桩长计算表
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一、桩基的类别针对界溪段桥梁下部构造施工图中存在两类桩:端承桩和摩擦桩。
端承桩:桩基自身重及桩顶以上荷载由桩端持力层承受。
摩擦桩:桩基自身重及及桩顶以上荷载由桩基周身与岩土摩擦阻力承受。
二、单桩基桩长理论计算公式及相关参数表1、摩擦桩单桩承载力容许值计算公式:[Ra]=(1/2)*u*∑Qik*l i+Ap*QrQr=m0*K*[f ao]+k2*R*(h-3)式中:[Ra]——单桩轴向受压承载力容许值(KN),桩身自重与置换土重(当自重计入浮力时置换土重也计入浮力)的差值作为荷载考虑;u——桩身周长(m)Ap——桩端截面面积(㎡)n——土的层数(注:公式中未写出)Li——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度(m),扩孔部分不计;Qik——与Li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值(kPa),宜采用单桩摩阻力实验确定,当无实验条件时按表5.3.3-1选用;Qr——桩端处土的承载力基本容许值(kPa),当持力层为砂石、碎石土时,若计算值超过下列值,宜采用:粉砂1000kP;细砂1150kP;中砂、粗砂、砾砂1450kP;碎石土2750kP;[f ao]——桩端处土的承载力基本容许值(kPa),按《公路桥涵地基及基础设计规范》第3.3.3条确定;h——桩端的埋置深度(m),对于有冲刷的桩基,埋深由一般冲刷线起算;对无冲刷的桩基,埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线算起;h的计算值不大于40m,当大于40m时,按40m计算;k2——容许承载力随深度的修正系数,根据桩端处持力层土类按《公路桥涵地基及基础设计规范》3.3.4选用;K——桩端以上各土层的加权平均重度(kN/m3),若持力层在水位以下且不透水时,不论桩端以上土层的透水性如何,一律取饱和重度;当持力层透水时,则水中部分土层取浮重度;R——修正系数,按表5.3.3-2选用;m0——清底系数,按表5.3.3-3选用。
表5.3.3-1 钻孔桩桩侧土的摩阻力标准值Qik注:挖孔桩的摩阻力标准值可参照本表采用。
桩长计算基本情况:省道327线在穿越大河时,桥位处于改线段,拟修建一座7-16米桥梁。
桥面宽净-11米,路线中心线与流水中心线成90度夹角。
上部结构采用预应力空心板,下部为双柱式灌注桩。
载重标准公路--Ⅰ级。
一、恒载计算:1-16米 1、上部构造(一孔)(1)空心板自重:12×6.72×25=2016KN(2)桥面铺装自重:砼:0.1×11×16×25=440KN 沥青砼:0.05×11×16×23=202.4KN (3)护栏:6.39×25=160KN 上部构造总重2818.4KN 2、下部构造:(1)盖梁自重:21.8×26=566.8KN(2)立柱自重:π/4×1.2×4×25=113KN (3)灌注桩(直径1.5米)自重每延米q=π/4×1.5×1.5×(25-10)=26.5KN (扣除浮力),假设桩的长度为H ,一根立柱承受的恒载之和为: (2818.4+566.8)/2+113+26.5H=1825+26.5H 二、活载计算: 1、车道荷载一列车一个排架受力作RB (桥墩处)的影响线,根据规范,对车道荷载布载,如图(1):y=1(R )图(1)p kRBmax =pK+∑qK ωi =222+15.5×10.5=385KN 桥墩梁按二列车布载:绘制单桩荷载横向影响线,最不利荷载布置如右 图(2)所示:2.1 6.8 2.10.9711.2350.77910.515图(2)poq=1/2∑piyi=1/2×385=192.5KN单桩受力=192.5×(1.235+0.971+0.779+0.515)=674KN冲击系数u=0.3-0.3×11/40=0.218计入冲击力受力=674×(1+u)=674×1.218=821KN即单桩承载为P=1825+26.5H+821=2646+26.5H三、桩长计算钻孔灌注桩容许承载力[P]=1/2(ULτp+AσR)U─桩的周长(m),按成孔直径计算D=1.5+0.05=1.55mU=1.55×π=4.87L─桩的局部冲刷线以下的有效长度(m)A─桩底横截面积 (m ) A=0.75×π=1.77τp─桩壁土的平均极限摩阻力(KPa) τp=1/L∑τiliσR─桩尖处土的极限承载力(KPa),可按下列公式计算:σR=2moλ{[σo ]+k2γ2(h-3)}[σo ]─桩尖处土的容许承载力(KPa)h─桩尖的埋置深度。
7#筏板持力层位于2-2土层正方形布桩CFG桩ZK108 d=500.000 耕植土淤泥0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.5000.5001.2501.2501.0001.0001.5710.1960.0000.000455.53158.905514.4360.8501.000160.0000.125663706419.7479.10019.0001.000583.1471153.00强风化岩583.15持力层复合地基承载力特征值(kN)Ra=min[Ra,桩身强度]基础埋深为d(m)基础底面以下土重度γm 深度修正系数ηd fa=fspk+ηd*γm*(d-0.5)桩身所提供的单桩承载力Ra(c20)单桩承载力发挥系数λ桩间土承载力发挥系数β地基承载力特征值fsk 面积置换率m=d2/de2=πd2/4s2复合地基承载力特征值fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk 桩身周长u(m)桩端面积Ap(m^2)单桩侧阻力特征值(kN) Qsia = u * qsi * li 桩侧土总摩侧阻力特征值(kN) ∑Qsia = u * ∑qsi * li 持力岩层总端阻力特征值(kN) Qpa = αp*qp * Ap 单桩竖向极限承载力特征值(kN) Ra = ∑Qsia + Qpa 桩身长度Li(m)桩侧磨阻力特征值qsia(kPa)桩端阻力特征值qpa(kPa)桩径d (m)桩间距s (m)桩端阻力发挥系数αpCFG桩ZK107 d=500.000 耕植土淤泥0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.5000.5001.2501.2501.0001.0001.5710.1960.0000.000411.549157.080568.6280.8501.000160.0000.125663706449.2289.10019.0001.000612.6281153.00强风化岩612.633#CFG桩ZK014 d=500.000耕植土淤泥0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.5000.5001.250 1.2501.000 1.000桩端阻力特征值qpa(kPa)桩径d (m)桩间距s (m)桩端阻力发挥系数αp 桩身所提供的单桩承载力Ra(c20)持力层复合地基承载力特征值(kN)Ra=min[Ra,桩身强度]桩身长度Li(m)桩侧磨阻力特征值qsia(kPa)复合地基承载力特征值fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk 基础埋深为d(m)基础底面以下土重度γm 深度修正系数ηd fa=fspk+ηd*γm*(d-0.5)持力岩层总端阻力特征值(kN) Qpa = αp*qp * Ap 单桩竖向极限承载力特征值(kN) Ra = ∑Qsia + Qpa 单桩承载力发挥系数λ桩间土承载力发挥系数β地基承载力特征值fsk 面积置换率m=d2/de2=πd2/4s2桩间距s (m)桩端阻力发挥系数αp 桩身周长u(m)桩端面积Ap(m^2)单桩侧阻力特征值(kN) Qsia = u * qsi * li 桩侧土总摩侧阻力特征值(kN) ∑Qsia = u * ∑qsi * li 桩身长度Li(m)桩侧磨阻力特征值qsia(kPa)桩端阻力特征值qpa(kPa)桩径d (m)1.5710.1960.0000.000462.75758.905521.6610.8501.000160.0000.125663706423.6789.10019.0001.000587.0781153.00强风化岩587.08CFG桩ZK016 d=500.000 耕植土淤泥0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.5000.5001.2501.2501.0001.0001.5710.1960.0000.000458.83058.905517.7340.8501.000160.0000.125663706单桩承载力发挥系数λ桩间土承载力发挥系数β地基承载力特征值fsk 面积置换率m=d2/de2=πd2/4s2桩身周长u(m)桩端面积Ap(m^2)单桩侧阻力特征值(kN) Qsia = u * qsi * li 桩侧土总摩侧阻力特征值(kN) ∑Qsia = u * ∑qsi * li 持力岩层总端阻力特征值(kN) Qpa = αp*qp * Ap 单桩竖向极限承载力特征值(kN) Ra = ∑Qsia + Qpa 桩身长度Li(m)桩侧磨阻力特征值qsia(kPa)桩端阻力特征值qpa(kPa)桩径d (m)桩间距s (m)桩端阻力发挥系数αp 深度修正系数ηdfa=fspk+ηd*γm*(d-0.5)桩身所提供的单桩承载力Ra(c20)持力层复合地基承载力特征值(kN)Ra=min[Ra,桩身强度]地基承载力特征值fsk面积置换率m=d2/de2=πd2/4s2复合地基承载力特征值fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk基础埋深为d(m)基础底面以下土重度γm单桩侧阻力特征值(kN) Qsia = u * qsi * li桩侧土总摩侧阻力特征值(kN) ∑Qsia = u * ∑qsi * li持力岩层总端阻力特征值(kN) Qpa = αp*qp * Ap单桩竖向极限承载力特征值(kN) Ra = ∑Qsia + Qpa单桩承载力发挥系数λ桩间土承载力发挥系数β桩身周长u(m)桩端面积Ap(m^2)<2-2>粉质粘土<2-3>粉细砂<2-4>中粗砂<2-5>砾砂<2-6>角砾<3>粉质粘土2.0000.0000.0000.0000.00013.00015.00012.00016.00022.00025.00020.000240.000220.000280.000400.000550.000300.00047.1240.0000.0000.0000.000408.407<2-2>粉质粘土<2-3>粉细砂<2-4>中粗砂<2-5>砾砂<2-6>角砾<3>粉质粘土0.0000.0000.0000.0000.0008.90015.00012.00016.00022.00025.00020.000240.000220.000280.000400.000550.000300.0000.0000.0000.0000.0000.000279.602<2-2>粉质粘土<2-3>粉细砂<2-4>中粗砂<2-5>砾砂<2-6>角砾<3>粉质粘土2.2000.000 5.1000.0000.0009.00015.00012.00016.00022.00025.00020.000240.000220.000280.000400.000550.000300.00051.8360.000128.1770.0000.000282.743<2-2>粉质粘土<2-3>粉细砂<2-4>中粗砂<2-5>砾砂<2-6>角砾<3>粉质粘土0.7000.000 5.1000.0000.00010.00015.00012.00016.00022.00025.00020.000240.000220.000280.000400.000550.000300.00016.4930.000128.1770.0000.000314.1591510.10.0000.0000.000<4-2>强风化岩<4-3>中风化岩<4-4>微风化岩有效桩长0.0000.0000.00015.870.0000.0000.000800.0000.0000.0000.0000.0000.000。
桩长计算基本情况:省道327线在穿越大河时,桥位处于改线段,拟修建一座7-16米桥梁。
桥面宽净-11米,路线中心线与流水中心线成90度夹角。
上部结构采用预应力空心板,下部为双柱式灌注桩。
载重标准公路--Ⅰ级。
一、恒载计算:1-16米 1、上部构造(一孔)(1)空心板自重:12×6.72×25=2016KN(2)桥面铺装自重:砼:0.1×11×16×25=440KN 沥青砼:0.05×11×16×23=202.4KN (3)护栏:6.39×25=160KN 上部构造总重2818.4KN 2、下部构造:(1)盖梁自重:21.8×26=566.8KN(2)立柱自重:π/4×1.2×4×25=113KN (3)灌注桩(直径1.5米)自重每延米q=π/4×1.5×1.5×(25-10)=26.5KN (扣除浮力),假设桩的长度为H ,一根立柱承受的恒载之和为: (2818.4+566.8)/2+113+26.5H=1825+26.5H 二、活载计算: 1、车道荷载一列车一个排架受力作RB (桥墩处)的影响线,根据规范,对车道荷载布载,如图(1):y=1(R )图(1)p kRBmax =pK+∑qK ωi =222+15.5×10.5=385KN 桥墩梁按二列车布载:绘制单桩荷载横向影响线,最不利荷载布置如右 图(2)所示:2.1 6.8 2.10.9711.2350.77910.515图(2)poq=1/2∑piyi=1/2×385=192.5KN单桩受力=192.5×(1.235+0.971+0.779+0.515)=674KN冲击系数u=0.3-0.3×11/40=0.218计入冲击力受力=674×(1+u)=674×1.218=821KN即单桩承载为P=1825+26.5H+821=2646+26.5H三、桩长计算钻孔灌注桩容许承载力[P]=1/2(ULτp+AσR)U─桩的周长(m),按成孔直径计算D=1.5+0.05=1.55mU=1.55×π=4.87L─桩的局部冲刷线以下的有效长度(m)A─桩底横截面积 (m ) A=0.75×π=1.77τp─桩壁土的平均极限摩阻力(KPa) τp=1/L∑τiliσR─桩尖处土的极限承载力(KPa),可按下列公式计算:σR=2moλ{[σo ]+k2γ2(h-3)}[σo ]─桩尖处土的容许承载力(KPa)h─桩尖的埋置深度。
① 桩长计算假定用《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)确定单桩轴向受压承载力容许值经验公式初步反算桩长,灌注桩最大冲刷线以下的桩长为h ,则:[]a 002231[]{[](3)}2h ik i p a N R u l m A f k h τλγ==++-∑(3-7)式中:[]h N ——单桩收到的全部竖直荷载(kN );u ——桩周长,桩的设计桩径取1.50m ,考虑成孔直径增大5 cm ,则1.54.87m u π=⨯=;i l ——土层厚度(m ); ik τ——与i l 对应的各土层与桩侧摩阻力标准值(kPa );λ——考虑桩入土深度影响的修正系数,取为0.70;0m ——考虑孔底沉淀厚度影响的清底系数,取为0.80;p A ——桩底截面积,22( 1.5)/4 1.77m A π=⨯=;0[]a f ——桩底土层容许承载力,假设桩底置于中风化粉砂层,0[]=1600a f kPa ;2k ——深度修正系数,桩端处持力层为中风化粉砂岩,取2 2.0k =;2γ——桩端以上各土层的加权平均重度;3h ——天然地面线以下深度。
根据《公路桥涵地基与设计规范》(JTG D63—2007)附录2土的物理力学特征表,查得相关数据:表3-13 计算数据天然底面下土层顶面标高/m 底面标高 /m 土层厚度 /m地基承载力基本容许值0[]/a f kPa土的重度3//i kN m γ桩侧摩阻力标准值 /ik kPa τC25桩身自重与置换土重每延米差值/iq kN第一层亚粘土0.77 -0.27 1.04 60 20.0 20 8.8 第二层 淤泥-0.13 -12.75 12.60 55 15.7 10 16.4 第三层 残积亚粘土 -12.75 -16.25 3.50 180 19.2 40 10.2 第四层 强风化粉砂岩 -16.25 -29.25 13.00 300 23.6 90 2.5 第五层 中风化粉砂岩 -29.25 -51.65 22.40 1600 25.5 200 -0.9注:2=(25)/4i i q d γπ-;经试算,假设桩底置于中风化粉砂层,取桩长为32m ,则桩打入中风化粉砂层有2.25m ,由表3-13计算2γ;3220.0 1.0415.712.6019.2 3.5023.613.0025.5 2.25==20.07/1.0412.60 3.5013.00 2.25kN m γ⨯+⨯+⨯+⨯+⨯++++20 1.041012.6040 3.509013.00200 2.25650.00ik il kN τ=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑桩自重与自重土体的差值:8.8 1.0416.412.6010.2 3.50 2.513.000.9 2.25282.3i i F q l kN ==⨯+⨯+⨯+⨯-⨯=∑根据《公路桥涵地基与设计规范》(JTG D63—2007)第1.0.8条,地基进行竖向承载力验算时,传至基底的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用,且可变作用的频遇值系数均取1.0。