桥梁桩基础设计计算部分
- 格式：docx
- 大小：884.70 KB
- 文档页数：25
下载文档原格式
合集下载
桥梁工程的桩基础
桩基础的构造
桩基础的概述
讨论
不同类型的桩基础 适用于那些情况？
桩基础的受力计算
摩擦系数f1 摩擦系数f2 摩擦系数f3 摩擦系数f4F直源自为D设计桩长承载力为δ
桩基础的施工
主要内容
沉入桩施工 灌注桩施工
沉入桩施工
❖ 锤击沉桩
施工流程图 （仅供参考）
场地清理
测量放样
桩机就位
吊桩
插桩 检 查 桩 位 锤击沉桩
❖静力压桩 静力压桩系采用静压力将桩压入土中，
即以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力。
怎么计算压桩阻力？
水中沉桩
❖主要通过搭设施工便桥、土岛和各类脚手架 组成的工作平台，进行水中沉桩作业。
❖主要有哪些方法？都有哪些特点？
先筑围堰后沉桩基法 先沉桩基后筑围堰法 用吊箱围堰修筑水中桩基法
灌注桩
❖灌注桩的分类
桩基础
LOGO
主要内容
1 桩基础的概述 2 桩基础的构造 3 桩基础的受力计算 4 桩基础的施工
桩基础的概述
❖什么是桩基础？ ❖为什么要用桩基础？ ❖桩基础的类型
按材料分为木桩、钢筋混凝土桩、预应力混 凝土桩及钢桩；按照制作方法分为预制桩和灌注 桩；按照施工方法分为沉入桩（包括锤击沉桩、 振动沉桩、射水沉桩、静力沉桩等）和灌注桩； 桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩 ；桩按 成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩和
最后一阶段锤击
抽检试验
运桩
沉入桩施工
❖锤击沉桩
主要沉桩设备：桩锤、桩架及动力装置。 施工要点有哪些？ 锤击沉桩的停锤控制指标？
沉入桩施工
❖振动沉桩
设计一下振动 沉桩的施工流程
施工过程要注意哪些？
桩基础工程量计算
桩基础工程量计算桩基础工程量计算是指根据设计要求和施工方案，对桩基础施工所需要的材料和工作量进行计算和估算的过程。
桩基础通常用于建筑物、桥梁、堤坝等工程的基础中，承受荷载并将荷载传递到地下的深层土体中。
以下是桩基础工程量计算的一般步骤和相关内容。
第一步：确定设计要求在进行桩基础工程量计算之前，首先需要确定设计要求，包括桩的类型、直径或截面尺寸、桩长、桩身和桩头的材料等。
这些设计要求将直接影响桩基础的工程量计算结果。
第二步：桩体积计算根据桩的类型和尺寸，计算桩的体积。
比如，对于圆柱形桩，可以通过计算桩的底面积和桩长来得到桩的体积。
对于其他形状的桩，可以使用相应的公式或几何方程进行计算。
第三步：桩身材料计算桩身材料的计算包括桩的钢筋和混凝土的计算。
根据桩的设计要求和施工方案，计算桩身钢筋的总长度和数量。
同时，根据桩的尺寸和设计强度要求，计算混凝土的用量。
第四步：桩头材料计算桩头材料的计算包括桩头的钢筋和混凝土的计算。
根据设计要求和施工方案，计算桩头钢筋的总长度和数量。
同时，根据桩头的尺寸和设计强度要求，计算混凝土的用量。
辅助工程量计算包括桩基础施工所需的其他材料和工作量的计算。
这些材料和工作量可能包括桩机的使用时间、土方量和回填材料的用量等。
第六步：计算总工程量和成本估算将以上各项工程量计算结果相加，得到桩基础施工的总工程量。
根据工程量计算结果和相关材料的价格，估算桩基础施工的成本。
以上是桩基础工程量计算的一般步骤和相关内容。
在实际工程中，还需要根据具体情况进行调整和细化。
同时，使用计算软件和工程测量仪器可以提高计算的准确性和效率。
桥墩桩基础设计计算书
基础工程课程设计一．设计题目：00某桥桥墩桩基础设计计算二．设计资料：某桥梁上部构造采用预应力箱梁。
标准跨径30m，梁长29.9m，计算跨径29.5m，桥面宽13m（10+2×1.5），墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动，下部结构为桩柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。
1、水文地质条件：河面常水位标高25.000m，河床标高为22.000m，一般冲刷线标高20.000m，最大冲刷线标高18.000m处，一般冲刷线以下的地质情况如下：（1）地质情况c（城轨）：2、标准荷载：（1）恒载桥面自重：N1=1500kN+8×10kN=1580KN；箱梁自重：N2=5000kN+8×50Kn=5400KN；墩帽自重：N3=800kN；桥墩自重：N4=975kN；扣除浮重：10*2*3*2.5=150KN（2）活载一跨活载反力：N5=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3kN·m；两跨活载反力：N6=5030.04kN+8×100kN；（3）水平力制动力：H1=300kN，对承台顶力矩6.5m；风力：H2=2.7 kN，对承台顶力矩4.75m3、主要材料承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m 3、γ‘=15kN/m 3(浮容重)，桩基采用C30混凝土，HRB335级钢筋；4、墩身、承台及桩的尺寸墩身采用C30混凝土，尺寸：长×宽×高=3×2×6.5m 3。
承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m 2，厚度初定2.5m ，承台底标高20.000m 。
拟采用4根钻孔灌注桩，设计直径1.0m ，成孔直径1.1m ，设计要求桩底沉渣厚度小于300mm 。
5、其它参数结构重要性系数γso =1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG =1.2，活载分项系数γQ =1.46、 设计荷载（1） 桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0m ×4.5m ×2.5m 初步拟定采用四根桩，设计直径1m ，成孔直径1.1m 。
桩基础的设计计算
Ed d I4x4 Z z qzxb1mzZb1 x
上式中：E、I——桩的弹性模量及截面惯矩
zx——桩侧土抗力zx=Cxz=mZxz，C为地基系数； b1——桩的计算宽度； xz——桩在深度z处的横向位移（即桩的挠度）。
将上式整理可得：
d4xz dZ4
mEb1I Zxz
0
（1）
或
d4xz dZ4
a5Zxz
0
式中：——桩—土变形系数，
5
mb 1
EI
从上式中不难看出：桩的横向位移与截面所在深度、桩的刚度（包括桩身材料和截面尺寸）
以及桩周土的性质等有关，是与桩土变形相关的系数。
式（1）为四阶线性变系数齐次常微分方程，在求解过程中注意运用材料力学中有关梁的 挠度xz与转角z、弯矩Mz和剪力Qz之间的关系即
将式（7）代入式（2）得
x z Q 3 E 0A x 0 IM 2 E 0B x 0 I A 1 B 1 (Q 2 E 0A 0 I M E 0 B 0 ) I M 2 E 0 C 1 I Q 3 E 0D 1
Q 3 E 0(A 1 I A x 0 B 1 A 0 D 1 ) M 2 E 0(A 1 I B x 0 B 1 B 0 C 1 )
2）当基础侧面为数种不同土层时，将地面或局部冲刷线以下hm深度内各土层的mi，根据换算前 后地基系数图形面积在深度hm内相等的原则，换算为一个当量m值，作为整个深度的m值。
3）桩底面地基土竖向地基系数Co为： C0=m0h
（二）单桩、单排桩与多排桩
单桩、单排桩：指在与水平外力H作用面相垂直的平面上，由单根或多根桩组成的单根（排） 桩的桩基础，如下图a）、b）所示，对于单桩来说，上部荷载全由它承担。
B 0 也都是Z的函数，根据Z值制
上式中：E、I——桩的弹性模量及截面惯矩
zx——桩侧土抗力zx=Cxz=mZxz，C为地基系数； b1——桩的计算宽度； xz——桩在深度z处的横向位移（即桩的挠度）。
将上式整理可得：
d4xz dZ4
mEb1I Zxz
0
（1）
或
d4xz dZ4
a5Zxz
0
式中：——桩—土变形系数，
5
mb 1
EI
从上式中不难看出：桩的横向位移与截面所在深度、桩的刚度（包括桩身材料和截面尺寸）
以及桩周土的性质等有关，是与桩土变形相关的系数。
式（1）为四阶线性变系数齐次常微分方程，在求解过程中注意运用材料力学中有关梁的 挠度xz与转角z、弯矩Mz和剪力Qz之间的关系即
将式（7）代入式（2）得
x z Q 3 E 0A x 0 IM 2 E 0B x 0 I A 1 B 1 (Q 2 E 0A 0 I M E 0 B 0 ) I M 2 E 0 C 1 I Q 3 E 0D 1
Q 3 E 0(A 1 I A x 0 B 1 A 0 D 1 ) M 2 E 0(A 1 I B x 0 B 1 B 0 C 1 )
2）当基础侧面为数种不同土层时，将地面或局部冲刷线以下hm深度内各土层的mi，根据换算前 后地基系数图形面积在深度hm内相等的原则，换算为一个当量m值，作为整个深度的m值。
3）桩底面地基土竖向地基系数Co为： C0=m0h
（二）单桩、单排桩与多排桩
单桩、单排桩：指在与水平外力H作用面相垂直的平面上，由单根或多根桩组成的单根（排） 桩的桩基础，如下图a）、b）所示，对于单桩来说，上部荷载全由它承担。
B 0 也都是Z的函数，根据Z值制
桥台桩基础设计计算书
.62cos(25.1 0) ＝22694.12 kN E Ax E A cos( ) 25060
作用点与基础底面的距离：
1 e y 9.5 3.17 m 3
水平方向土压力对基底形心轴的弯矩：
M ex E Ax e y 22694 .12 (3.17) 71940 .36kN m
台后填土自重引起的主动土压力:
EA
式中：
1 mH 2Ka B 2
； m ——墙后填土重度的加权平均值（ kN m3 ）
H ――土压力作用的高度； B ――土压力作用的宽度；
K a ――主动土压力作用系数。
土压力作用系数如下：
Ka ＝
cos2 ( m ) cos2 cos( ) 1 sin( ) sin( ) cos( ) cos( ) cos2 (25.1 0) cos2 0 cos(25.1 2 0) 1 sin(25.1 2 25.1) sin(25.1 0) cos(25.1 2 0) cos(0 0)
Quk Qsk Qpk u p qsik li q pk AP
桩侧土的极限侧阻力标准值如下： 中密卵石土层，取 qs1k =85kPa. 密实卵石土层，取 q s 2 k =90kPa。 桩的极限端阻力标准值如下： 密实卵石土层，取 q pk =2200kPa
Quk Qsk Qpk u p qsik li q pk AP
) 1,4 36445 .14 1.4 2250 1.4 13282 .92 o M ud 1.2 (14742 37800
=33773.292 kN.m 3、桥上无飞机，台后有飞机荷载
桩基础课程设计计算书
桩基础课程设计计算书桩基础是土木工程中非常重要的一部分，它承担着支撑建筑物的重要作用。
在设计桩基础时，需要进行一系列的计算和分析，以确保其稳定性和安全性。
本文将介绍桩基础课程设计计算书的内容，以及其中涉及的一些重要计算。
一、桩基础设计的背景和意义桩基础是一种常见的基础形式，主要用于承载建筑物的重力和水平力。
它通过将桩打入地下，利用桩与土壤之间的摩擦力和桩端的抗拔力来支撑建筑物。
桩基础的设计需要考虑土壤的性质、桩的类型和尺寸、荷载条件等因素。
二、桩基础设计计算书的内容1. 工程背景和设计要求：介绍工程的背景和设计的基本要求，包括建筑物的类型、土壤条件、设计荷载等。
2. 土壤力学参数的确定：确定土壤的力学参数，包括土壤的强度参数、变形参数等，这些参数将用于后续的计算。
3. 桩的类型和尺寸选择：根据土壤条件和设计荷载，选择合适的桩的类型和尺寸，包括钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩等。
4. 桩身的承载力计算：根据桩的类型和尺寸，计算桩身的承载力，考虑桩身与土壤的摩擦力和桩身的抗压能力。
5. 桩端的承载力计算：根据桩的类型和尺寸，计算桩端的承载力，考虑桩端的抗拔能力和桩端的摩擦力。
6. 桩基础的稳定性分析：对桩基础的稳定性进行分析，包括桩身的稳定性和桩端的稳定性，确保桩基础在不同荷载条件下的稳定性。
7. 桩基础的变形分析：对桩基础的变形进行分析，包括桩身的弯曲变形和桩端的沉降变形，确保桩基础在设计寿命内的变形满足要求。
8. 桩基础的设计优化：根据上述分析结果，对桩基础的设计进行优化，包括调整桩的类型和尺寸、增加桩的数量等，以提高桩基础的承载能力和稳定性。
三、桩基础设计计算书的重要性桩基础设计计算书是桩基础设计的重要依据，它包含了桩基础设计的各个环节的计算方法和结果。
通过桩基础设计计算书，可以评估桩基础的承载能力和稳定性，指导工程的施工和监测，确保工程的安全性和可靠性。
四、桩基础设计计算书的应用桩基础设计计算书广泛应用于土木工程领域，包括建筑物的基础设计、桥梁的基础设计、码头的基础设计等。
桥梁桩基础设计计算部分
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)γ0－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，安全等级一级、二级、三级，分别为、和；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；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＝；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＝；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。
桥梁高桩承台式摩擦桩基础设计计算
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。
桩基础设计计算
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。
桥梁桩基础计算
桩长计算一、计算参数根据XXX桥《岩土工程勘察报告》取如下参数：（1）桩长埋入黄土地基容许承载力[б0]黄土：[б0]=164KPa（2）钻孔桩桩周的摩阻力标准值τi黄土：τi =80KPa桩长验算例：1号桥墩二、上部和下部荷载（1）上部荷载支点最大反力：中梁：949 kN；边梁：893 kN每个桥墩上部荷载为2*949+2*893=3684kN（2）单个桥墩下部结构自重盖梁N1=26*22.1=574.6kN墩柱N2=26*2*16.78*3.1416*0.75*0.75=1541.9kN系梁N3=26*7.49=194.7kN承台N3=26*88.2=2293.2kN桩基N5=26*4*L*3.1416*0.75*0.75=183.8LkN 桩基取自重的一半计算91.9LkN每个桩基承受的荷载为1/4* 51N N+3684/4=1/4*(574.6+1541.9+194.7+2293.2+91.9L)+3684/4= 1151.1+23L+921=2072.1+23L（kN）二、桩基轴向受压承载力容许值[Ra]按照《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-2007中5.3.3条 摩擦桩单桩轴向受压承载力容许值：[][][])3(21a 22001-+=+=∑=h k f m q q A l q u R a r n i r p i ik γλ 其中r q =0.7*0.7*（164+1.5*18*（L-3）=13.23L+40.67则单桩轴向受压承载力容许值[Ra]=1/2*4.71*（80*L ）+3.1416*0.75*0.75*（13.23L+40.67）=211.8L+71.9三、结论当N<[Ra]，桩长满足设计要求。
即2072.1+23L <211.8L+71.9L>10.6桩顶至冲刷线5m根据甘肃地区地震区带划分，本桥址地处青藏北部地震区南北地震带兰州—通渭地震亚带，桥址地震动峰值加速度为0.2g ，为8度区，加之桥址处为饱和黄土地质，地质情况较差，建议采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径1.5m,桩长30m 。
桥梁桩基承载力计算范例(桥梁地基基础规范、路桥施工技术手册两种方法)
查地勘右表 查地勘见右表
3
地勘及桥型5-1剖面
层号 1
土名 粉质黏土
2
碎石土
3 强风化粉砂质泥岩
4 中风化粉砂质泥岩
合计
地勘及桥型5-1剖面
厚度 1.5
qi极限摩阻力 （Kpa） 50
2.4Βιβλιοθήκη 502.5909.81
/
16.2
备注 土层 岩层
单桩轴向受压容许承载力（KN）
序
号 公式
说明
计算式（KN）
基本参数信息
桩的直径（M） 桩的周长（M） 桩的面积（M2） 设计桩长（M）
2.000 6.283 3.142 16.200
C1端阻发挥系数（0.6）折减系数0.75
0.450
Ap桩端截面积（㎡） frk桩端岩石饱和抗压强度标准值（KPa）
u 各土层或岩层部分的周长（m） m 岩层的层数
C2i 第i层岩层侧阻发挥系数（0.05）折减系数0.75 hi桩嵌入岩层部分的厚度（m）
frki第i层岩石饱和抗压强度标准值（KPa） &s 覆盖土层的侧阻力发挥系数
3.142 2150.000
6.283 1.000 0.038 9.810 2150.000 0.800
li各土层的厚度（m）查 桥型布置图 坡面土层 qik 各土层的侧阻力标准值（KPa）
n 土层的层数（土层、强风化、全风化）
一
3039.49
二
4969.57
土层1
188.50
三
土层2
301.59
土层3
565.49
四
9064.63
桩基础设计计算
N Q M
桩的挠曲变形曲线
Q N M Q
x1
M
N
1
s
o
地面或局 部冲刷线 x
地面或局 部冲刷线
土的横向抗力
y
y
图 4-2
单桩的受力和变形
图 4-3
横向受力桩和轴向受力桩
2．群桩基础 群桩基础即包含多根桩的基础，其力学计算模式可表示为图 4-4。由于承台板的刚度一 般都远大于桩的刚度， 桩与承台的联结也大多处理为刚性， 故可将桩基视为一个带有刚性承 台板的超静定刚架。 又由于桥梁桩基中桩的布置一般都比较规则， 往往具有一个或两个竖直 对称面， 当外力也可简化为作用于对称面内的等效力系时， 桩基便可简化为平面刚架进行计 算。 群桩基础的计算要比单桩复杂得多， 须先求解刚架的整体位移和桩顶内力， 然后才能求 解桩身的内力并进行相关检算。 在进行刚架的位移计算时， 通常以采用结构力学中的位移法 最为简便，因为对于具有刚性承台的平面刚架，用位移法求解时的独立未知数只有三个，故 比采用力法方便得多。
第二节
单桩的横向位移和桩身内力计算
本节讨论单桩桩顶作用横向外力（剪力和弯矩） ，并考虑土的横向抗力时，桩的横向位 移和桩身内力计算方法， 这在桩基分析中是一个基本课题。 由于需要考虑桩侧土体的弹性抗 力，故本节先介绍横向抗力的计算，然后再介绍桩的位移和内力计算方法。 另外需要指出， 本节介绍的方法虽然是以桩为分析对象， 但实际上对于具有类似力学特 征的深基础，如沉井、管柱和地下连续墙等也是适用的。 一、桩侧土体的横向扰力
1．单桩（含单排桩桩基） 由单根桩构成的桩基， 或由与水平外力相垂直的平面内的 n 根桩构成的单排桩桩基 （图 4-1） ，且承台为刚性，外力作用在桩基对称面上时，各桩的受力情况相同，故上述两种情况 的力学计算模式均如图 4-2 所示。通常，在计算时又进一步将其分解为横向受力情况和轴向 受力情况，如图 4-3。为方便分析，具体计算时认为作用在桩顶的横向力（剪力和弯矩）主 要使桩发生横向位移和挠曲， 计算时考虑桩侧土的横向抗力， 而轴向力主要使桩产生轴向位 移。桩身内力也分别按这两种受力情况进行计算。
桩的挠曲变形曲线
Q N M Q
x1
M
N
1
s
o
地面或局 部冲刷线 x
地面或局 部冲刷线
土的横向抗力
y
y
图 4-2
单桩的受力和变形
图 4-3
横向受力桩和轴向受力桩
2．群桩基础 群桩基础即包含多根桩的基础，其力学计算模式可表示为图 4-4。由于承台板的刚度一 般都远大于桩的刚度， 桩与承台的联结也大多处理为刚性， 故可将桩基视为一个带有刚性承 台板的超静定刚架。 又由于桥梁桩基中桩的布置一般都比较规则， 往往具有一个或两个竖直 对称面， 当外力也可简化为作用于对称面内的等效力系时， 桩基便可简化为平面刚架进行计 算。 群桩基础的计算要比单桩复杂得多， 须先求解刚架的整体位移和桩顶内力， 然后才能求 解桩身的内力并进行相关检算。 在进行刚架的位移计算时， 通常以采用结构力学中的位移法 最为简便，因为对于具有刚性承台的平面刚架，用位移法求解时的独立未知数只有三个，故 比采用力法方便得多。
第二节
单桩的横向位移和桩身内力计算
本节讨论单桩桩顶作用横向外力（剪力和弯矩） ，并考虑土的横向抗力时，桩的横向位 移和桩身内力计算方法， 这在桩基分析中是一个基本课题。 由于需要考虑桩侧土体的弹性抗 力，故本节先介绍横向抗力的计算，然后再介绍桩的位移和内力计算方法。 另外需要指出， 本节介绍的方法虽然是以桩为分析对象， 但实际上对于具有类似力学特 征的深基础，如沉井、管柱和地下连续墙等也是适用的。 一、桩侧土体的横向扰力
1．单桩（含单排桩桩基） 由单根桩构成的桩基， 或由与水平外力相垂直的平面内的 n 根桩构成的单排桩桩基 （图 4-1） ，且承台为刚性，外力作用在桩基对称面上时，各桩的受力情况相同，故上述两种情况 的力学计算模式均如图 4-2 所示。通常，在计算时又进一步将其分解为横向受力情况和轴向 受力情况，如图 4-3。为方便分析，具体计算时认为作用在桩顶的横向力（剪力和弯矩）主 要使桩发生横向位移和挠曲， 计算时考虑桩侧土的横向抗力， 而轴向力主要使桩产生轴向位 移。桩身内力也分别按这两种受力情况进行计算。
某一级公路桥梁桩基设计计算书
某⼀级公路桥梁桩基设计计算书设计论⽂关键字：设计桩基第1章1.1设计资料1.1.1⼯程概况该桥梁系某I级公路⼲线上的中桥（单线），线路位于直线平坡地段。
该地区地震烈度较低，不考虑地震设防问题。
桥梁及桥墩部分的设计已经完成，桥跨由4孔30m预应⼒钢筋混凝⼟梁组成。
1.1.2 ⼯程地质和⽔⽂地质河床标⾼为78.32，桩顶与河床平齐，⼀般冲刷线标⾼为75.94 m，局部冲刷线标⾼为73.62 m。
τ= kPa；地基⼟为中密砂砾⼟，地基⼟⽐例系数m＝10 000 kN/m4；地基⼟极限摩阻⼒60[f]＝430 kPa,内摩擦⾓Φ＝20o，⼟的密度r' = 11. 80 kN/m2（已考虑浮⼒）地基容许承载⼒ao1.1.3．荷载情况．桥墩为单排双柱式，上部结构为30 m预应⼒钢筋混凝⼟T梁，桥⾯净宽9m＋2×0.75 m,设计汽车荷载为公路I级，⼈群荷载标准值为3.0kN/m2。
以顺桥向计算，计得⾄盖梁顶的各作⽤值见表1。
根据表1，经计算求得作⽤⼀根桩顶荷载为：双跨结构重⼒ P1=1467.40kN盖梁⾃重反⼒ P2=264.00kN⼀根墩柱⾃重 P3=165.32kN系梁⾃重反⼒ P4=66.90kN每⼀延⽶桩重 q=25.91kN/m(已考虑浮⼒)两跨双列汽车荷载反⼒ P5=1184.24kN(考虑横桥向偏⼼影响，计算桩长⽤，取⼤值)两跨⼈群荷载反⼒ P6=66.89kN单跨双列汽车荷载反⼒P7=280.50kN(考虑横桥向偏⼼影响，计算内⼒⽤，取⼩值)单跨⼈群荷载反⼒P8=32.21kN单跨双列汽车荷载弯矩 M1=243.67kN*m单跨⼈群荷载弯矩M2=13.18kN*m⽔平制动⼒H1=81.9kN风⼒⽔平⼒H2=9.5kN1.2 设计依据1．中华⼈民共和国交通部部标准．公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）.⼈民交通出版社，20072．中华⼈民共和国铁道部标准．铁路桥涵地基基础设计规范，TBJ2－993．赵明华主编，徐学燕副主编．基础⼯程．⾼等教育出版社，20034．李克钏主编，罗书学副主编．基础⼯程．中国铁道出版社，20005．王晓谋主编，基础⼯程．⼈民交通出版社，2005第2章⽅案设计2.1⽅案⽐选(1)对刚性扩⼤基础基础在外⼒（包括基础⾃重）作⽤下，基底的地基反⼒为，此时基础的悬出部分a-a断⾯左端，相当于承受着强度为的均布荷载的悬臂梁，在荷载作⽤下，a-a断⾯将产⽣弯曲拉应⼒和剪应⼒。
桥梁桩基础计算书资料
桥梁桩基础课程设计桥梁桩基础课程设计一、恒载计算（每根桩反力计算）1、上部结构横载反力N1 N1=12⨯2350=1175kN 2、盖梁自重反力N2 N2=12⨯350=175kN 3、系梁自重反力N312⨯25 ⨯3.5 ⨯0.8 ⨯1=35kN 4、一根墩柱自重反力N4KN N 94.222)1025(5.01.5255.0)1.54.13(224=-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-=ππ（低水位）KN N 47.195255.08.4155.06.8224=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=ππ （常水位）5、桩每延米重N5（考虑浮力） m KN N /96.16152.1425=⨯⨯=π二、活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力⑴、公路二级：7.875/k q kN m = 193.2k P kN =Ⅰ、单孔布载 55.57822.1932875.74.24=⨯+⨯=）（R Ⅲ、双孔布载 24.427.875(193.2)2766.3082R k N⨯⨯=+⨯= （2）、人群荷载Ⅰ、单孔布载 113.524.442.72R kN =⨯⨯=Ⅲ、双孔布载 23.524.485.4R k N =⨯=q —人群荷载集度 l —跨径 2、柱反力横向分布系数ϕ的计算 柱反力横向分布影响线见图5。
70.50.51图5图5⑴、汽车荷载汽ϕ ()111.1670.7670.4780.078 1.24522q η=∑=+++=⑵、人群荷载人ϕ =1.33 三、荷载组合1、计算墩柱顶最大垂直反力R 组合Ⅰ：R= 恒载 +（1+u ）汽ϕ∑i i y P +人ϕql= 1175+175+（1+0.2）⨯1.245⨯766.308+1.33⨯85.4 =2608.45kN （汽车、人群双孔布载）2、计算桩顶最大弯矩⑴、计算桩顶最大弯矩时柱顶竖向力 R= 1N +2N +（1+u ）汽ϕ∑i i y P + 人ϕql 21= 1175+175+1.2⨯1.245⨯578.55+1.33⨯42.7= 2271.14kN （汽车、人群单孔布载）⑵、计算桩顶（最大冲刷线处）的竖向力0N 、水平力0Q 和弯矩0M0N = max R +3N + 4N （常水位）= 2608.45+35+195.47=2838.92 kN0Q = 1H + 1W + 2W= 22.5+8+10=40.5 kN0M = 14.71H + 14.051W + 11.252W + 0.3活max R= 14.7⨯22.5+14.05⨯8+11.25⨯10+0.3⨯(2608.45-1175-175) = 933.185kN.m活max R ——组合Ⅰ中活载产生的竖向力。
公路桥梁桩基础课程设计任务书(桩柱式桥墩,含计算书)
公路桥梁桩基础课程设计任务书(桩柱式桥墩,含计算书)桥梁桩基础课程设计任务书一、桩基础课程设计资料该公路桥梁采用桩柱式桥墩，预计尺寸如下图1所示。
桥面宽7米，两边各0.5米人行道。
设计荷载为公路Ⅱ级，人群：3.5kN/m2.1、桥墩组成该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。
桩径采用φ=1.2m，墩柱直径采用φ=1.0m。
桩底沉淀土厚度t=(0.2~0.4)d。
局部冲刷线处设置横系梁。
2、地质资料标高25m以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为：容量γ=18.5kN/m3，土粒比重G=2.70g/cm3，天然含水量ω=21%，液限ωl=22.7%，塑限ωp=16.3%。
标高25m以下桩侧及桩底土均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容量γ=19.5kN/m3，土粒比重G=2.70g/cm3，天然含水量ω=17.8%，液限ωl=22.7%，塑限ωp=16.3%。
3、桩身材料桩身采用25号混凝土浇注，混凝土弹性模量Eh=2.85×104MPa，所供钢筋有Ⅰ级钢和Ⅱ级钢。
4、计算荷载1）一跨上部结构自重G=2350kN；2）盖梁自重G2=350kN；3）局部冲刷线以上一根柱重G3应分别考虑最低水位及常水位情况；4）公路Ⅱ级：双孔布载，以产生最大竖向力；单孔布载，以产生最大偏心弯矩。
支座对桥墩的纵向偏心距为b=0.3m（见图2）。
计算汽车荷载时考虑冲击力。
5）人群荷载：双孔布载，以产生最大竖向力；单孔布载，以产生最大偏心弯矩。
6）水平荷载（见图3）制动力：H1=22.5kN（4.5）；盖梁风力：W1=8kN（5）；柱风力：W2=10kN（8）。
采用常水位并考虑波浪影响0.5m，常水位按45m计，以产生较大的桩身弯矩。
W2的力臂为11.25m。
活载计算应在支座反力影响线上加载进行。
支座反力影响线见图4.5、设计要求确定桩的长度，进行单桩承载力验算。
桥梁桩基础课程设计计算书一、恒载计算（每根桩反力计算）在进行恒载计算时，需要计算上部结构横载反力N1、盖梁自重反力N2、系梁自重反力N3、一根墩柱自重反力N4以及桩每延米重N5.其中，需要考虑浮力对桩每延米重的影响。
公路桥梁桩基础课程设计任务书(桩柱式桥墩,含计算书)
桥梁桩基础课程设计任务书1、桥墩组成：该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。
桩径采用φ=1.2m ，墩柱直径采用φ=1.0m 。
桩底沉淀土厚度t = (0.2~0.4)d 。
局部冲刷线处设置横系梁。
2、地质资料：标高25m 以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为：容量γ=18.5kN /m 3，土粒比重G=2.70g/3cm ，天然含水量%21=ω，液限%7.22=l ω，塑限%3.16=p ω。
标高25m 以下桩侧及桩底土均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容量γ=19.5kN /m 3，土粒比重G=2.70g/3cm ，天然含水量%8.17=ω，液限%7.22=l ω，塑限%3.16=p ω。
3、桩身材料：桩身采用25号混凝土浇注，混凝土弹性模量αMP E h 41085.2⨯=，所供钢筋有Ⅰ级钢和Ⅱ级纲。
4、计算荷载⑴ 一跨上部结构自重G=2350kN ；⑵ 盖梁自重G 2=350kN⑶ 局部冲刷线以上一根柱重G 3应分别考虑最低水位及常水位情况；⑷公路Ⅱ级 ：双孔布载，以产生最大竖向力； 单孔布载，以产生最大偏心弯矩。
支座对桥墩的纵向偏心距为3.0=b m （见图2）。
计算汽车荷载时考虑冲击力。
⑸ 人群荷载：双孔布载，以产生最大竖向力； 单孔布载，以产生最大偏心弯矩。
⑹ 水平荷载（见图3）制动力：H 1=22.5kN （4.5）；盖梁风力：W 1=8kN （5）；柱风力：W 2=10kN （8）。
采用常水位并考虑波浪影响0.5m ，常水位按45m计，以产生较大的桩身弯矩。
W2的力臂为11.25m。
活载计算应在支座反力影响线上加载进行。
支座反力影响线见图4。
2、桩基础配筋图3、桩基础钢筋数量表桥梁桩基础课程设计计算书一、恒载计算（每根桩反力计算）1、上部结构横载反力N1N1=1/2*G1=1/2*2000(30/20)^1.2=1626.7KN2、盖梁自重反力N2221135017522N G kN=⨯=⨯=3、系梁自重反力N331(0.71)(11) 3.325292N kN =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=(?)4、一根墩柱自重反力N4低水位：()22411258.32510 5.1223.8544N kNππ⨯⨯=⨯⨯+-⨯⨯=常水位：()2241125 4.825108.6196.9144N kNππ⨯⨯=⨯⨯+-⨯⨯=5、桩每延米重N5（考虑浮力）()25 1.22510116.964N kN π⨯=-⨯⨯=二、活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力⑴、公路II 级：7.875/k q kN m =，193.5k p kN =Ⅰ、 单孔布载 1290.76R kN =Ⅲ、双孔布载 2581.52R kN =⑵、人群荷载ϕ人=1.33三、荷载组合1、计算墩柱顶最大垂直反力R组合Ⅰ：R= 恒载 +（1+u ）汽ϕ汽车+ 人ϕ人群 （汽车、人群双孔布载）1175175(10.3) 1.25581.521 1.33 3.524.42408.55R kN =+++⨯⨯⨯+⨯⨯=2、计算桩顶最大弯矩⑴、计算桩顶最大弯矩时柱顶竖向力组合Ⅰ：R= 1N +2N +（1+u ）汽ϕ∑i i y P + 人ϕql 21（汽车、人群单孔布载）11175175 1.3 1.25290.761 1.33 3.524.41879.282R kN =++⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⑵、计算桩顶（最大冲刷线处）的竖向力0N 、水平力0Q 和弯矩0M0N = max R +3N + 4N （常水位）2408.5529196.912631.71kN=++=0Q = 1H + 1W + 2W 22.581040.5kN=++= 0M = 14.71H + 14.051W + 11.252W + 0.3活max R=()14.722.514.05811.25100.32408.551175175873.22kN m⨯+⨯+⨯+⨯--=⋅活max R ——组合Ⅰ中活载产生的竖向力的较大者。
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：5659.4NKN =∑、298.8HKN =∑、3847.7MKN m =∑g恒载及二孔活载时：6498.2NKN =∑。
桩（直径1.0m ）自重每延米为：21.01511.78/4q KN m π⨯=⨯=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)}2h i i N p U l m A k h τλσγ==++-∑当两跨活载时：8073.213.311.7811.7842h 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22202021211.15 3.6,0.485,0.740.9, 6.0,[]550,12/40,120,a a a u m A m m K Kp KN m Kp Kp ππλσγττ⨯=⨯==========1[] 3.16[2.740( 2.7)120]0.700.90.7852[550 6.012( 3.33)]2057.17 5.898.78k p h h N h m=⨯⨯+-⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+-==+∴= 现取h=9m ，桩底标高为26.2m 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桥梁桩基础设计计算部分Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998一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)γ0－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，安全等级一级、二级、三级，分别为、和；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=；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＝；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＝,但风荷载的分项系数取γQ1＝；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。
S Q1k、S Q1d－汽车荷载效用含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；φc－在作用效应组合中，除汽车荷载效应效应（含汽车冲击力、离心力）以外其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取；当除汽车荷载（含汽车冲击力、离心力）以外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取；尚有三种可变作用组合时，其组合系数取；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时取。
（2）偶然荷载。
永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。
偶然作用的效应分项系数取与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。
地震作用标准值及其表达式按现行《公路工程抗震设计规范》中的规定采用。
表1-1 永久作用效应的分项系数6水的浮力117基础变位作用混凝土和垢土结构钢结构11永久荷载主要考虑桩基础上部结构的自重荷载，其他形式的永久作用如砼收缩作用等可忽略。
计算简式如下：永久荷载=预应力T型梁重+盖梁重+系梁重+墩身重(1-3)钢筋与混凝土的比例小于3％，不考虑钢筋的重量。
1 T梁自重——单位体积重26KN/m3G T梁=×26=2 墩身重——单位体积重24KN/m3，则：墩身体积×/4×=墩身重量G墩身=24×= KN3 盖梁重——单位体积重24KN/m3体积:V1=××2=V2= ××2)/2××2=V3=2×××2=盖梁体积V改良体积= V1 +V2 +V3=++=24×=4 系梁重——单位体积重24KN/m3系梁体积V系梁体积=××= m3系梁重量G系梁=24×= KN5 桥面铺装——单位体积重26KN/m3桥面铺装体积V桥面铺装= m3；G桥面铺装=×26= KN6 防撞墙——单位体积重24KN/m3；防撞墙体积V防撞墙=；G防撞墙=×24= KN作用在墩身底面总的垂直永久荷载为：G= G T梁/2+G墩身+G盖梁/2+G系梁/2+G桥面铺装/2+G防撞墙/2=2++2+2+2+2= KN可变荷载为高速公路桥梁,可变荷载主要考虑汽车荷载、汽车冲击力、汽车制动力(风荷载，流水荷载，温度荷载等均可忽略)几个方面。
(1) 汽车荷载计中汽车荷载采用2车道荷载进行分析，由于汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004,车道荷载计算图示如下:P k一集中荷载标准值 q k一均布荷载标准值据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004,公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为q k=m标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，P k=180 KN；算跨径等于或大于50m时，P k=360KN；桥梁计算跨径在5m~50m之间时P k值采用直线内插求得。
计算剪力效应时，上述集中荷载标准值P k应乘以的系数。
P k=180+180/45×（30-5）=280KNq k = (KN / m )计算剪力效应时集中荷载标准值Pk乘以；汽车荷载P k=280×+×30=651 KN(2)汽车冲击力据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
冲击系数μ可按下式计算：f表示结构基频（HZ）；当f＜时，μ=；当f＞14HZ时，μ=；当≤f≤14 HZ时，μ=；汽车冲击力=汽车荷载×μ此桥的频率f=4HZ,带入式中，故u＝；则汽车冲击力N1=651×= KN(3)汽车制动力一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按规范规定的车道荷载标准值在加载长度上计算以总重力的10%计算，但公路—Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。
10%的总重力=322 KN＞165KN；取汽车制动力N2=322 KN；由以上计算可变荷载可归纳列入下表：汽车荷载(KN)汽车冲击力（KN）汽车制动力(KN)可变荷载651322本合同段区内50年超越概率10%的地震动峰值加速度小于，地震动反应谱特征周期小于，对应地震基本烈度小于Ⅵ度，故地震力可不进行计算。
上部荷载总算据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004；（1-4）其中：γ0=；γQj=；S Q1=；竖向荷载P V=×（×+×(651++322)）=横向荷载P H=322×=弯矩=竖向荷载(KN)水平荷载(KN)弯矩()工程地质介绍总体上桥位区内地形变化较大，相差高度大，桥位覆盖层厚度小，下伏基岩为花岗岩，岩石风化强烈，全风化层厚度大，最大厚度将近30米，该层在水的作用下岗地边坡坡面抗冲刷能力差，洼地内上部承载力偏低，桥位中风化基岩埋深大，且受地域地质影响，中风化花岗岩岩体破碎，桥位洼地内地下水位埋深浅，中风化基岩虽破碎，但饱和单轴抗压强度高，可作为桩基的持力层。
基础类型的选择选择桩基础是,根据设计要求和现场的条件,并考虑各种不同情况,包括荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、料具的用量价格（包括料具的数量）、施工难易程度、物质供应和交通运输条件以及施工条件等等，经过综合考虑后对以下四个可能的基础类型，进行比较选择，采用最佳方案高承台桩基础。
本设计桩基础,因为有很好的承载力的持力层,按柱桩进行设计计算。
浅基础：建筑物的浅平基多用砖、石、混凝土或钢筋混凝土等材料组成，因为材料的抗拉性能差，截面强度要求较高，埋深较小，用料省，无需复杂的施工设备，因而工期短，造价低，但只适宜于上部荷载较小的建筑物。
低承台：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，航运繁忙或有强烈流水的河流。
位于旱地、浅水滩或季节性河流的墩台，当冲刷不深，施工排水不太困难时，选用低承台桩基有利于提高基础的稳定性。
高承台：由于承台位置较高或设在施工水位以上，可减少墩台的坞工数量，可避免或减少水下施工，施工较为方便，且经济。
高桩承台基础刚度较小，在水平力的作用下，由于承台及桩基露出地面的一段自由长度周围无土来共同承担水平外力，桩基的受力情况较为不利，桩身的内力和位移都将大于低承台桩基，在稳定性方面也不如低承台桩基。
沉井：沉井基础占地面积小，施工方便，对邻近建筑物影响小，沉井内部空间还可得到充分利用。
沉井法适用于地基深层土的承载力大，而上部土层比较松软，易于开挖的地层。
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)的规定,选钻孔桩、钻（挖）孔桩适用于各类土层（包括碎石类土层和岩石层）。
一般情况下桩基础设计需经过以下步骤：（1）通过环境条件、结构荷载条件、地质施工条件、经济条件等确定桩型；（2）确定基桩几何尺寸；（3）确定桩数及平面布置；（4）验算桩身结构强度。
本设计根据实际情况做出以下计算。
桩基础的设计(1)桩身设计1.桩材选择：根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。
2.桩径：初步选定桩径为。
3.桩长：由于设计桩为端承桩，根据（JTJ024-85.《公路桥涵与基础设计规范》第条）；当河床岩层有冲刷时，桩基须嵌入基岩，按桩底嵌固设计，其应嵌入基岩的深度按下式计算；圆形桩：（2-1）——在基岩顶面处的弯矩()；——桩嵌入基岩中（不计风化层）的有效深度不得小于；——天然湿度的岩石单轴极限抗压强度（kpa）；——钻孔桩的设计直径（m）；——系数，根据岩层侧面构造而定，节理发达的取小值，节理发达的取大值；h==故设计嵌入深度h=；4.验算单桩承载力；根据（JTJ024-85.公路桥涵与基础设计规范第条）；支撑在基岩上或嵌入基岩内的钻（挖）孔桩、沉桩、和管桩的单桩轴向受压容许承载力可按下式计算；(2-2) 单桩轴向受压允许承载力(KN)；天然湿度的岩石单轴极限抗压强度（Kpa）；桩嵌入基岩深度（m）；U——桩嵌入基岩部分的横截面周长（m），对于钻孔桩和管桩按设计直径采用；A——桩底横截面面积（m2），对于钻孔桩和管桩按设计直径采用；根据清孔情况，岩石的破碎程度等因素而定的系数，按下表2-1取用；条件C1C2良好的一般的较差的122 对于钻孔桩，系数C1、C2值可降低20%采用；取C1=0. 4×=；C2=×=；将各系数值统计到下表2-2；表2-2 承载力公式系数表C 1C 2（Kpa ） ()(m)(m)35000[p]=×+×× ×35000= 满足上部荷载的要求；沉降计算根据简化法计算单桩沉降量，即在竖向工作荷载作用下，单桩沉降S 由桩身压缩变形和桩端土的压缩变形组成，本设计为端承桩，故计算公式为：(2-3)式中：N ——作用于桩顶的竖向压力（KN ），桩自重对没有影响，所以不考虑桩身自重；E ——桩身材料的受压弹性模量（Mpa ）,取×104 Mpa ； l ——桩的长度（m ），实际桩长为+=；——桩底处岩层的竖向抗力地基系数，根据(JTG -63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范 》表取值，即在表2-3中取值； A ——桩的横截面面积；表2-3 岩石地基抗力系数C 0编号 （Kpa ） C o （KN/m 2）11000 3000002 不小于25000335000注：R a 为岩石的单轴饱和抗压强度标准值；对于无法进行饱和的试样，可采用天然含水量单轴抗压强度标准值；当1000＜R a ＜25000时，可用直线内插法确定C o 。