承载力不利时，γGi=1.2；对结构的承载能力有利时，γGi=10；其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》；γQ1－汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数,取γQ1＝1.4；当某个可变作用在效用组合中，其值超过汽车荷载效用时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专门为承受某种作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时，其分项系数也与汽车荷载取同值。

γQj－在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取γQ1＝1.4,但风荷载的分项系数取γQ1＝1.1；S gik、S gid－第i个永久作用效应的标准值和设计值；S Qjk－在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j个可变作用效应的标准值；S ud－承载能力极限状态下，作用基本组合的效应组合设计值，作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积。

公路桥梁墩台桩基础设计公路桥梁的墩台桩基础设计是桥梁工程中非常重要的一项工作。

墩台桩基础的设计直接决定了桥梁的稳定性和安全性。

本文将从墩台桩基础的选择、设计步骤、设计方法以及关键技术等方面进行详细介绍，以提供设计人员参考。

一、墩台桩基础的选择：墩台桩基础一般使用扩底桩、单桩或混凝土拔桩。

在选择墩台桩基础时需要考虑以下因素：1.场地地质条件和地基承载力；2.桥墩高度和挡墩；桥墩高度较大或存在挡墩时，一般选用扩底桩；3.桥墩形式和布置，如矩形梁、T形梁等；4.施工条件和建设周期等。

二、墩台桩基础设计步骤：1.地质勘察和地基承载力检测；2.桩基础参数确定，包括桩径、桩长、桩顶标高等；3.基础方案设计，包括扩底桩或单桩的配置等；4.墩台桩基础计算，包括承载力计算、稳定性计算等；5.墩台桩基础施工工艺设计。

三、墩台桩基础设计方法：1.桩长计算：根据地基承载力和桩身与地基之间的摩擦力，使用手工计算或者软件计算得到桩身长度；2.桩径计算：根据承载力要求和地质条件，选择桩径；3.桩顶标高确定：根据架设航道、复航道等要求确定；4.承载力计算：根据桩身与地基之间的嵌固深度、桩身长度和地基承载力的关系，计算桩基础的承载力；5.稳定性计算：根据桩身长度和扩底桩的形状，计算墩台桩基础的稳定性。

四、墩台桩基础设计的关键技术：1.地质条件的确定：地质勘察是基础设计的重要依据，应充分了解场地的地质条件和地基承载力；2.承载力计算方法的选择：承载力计算是桩基础设计的核心内容，可以使用承载力试验数据以及荷载传递原理等方法进行计算；3.稳定性计算的准确性：稳定性计算是保证桩基础安全可靠的关键，应充分考虑桩身长度、墩台形状和地基条件等因素，确保计算结果的准确性；4.施工工艺设计的合理性：墩台桩基础的施工工艺设计应考虑施工条件和桩基础的稳定性，选用合适的施工方法和设备。

综上所述，墩台桩基础设计是公路桥梁工程中关键的一环，设计人员应充分考虑地质条件、承载力要求、稳定性计算和施工工艺等因素，确保桥梁的稳定性和安全性。

（三） 桩的计算宽度
桩在水平外力作用下，除了桩身宽度范围内桩侧土受 挤压外，在桩身宽度以外的一定范围内的土体都受到一定 程度的影响（空间受力），且对不同截面形状的桩，土受 到的影响范围大小也不同。为了将空间受力简化为平面受 力，并综合考虑桩的截面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作 用，将桩的设计宽度（直径）换算成相当实际工作条件下， 矩形截面桩的宽度b1,b1称为桩的计算宽度。根据已有的试 验资料分析，现行规范认为计算宽度的换算方法可用下式 表示：
地基系数变化规律
相应的基桩内力和位移计算方法为：
1）“m”法： 假定地基系数C随深度呈线性增长，即C=mZ，如上图a）所示。 m称为地基系数随深度变化的比例系数（kN/m4）。 2）“K”法： 假定地基系数C随深度呈折线变化即在桩身第一挠曲变形零点 （上图b）所示深度t处）以上地基系数C随深度呈凹形抛物线 增加；该点以下，地基系数C=K（kN/m3）为常数。 3）“c”法：
非岩石类土的比例系数m值Leabharlann 序号 1 2 3 4 5 6
土的分类
流塑粘性土IL>1、淤泥 软塑粘性土1>IL>0.5、粉砂 硬塑粘性土0.5>IL>0、细砂、中砂 坚硬、半坚硬粘性土IL<0、粗砂 砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石 密实粗砂夹卵石，密实漂卵石
m或m0（MN/m4） 3～5 5～10
10～20 20～30 30～80 80～120
第四章 桩基础的设计计算
横向荷载作用下桩身内力与位移的计算方法国内外已有 不少，我国普遍采用的是将桩作为弹性地基上的梁，按文克 尔假定（梁身任一点的土抗力和该点的位移成正比）进行求 解，简称弹性地基梁法。根据求解的方法不同，通常有半解 析法（幂级救解、积分方程解、微分算子解等）、有限差分 法和有限元解等。以文克尔假定为基础的弹性地基梁解法从 土力学的观点认为不够严密。但其基本概念明确，方法较简 单，所得结果一般较安全，故国内外使用较为普遍。我国铁 路、水利、公路及房屋建筑等领域在桩的设计中常用的“m” 法以及“K”法、“常数”法（或称张有龄法）、“C”法等均 属于此种方法。

第一章概论XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1 .地基：受结构物影响的那一部分地层，可分为人工地基和天然地基。

基础：结构物与地基接触的部分，并将所受荷载全部传给地基。

可分为浅基础（Hw5m ,且施工简单）和深基础（H>5m）o2 .影响墩台基础设计的主要因素有上部结构类型、桥梁设计标准、桥位处水文地质条件及所处地理位置和总体美学规划要求等;其次如施工机具设备和技术力量、材料供应情况、地形及相邻结构物的影响及其他自然条件如冻结情况、施工水位等3 .墩台基础的受力特点Q）受力体系:墩台与基础是一个连续一体的空间压穹构件。

（2）影响因素（包括顺桥向和横桥向）影响上部结构的因素:汽车人群荷载、风荷载、温度等。

水下土中的因素:水压力、土压力、水流、船舶流冰等漂流物的撞击力。

地基土性质变化产生的因素:冻胀力。

上部结构体系:梁桥（竖向支反力）、拱桥（竖向、水平支反力）、索吊桥和T型冈肺勾桥（正负反力）。

（3）独特性：不同地理位置、不同地质条件，甚至同一座桥上不同位置的墩台基础，其所受力的状态和组合都不相同，控制条件可能是顺桥向也可能是横桥向。

情况不明确时，两种情况都要验算。

4 .汽车荷载制动力:按同向行驶的汽车荷载（不计冲击）计算，并对大跨径进行纵向折减。

土重力:①基底考虑浮力时，采用土的浮容重;②基底不考虑浮力时，若基底透1水则用天然容重，若基底不透水则用饱和容重：|汽车荷载引起的土压力采用车辆荷载加载，并换算成等代均布土层厚度计算。

水浮力:基底位于透水地基上的桥梁墩台，稳定验算时应考虑设计水位的浮力，地基应力验算时仅考虑最低水位浮力或不考虑水的浮力。

基础嵌入不透水地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。

可变作用的出现对结构构件产生有利影响时,该作用不计;多个偶然作用不同时参与组合。

5 .梁板式桥梁桥墩作用效应组合（1）桥墩截面最大竖向力组合目的:验算墩身强度和基底最大压应力。

桥梁高桩承台式摩擦桩基础设计计算1. 初步拟定桩长桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径d=1.2m ，以冲抓锥施工。

桩群布置经初步计算拟采用6根灌注桩，为对称竖直双排桩基础，埋置深度初步拟定为h=11.31m 。

桩长初步拟定为18m ，桩底标高为49.54m 。

2．桩群结构分析2.1承台底面中心的荷载计算永久作用加一孔可变作用（控制桩截面强度荷载）时：407469.8 5.6 2.025.043490()N kN =+⨯⨯⨯=∑358.60()H kN =∑4617.30358.60 2.05334.50()M kN =+⨯=∑永久作用加二孔可变作用（控制桩入土深度荷载）时：46788.009.8 5.6 2.025.049532()N kN =+⨯⨯⨯=∑2.2单桩桩顶荷载计算桩的计算宽度1b对于 1.0d m ≥时： 1(1)f b K K d =+式中：f K ——桩形状换算系数，对于圆形截面，取0.9；d ——桩直径，取1.2m ；K ——平行于水平作用方向的桩间相互影响系数：已知：12L m = ； 13(1) 6.6h d m =+= ； 22,0.6n b ==；对于110.6L h <的多排桩 ： 2121(1)0.8020.6b L K b h -=+⨯= 所以： 10.90.802(1.21) 1.59()b m =⨯⨯+=桩的变形系数αα=0.8c EI E I =式中： α——桩的变形系数；EI ——桩的抗弯刚度，对以受弯为主的钢筋混凝土桩，根据现行规范采用；c E ——桩的混凝土抗压弹性模量，C20混凝土72.5510c E KPa =⨯；I ——桩的毛面积惯性矩，440.1018()64d I m π==m ——非岩石地基水平向抗力系数的比例系数，4120000/m kN m =；所以，计算得：10.62()m α-=桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m ，其计算长度则为：0.6211.317.02( 2.5)h h α==⨯=> 故按弹性桩计算桩顶刚度系数1ρ、2ρ、3ρ、4ρ值计算 已知：0 6.69,11.31l m h m == ；12ζ=(根据《公桥基规》钻挖孔桩采用12ζ=)， 2221.2 1.13()44d A m ππ⨯===630012000011.31 1.35710(/)C m h kN m ==⨯=⨯2220 1.240tan 11.31tan 21.142424d A h m φππ︒⎛⎫⎛⎫=+⋅=⨯+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,易知该值大于相邻底面中心距为直径所得的面积，故按桩中心距计算面积，故取：220 3.28.044A m π=⨯=∴ 117600016.6911.3111211.132.5510 1.357108.04h l h AE C A ρζ-⎡⎤+⨯⎢⎥==+⎢⎥+⨯⨯⨯⨯⎢⎥+⎣⎦621.923100.925KN m EI =⨯⋅=已知：7.02h h α==（＞4），∴取h =4，000.62 6.69 4.15()l l m α==⨯=查教材《桥梁基础工程》附表17、18、19得：Q x =0.05568 m x =0.16498 m ϕ=0.65853 所以 3320.620.055680.0133Q EIx EI EI ρα==⨯=2230.620.164980.0634m EIx EI EI ρα==⨯=40.620.658530.408m EI EI EI ραφ==⨯=计算承台底面原点O 处位移0a 、0b 、0β 对于竖直桩，且各桩的直径相同时：01434907836.0460.925N b n EI EIρ===⨯ 241310222224131()16.66358.600.38045334.56116.420.079816.660.1447()()ni i ni i n x H n MEI EI a EI EI EI EIn n x n ρρρρρρρ==++⨯+⨯===⨯-⋅+-∑∑ 2302222241310.07985334.50.3804358.60429.570.079816.660.1447()()ni i n M n H EI EI EI EI EIn n x n ρρβρρρρ=+⨯+⨯===⨯-⋅+-∑计算作用在每根桩顶上作用力i P 、i Q 、i M ：竖向力：1007884.10()7836.04429.57()0.925(1.6)6612.57()i i kN P b x EI kN EI EI ρβ⎧=+=⨯±⨯=⎨⎩ 水平力：20306116.42429.570.01330.063454.11()i Q a EI EI kN EI EI ρρβ=-=⨯-⨯= 弯矩：4030429.576116.420.4080.0634212.52()i M a EI EI kN m EI EIρβρ=-=⨯-⨯=-⋅ 校核：654.11324.66()358.60()i nQ kN H kN =⨯=≈=∑13(7884.106612.57) 1.66(212.52)4828.22()5334.50()ni iii x p nMkN m kN m =+=⨯-⨯+⨯-=⋅≈⋅∑13(7884.016612.57)43490.01()43490.00()nii npkN kN ==⨯+=≈∑2.3最大冲刷线深度处荷载计算从单桩桩顶荷载计算中，已得出计算最大冲刷线深度荷载所需要的数据，计算如下：弯矩 00212.5254.11 6.69149.48()i i M M Q l kM m =+=-+⨯=⋅ 水平力 054.11()Q kN =竖向力 07884.10 1.13 6.69(2510)7997.50()P kN =+⨯⨯-=2.4最大冲刷线深度下沿桩长度方向弯矩、水平压应力的计算桩身最大弯矩处及最大弯矩的计算：由：z Q =0 得：00.62149.481.71354.11Q M C Q α⨯===由 1.713Q C = 且h =7.02＞4 取h =4.0，查教材《基础工程》附表13得max 0.813Z = 故 max 0.8131.31()0.62Z m == 又由max Z =0.813 及7.02h =＞4 取h =4.0，查教材《基础工程》附表13得m K =1.296∴ max 01.296149.48193.73 (kN m)m M K M =⋅=⨯=⋅最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：采用无量钢法计算，由h =7.02＞2.5，所以用摩察桩公式计算：0z m m Q M A M B α=+ 00z Q Q Q Q A M B α=+其中54.1187.27()0.62Q kN α== 0Q =54.11kN 0M =149.48kNm A 、m B 、Q A 、Q B 的值查教材《基础工程》附表3、4、7、8 ，计算如下表：2.5桩顶纵向水平位移验算：桩在最大冲刷线处水平位移0x 和转角0ϕ的计算：由 Z =0 7.02h =＞4 取 h =4 查教材《基础工程》附表1、2、5、6 得：x A =2.44066 A ϕ=-1.62100 x B = 1.6210 B ϕ=-1.7505800032x xQ M x A B EI EI αα=+ 372754.11149.482.44066 1.62100.62 2.04100.10180.62 2.04100.1018=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 30.57106m mm =⨯<符合规范要求0002Q M A B EI EI ϕϕϕαα=+ 27754.11149.48( 1.6210)( 1.75058)0.62 2.04100.10180.62 2.04100.1018=⨯--⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 43.13110rad -=-⨯由 7.02h m =＞4m ，取4，000.62 6.69 4.15l l α==⨯= 可查得：169.91279x A = 1117.50091x A B φ== 1 5.90058B φ=1111132372*********.11212.5269.9127917.500910.62 2.04100.10180.62 2.04100.10183.010 3.0()54.11212.52(17.50091)0.62 2.04100.10180.62 2.04100.1018i ix x i i Q M x A B EI EI m mm Q M A B EI EIφφααφαα-=+=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==+=⨯--⨯⨯⨯⨯⨯⨯3( 5.90058)0.2110()rad -⨯-=-⨯桩顶的纵向水平位移1)x mm ＝3.0(水平位移的容许值[]cm 74.2305.0 ==△=27.4mm> 1x故桩顶水平位移满足要求3．桩身截面配筋及截面强度校核 3.1各种参数及系数的计算最大弯矩发生在最大冲刷线以下max 1.31z m =处，该处max 193.73M kN m =⋅ 计算桩最大弯矩控制截面的轴向力0max max 12j i ik N p q l q z q c z =+⋅+⋅-⋅⋅式中 j N ——控制截面的轴向力；i p ——单桩桩顶最大竖向力，已求出7884.10i p kN =； q ——桩每延米的自重（包括浮力），()21.2251016.964q kN π⨯=⨯-=；ik q ——桩周土摩阻力标准值，已知500ik q kPA =c ——冲抓锥成孔面周长，'1.3 4.08()c d m ππ==⨯= 所以，计算得：0max max 15333.60()2j i ik N p q l q z q c z kN =+⋅+⋅-⋅⋅=计算偏心距0193.730.0363()36.3()5333.60j jM e m mm N ====桩的半径r=1200/2=600mm ，对于C20混凝土，保护层取80 g a mm =，则520/520/6000.867s mmg r r ====s r桩的长细比：018/151.2L d ==＞4.4，所以，应考虑偏心距增大系数η 1000222012000.2 2.7/0.2 2.736.3/11200.288181.150.01 1.150.0111.2111(/)1(18/1.2)0.2881 2.4281400/140036.3/1120e h L h L h e h ςςηςς=+=+⨯==-⋅=-⨯==+=+⨯⨯⨯=⨯故考虑偏心距增大系数后的偏心距为：0' 2.42836.388.14()e e mm η==⨯=3.2计算配筋率采用C20混凝土，钢筋拟采用HRB335钢筋，即：9.2cd f MPa = ；280sd f MPa = 计算受压区高度系数，根据经验公式得：'0'cd sd f Ae Br f Dgr Ce ρ-=⨯- 22u cd sd N Ar f C r f ρ=+ 采用试算法列表计算，根据规范，系数A 、B 、C 、D 查附表所得：由表中计算可见，当0.85ξ=时，计算纵向力u N 与设计值j N 相近，且大于设计值。

第四章桩基础的设计和计算桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降变形小、抗震能力强，以及能适应各种复杂地质条件的显著优点，是桥梁工程的常用基础结构。

在受到上部结构传来的荷载作用时，桩基础通过承台将其分配给各桩，再由桩传递给周围的岩土层。

当为低承台桩基础时，承台同时也将部分荷载传递给承台周边的土体。

由于桩基础的埋置深度更大，与岩土层的接触界面和相互作用关系更为复杂，所以桩基础的设计计算远比浅基础繁琐和困难。

本章主要依据《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10002.5-2005（以下简称《铁路桥涵地基规范》）的相关规定介绍铁路桥涵桩基础的设计与计算。

第一节桩基础的设计原则设计桩基础时，应先根据荷载、地质及水文等条件，初步拟定承台的位置和尺寸、桩的类型、直径、长度、桩数以及桩的排列形式等，然后经过反复试算和比较将其确定下来。

在上述设计过程中，设计者必须注意遵守相关设计规范的基本原则和具体规定，因此，在讨论设计计算方法之前，先将桩基础的设计原则介绍如下。

一、承台座板底面高程的确定低承台桩基和高承台桩基在计算原理及方法上没有根本的不同，但将影响到施工难易程度和桩的受力大小，故在拟定承台座板底面高程时，应根据荷载的大小、施工条件及河流的地质、水文、通航、流冰等情况加以决定。

一般对于常年有水且水位较高，施工时不易排水或河床冲刷深度较大的河流，为方便施工，多采用高承台桩基。

若河流不通航无流冰时，甚至可以把承台座板底面设置在施工水位之上，使施工更加方便。

但若河流航运繁忙或有流冰时，应将承台座板适当放低或在承台四周安设伸至通航或流冰水位以下一定深度的钢筋混凝土围板，以避免船只、排筏或流冰直接撞击桩身。

对于有强烈流冰的河流，则应将承台底面置于最低流冰层底面以下且不少于0.25m处。

低承台桩基的稳定性较好，但水中施工难度较大，故多用于季节性河流或冲刷深度较小的河流。

若承台位于冻胀性土中时，承台座板底面应置于冻结线以下不少于0.25m处。

公路桥梁墩台桩基础设计公路桥梁的墩台桩基础设计是指根据桥梁的载荷特点和地基条件，确定墩台桩的类型、数量、布置以及桩基础的尺寸和型式等主要设计参数，以满足桥梁的稳定性和安全性要求。

下面将对公路桥梁墩台桩基础设计进行详细介绍。

一、设计依据1.地质勘察报告：地质勘察结果应明确地表土质、地下水位、地层情况以及地震烈度等。

2.桥梁设计规范：根据公路桥梁设计规范，确定设计荷载、设计性能、桩长和桩径等参数。

3.交通荷载及环境要求：根据交通流量、车速和车辆组成等确定设计荷载，并考虑当前和未来的交通环境。

二、墩台桩类型与布置墩台桩的类型主要有沉井桩、钢筋混凝土灌注桩、钢管桩等。

根据不同的地基条件和设计要求，选择合适的桩类型。

墩台桩的布置应符合以下原则：1.桥墩的纵向布置应满足所设计的桥梁的纵断面要求，包括墩台的间距、高度和坡度等。

2.横向布置应有足够的间距，保证桩和墩台的稳定性，同时考虑桩与道路路基的关系。

3.水平布置考虑到墩台桩基础的尺寸和形式，确保桥墩在水平和竖向上的稳定性。

三、桩基础尺寸与型式桩基础的尺寸和型式应根据地质条件、桩类型以及挤土效应等因素来确定。

1.桩基础尺寸：根据地质勘察报告提供的地下水位、桩的承载力等信息，确定桩的长度和直径。

桩的长度应当超过达到可承受最大水平荷载的土层，桩的直径应满足承载力及抗倾覆的要求。

2.桩基础型式：根据地质条件和桥墩荷载等要求，选择合适的桩基础型式。

常见的桩基础型式有扩底桩、锥度桩、超长桩等。

四、设计荷载设计荷载是指按照一定规则确定的用于工程结构设计的楔形力、增量力和动力荷载等。

公路桥梁的设计荷载主要有静力荷载和动力荷载。

1.静力荷载：静力荷载包括永久荷载和可变荷载。

永久荷载是指常驻在桥梁上的荷载，包括桥梁自重和路面荷载。

可变荷载是指变化的荷载，包括交通荷载和行人荷载。

2.动力荷载：动力荷载是指由于交通运输引起的桥梁结构振动和冲击荷载。

动力荷载可根据公路桥梁设计规范中的要求进行计算。

§ 其使用高度一般在30 m 以内,个别的采用多层 刚架可达40 m 以上。
桥梁墩台与基础
3. 柔性墩
§ 柔性墩是改变桥梁的受力体系,使墩台由单独承受某种 荷载变为与其它墩台和梁组成共同的受力体系,以达到 轻型化的目的。
§ 将若干个称为柔性墩的小截面桥墩和一个称刚性墩(台) 通过桥跨结构用固定支座连接起来，从而使每个柔性 墩顶增加一个水平约束。
桥梁墩台与基础
1. 空心墩
§ 30 m 以上的高墩, 如将实体墩身改 为厚壁式空心墩身, 可节省圬工20 % ～30 % ,
§ 墩身高在50 m 以上时可用钢筋混 凝土空心墩,节省圬工可达50 % 。
§ 近年来滑动模板工艺的大量使用为 空心墩施工创造了良好的条件。
桥梁墩台与基础
2. 桩柱式桥墩
§ 桩柱式桥墩(排架式桩墩)：
桥梁墩台与基础
(二)、重力式桥墩种类
§ 重力式桥墩按其墩身截面形式可分为: 矩形墩、圆形墩、圆端形墩和尖端形墩四种。
桥梁墩台与基础
重力式桥墩—1).矩形桥墩
§ 1). 矩形桥墩 § 矩形桥墩对水流阻碍较大, 易引起较大的墩周河床的
局部冲刷。但外形简单,施工方便,圬工数量较省。 § 一般用于无水的旱桥、栈桥和水流较小的跨谷桥。
Ø 简单的流线形截面:使流水顺畅,减少阻水作用 Ø 矩形截面,便于施工:无水谷架桥或其他旱桥
桥梁墩台与基础
桥梁破冰棱和桥墩防船撞设施
对于受冰压力影响的桥墩,还应考虑设置破冰棱
破冰棱
桥墩防船撞设施
桥梁墩台与基础
桥墩、台组成—3.锥体护坡
§ 为了加强桥台与路基的连接,桥台两侧一般设有锥 体填土。
§ 台尾上部还应嵌入路基内一定长度d′;台身高度和 长度d 取决于桥头路基和锥体填土的高度。

第五讲桥梁的墩台和基础一 桥梁的墩台（一）梁桥的重力式墩台依靠其自身的重力及作用其上的重力维持稳定的，称为重力 式墩台。

桥墩由墩帽、墩身和基础组成。

桥台由台帽、台身、基础和 侧墙、护坡等组成。

墩（台）帽上安放支座，形成桥面横披，调整邻跨的支座高度。

图5・56 嫌帽构造尺寸.1. 墩帽墩帽宽度，顺桥方向为b ： ： b±f + do + 25 + 2C 2 M 100cm横桥方向为B BNs + bo + 25 + 2C 2 f ——相邻两跨支座中心的距离 S ----- 两外侧主梁（支座）的中心距 C2 20一40cm ：c 1 一般5—10cm2・墩身平面形状可用圆端形或尖端形；墩顶宽度，小跨径桥梁不宜 小于0. 8m,中跨径桥梁不宜小于1.0m ；栗线中轴矩形垫支 2CM0-B/2墩身侧面坡度5号或15号以上的混凝土浇筑或用浆砌块石或料石砌筑, 也可用混凝土预制块砌筑。

大桥常采用钢筋混凝土空心墩 3. U形桥台适用于填土高度小于8"10m的桥梁。

图5-57 U形桥台图5・58埋章置桥台二）拱桥的重力式墩台图6・4—9墩帽上设拱座，以支承拱脚；墩顶的宽度约为拱跨的1/10^1/25 （石砌墩），1/15^1/30 （混凝土墩）。

重力式桥台、齿键式桥台、组合式桥台（三）轻型墩台利用钢筋混凝土的强度和整体刚度，或某种支承构件，形成墩台。

ffl 5・59 桩柱式桥嫩1.桩柱式桥墩桩柱式桥墩，由柱、盖梁、横系梁组成，用于跨径不大（8"12m）的梁桥。

盖梁高度一般为盖梁宽度的0. 8 ' 1.2 倍。

柱的布置，宜使恒载作用下，盖梁在柱顶内外两侧的弯矩接近相等。

桩柱式墩，H大于7m时，应该设横系梁。

桩柱式桥台常作成埋置式的。

台帽上设耳墙2.轻型桥台3.钢筋混凝土薄壁墩台4 •城市立交的轻型墩台二桥梁的基础桥梁的基础，将桥梁墩、台的各种荷载传至地基。

桥梁的基础的设计首先要确定基底的埋置深度和基础类型。

一、梁桥桥墩
矩形
实体墩
按
分类: 受 刚性墩 构 空心墩
截 圆形 面 圆端形
力 柔性墩 造 柱式墩
形
框架墩等
式 分
尖端形
1.实体桥墩:桥墩由一个实体结构组成。按其截面 尺寸和桥墩重力的不同又可分为实体重力式桥墩和 实体薄壁式桥墩由墩帽、墩身和基础构成。
墩帽:通过支座将上部结构的作用传至墩身.
尺寸拟订: (1)顺桥向墩帽最小宽度b 双排支座时:
5.框架墩
框架墩是采用由构件组成的平面框架代替墩身， 以支承上部结构，必要时可做成双层或更多层 的框架支承上部结构，这类较空心墩更进—步 的轻型结构，是以钢筋混凝上和预应力混凝土 建成的受J力体系。还可以适应建筑艺术．建 成纵、横向v形、Y形、x形、例梯形等墩身； 这些桥墩在同样跨越能力情况下缩短梁的跨径、 降低梁高，使结构轻巧美观，但结构构造比较 复杂,施工比较麻烦
• 第一．不论对于哪—种形式的桥墩，均应按承载能力极 限状态的设计要求,进行作用效应组合.
• 第二，《桥规》规定,有些荷载不能同时考虑，例如在 计入汽车制动力时，就不应同时计入流水压力、冰压力和 支座摩阻力等．
第二节 重力式桥墩计算与验算
一、截面承载能力极限状态验算 1.验算截面的选取 2.验算截面的内力计算 3.承载能力极限状态验算 4.截面偏心验算 5.直接抗剪验算
当汽车荷载只在一孔桥跨上 布置时，同时有其他的水平荷载, 如风力、船撞力、水流压力和冰 压力等作用在墩身上，这时竖向 荷载较小，而水平荷载引起的弯 矩作用大．可能使墩身截面产生 很大的合力偏心距．此时，桥墩 最不稳定。
•
它是用来验算墩身强度、基
底应力、偏心以及桥墩的稳定性；
3)第三种组合:按桥墩各截面在横桥向 可能产生最大偏心和最大弯矩的情 况进行组合.

桩系梁、承台施工技术方案一、编制依据1.1编制依据I)XX省XXX至XXX段高速公路第二合同段施工设计图;2 ) XX省XXX至XXX段高速公路第二合同段工程施工《合同文件》；3 )《公路工程技术标准》(JTG B01-2014 );4)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011 );5)《公路工程施工安全技术规范》(JTGF90-2015 );6)《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004 );7 )《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015 );8 )《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2012 );9)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007 )。

1.2编制原则1)确保总工期和阶段计划工期的原则；2)突出重点，抓好控制工程，兼顾一般工程的原则；3)采用网络组织计划技术，科学合理地安排施工计划，组织有节奏、均衡、连续地施工；4 )坚持按专业化组织施工的原则。

二、施工计划2.1施:D隹备2.1.1技术准备1)测量准备(1)开工前仔细核对桥梁承台、系梁施工图纸，包括墩台桩号、承台、桩系梁坐标、具体尺寸及标高等，检核无误后方可进行下一步工作。

(2 )整理桥梁承台、系梁的坐标整理成册，打印装订好以便于现场放样时查阅和检核。

2)技术准备(1)熟悉设计文件、研究核对设计图纸全面领会设计意图，熟悉并掌握桥梁的设计标准、结构和构造细节；检查核对设计图纸与其各组成部分之间有无矛盾或错误；在几何尺寸、坐标、高程、说明等方面是否一致，技术要求是否正确等，发现问题及时与监理协商。

(2)进一步调查分析原始资料施工前对施工现场进行实地勘察，收集原始数据。

主要调查项目如下：①原桥梁构造，各既有高速桥梁承台、系梁尺寸及位置。

②技术经济条件的调杳分析：调查当地可利用的地方材料、砂石料场、水泥生产厂家及产品质量、地方能源和交通运输、地方劳动力和技术水平、当地生活物质供应、可提供的施工用水用电条件、设备租赁、分包单位的力量和技术水平等状况。

灌 注 桩 有 许 多优 点 ，而 其 ～ 个 主 要 的 缺 点 就 是 施 工 过 程 出现 塌 孔 、 断 桩 等 事 故 的 几 率大 ，处理 困难，桩数 越多 ，事 故出现 的可 能 性 越 多 。一 般 中等 跨 径 的桥 梁 ，更 无 必 要 采 用 很 多 桩 组 成 的群 桩 基 础 。 原 来 是 ３ 排 桩 的 有 条 件 时 应 改 为 ２排 ，２排 的应 改 为单 排 ，宁 可 加 大 桩 径 和 桩 长 ，也 要 减 少 桩 数 ，最 后 作 到 一 个 墩 柱 一 根 桩 ，取 消 承 台 ，不 但 经 济 ，而 且 施 工 快 速 、事 故 率 大 大 降低 。
１、尽 量压 缩桩基数 目
尽量压 缩桩基 数 目，减 小承 台，直到桩基
与墩柱直 接连通 ，一柱通天 ，取消承 台。 目前 国 内灌 注 桩 基 的 设 计 和 施 工 技 术 都 大 大 地 发 展 了，直径 ３．５ｍ以上的实心或空心桩，长 １００ｍ 以 上 的 深 桩 ，都 属 常 见 ，那 种 细 而 短 的 群 桩 基 础 应 当逐 步 被 淘汰 。
４、增补桩基加 固法
在桩式 基础 的周 围补加 钻孔桩或 打人钢 筋混凝土 预制桩并 扩大原承 台 ，以此 提高基 础承载力 、增加基础 稳定性 。这种加 固法称 为 增 补 桩 基 加 固法 。 新 加 钻 孔 桩 真 增 补 桩 基 加 固 墩 付 基 础 增 补 打 人 桩 ；增 加 钻 孔 灌 注 桩 增 补 桩 基 法 加 固墩 台 基 础 的优 点 是 不 需 要 抽 水 筑 坝 等 水 下 旅 工 作 业 ， 且 加 固 效 果 显 著 。 加 固 原 有 盖 粱 时 ， 可 在 盖 梁 项 部 增 设 钢 筋 。 当桥 台垂直承 载力不足 时 ，～般 可在 台前增 加 一排 桩并浇 筑盖梁 ，以分担上 部结构传 来 的压 力 。打桩 时可利用 原有桥面 作脚手架 ， 在桥 台上 开洞插桩 。增浇 的盖梁可单 独受力， 也 可 联 结 在 ～ 起 ， 使 旧盖 梁 、 旧桩 及 新 桩 一 起 受 力 。

目录1设计任务书 (3)1.1设计目的 (3)1.2设计任务 (3)1.2.1设计资料 (3)122地质资料 (3)1.2.3材料 (4)1.2.4基础方案 (4)1.2.5计算荷载 (4)1.2.6设计要求 (6)1.3时间及进度安排 (6)1.4建议参考资料 (6)2设计指导书 (8)2.1拟定尺寸 (8)2.2荷载设计及荷载组合 (8)2.2.1荷载计算 (8)2.2.2桩顶荷载计算及桩顶荷载组合 (8)2.3桩基设计计算与验算 (10)2.3.1桩长确定及单桩承载能力验算 (10)2.3.2桩身内力及配筋计算 (11)2.3.3单桩水平位移及墩台水平位移验算 (12)3设计计算书 (13)3.1设计拟定尺寸 (13)3.2荷载计算及荷载组合 (13)3.3桩基设计计算与验算 (14)3.3.1承载能力极限状态荷载组合 (14)332正常使用极限状态荷载组合 (17)3.4桩基设计与验算 (20)3.4.1桩长与单桩承载力验算 (20)3.4.2桩的内力计算 (21)3.4.3桩身配筋计算 (24)4钢筋构造图 (29)4.1钢筋用量计算 (29)4.1.1纵筋用量计算 (29)4.1.2普通箍筋用量计算 (29)4.1.3横系梁主筋用量计算 (29)4.1.4横系梁箍筋用量计算 (29)4.1.5加劲箍筋用量计算 (29)4.1.6定位钢筋用量计算 (30)4.1.7伸入横系梁箍筋用量计算 (30)4.1.8钢筋总用量 (30)4.2配筋图 (30)4.3三视图 (30)4 参考文献311双柱式桥墩钻孔灌注桩设计任务书1.1设计目的：通过本课程设计，掌握承受竖向和水平力作用的单排桩 基础的设计与计算，对相应规范有一定的了解。

1.2设计任务：1.2.1设计资料：我国某公路桥墩采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如 下图所示。

其上部结构为28米钢筋混凝土装配式T 型梁桥, 桥面宽7米。

设计汽车荷载为公路-H 级。