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，γ
Gi=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。
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；
－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φ
c
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0.80；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0.70；尚有三种可变作用组合时，其组合系数取0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时取0.50。
（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1.0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
1.1 上部荷载计算
1.1.1 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/m 3
G T 梁 =205.96×26=5354.96KN 2 墩身重——单位体积重24KN/m 3，则：
墩身体积
3.14×
/4×15.14=30.43
墩身重量G 墩身=24×30.43=730.32 KN 3 盖梁重——单位体积重24KN/m 3
体积:V 1=11.95×0.85×2=20.32
V 2= (11.95×2-1.35×2)/2×0.85×2=18.02
V 3=2×0.35×0.5×2=0.75
盖梁体积V 改良体积= V 1 +V 2 +V 3=20.32+18.02+0.75=39.09
24×39.09=938.16KN
4 系梁重——单位体积重24KN/m 3
系梁体积V 系梁体积=7.25×1.8×1.5=19.58 m 3
系梁重量G系梁=24×19.58=469.92 KN
5 桥面铺装——单位体积重26KN/m3
=38.27 m3；
桥面铺装体积V
桥面铺装
=38.27×26=995.02 KN
G
桥面铺装
6 防撞墙——单位体积重24KN/m3；
=21.06m3；
防撞墙体积V
防撞墙
G
=21.06×24=505.44 KN
防撞墙
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
=5354.96/2+730.32+938.16/2+469.92/2+995.02/2+505.44/2
=4862.07 KN
1.1.2 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
=10.5KN/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 k
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1.2的系数。
P k=180+180/45×（30-5）=280KN
q k =10.5 (KN / m )
计算剪力效应时集中荷载标准值Pk乘以1.2；
汽车荷载P k=280×1.2+10.5×30=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＜1.5HZ时，μ=0.05；当f＞14HZ 时，μ=0.45；
当1.5HZ≤f≤14 HZ 时，μ=0.176lnf-0.0157；
汽车冲击力=汽车荷载×μ
此桥的频率f=4HZ,带入式中，故u＝0.228；
则汽车冲击力N1=651×0.228=148.43 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：
表1-2 可变荷载
(4) 偶然荷载
本合同段区内50年超越概率10%的地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期小于0.35s，对应地震基本烈度小于Ⅵ度，故地震力可不进行计算。
1.1.3 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=1.1；γQj =1.2； S Q1=1.4；
=1.1×（1.2×4862.07+1.4×(651+148.43+322)）
竖向荷载P
V
=8144.94KN
=322×1.4
横向荷载P
H
=450.80KN
弯矩=2690.625
表1-3 桩顶上部荷载总算表
()
2690.625
2.1 方案一：单排墩柱式桩基础（1）
2.1.1 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。
2.1.2 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。
2.1.3 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1.80m。
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4.3.5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0.5m；
——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==1.6m
故设计嵌入深度h=1.6m；
4.验算单桩承载力；
根据（JTJ024-85.公路桥涵与基础设计规范第4.3.4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；
表2-1 系数C1、C2值
12 2 对于钻孔桩，系数C1、C2值可降低20%采用；
取C
1=0. 4×0.8=0.32；C
2
=0.03×0.8=0.024；
将各系数值统计到下表2-2；
表2-2 承载力公式系数表
（()(m)(m)
35000 2.54 2.65 1.6 [p]=(0.32×2.54+0.024×5.65×1.6) ×35000=35920.64KN 满足上部荷载的要求；
2.1.4 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2.80×104 Mpa；
l——桩的长度（m），实际桩长为23.06+1.6=24.66m；
——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P.0.2-2)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C0
（
a 标准值；当1000＜R a ＜25000时，可用直线内插法确定C o 。
表2-4沉降计算表
8144.94
2.8 24.66 (kN/
)A()
由于S 2.0=9.9mm 沉降满足规范要求。
2.1.5单桩内力及变位计算；
图1 柱顶自由，桩底嵌固在基岩中的单排桩式桥墩
根据(《建筑桩基技术规范》JGJ -94-2008)第5.7.5：桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数的比例系数m 可按下列规定确定： （1）决定桩测土抗力的计算宽度b 0 ；
圆形单桩：b 0=0.9(d+1)k ； (2-4) 其中k 为构件相互影响系数； b 0=0.9×（1.8+1）×1.0=2.52 （2）计算桩基变形系数；
（2-5）式中 m——桩侧土水平抗力系数的比例系数；
b
——桩身的计算宽度；
EI——桩身抗弯刚度，按该规范第5.7.2条的规定计算；对于钢筋混
凝土桩，EI=0.85E
c I
；其中E
c
为混凝土弹性模量，I
为桩身换
算截面惯性矩：圆形截面为I
0=W
d
/2；
查规范《建筑桩基技术规范》JGJ
-94-2008表5.7.5取m=100000 KN/m4，E
h
=2.8×107
Kpa；
EI=0.80.8×2.8=1.154×2；
==0.47；
桩在最大冲刷线以下深度h=14.66m,其计算长度为=0.47×14.66=6.89〉2.5所以应该按弹性桩设计。
(3) 因为地面与最大冲刷线重合，桩（直径1.8m）每延米重q计算如下：
q=×（25-10）=38.15KN（扣除浮力）；
墩柱桩顶上外力N
i ，Q
i
，M
i
及最大冲刷处桩顶上外力N
，Q
，M
0.
的关系如下；
N
i
= 8144.94+8.4×38.15×1.2=8529.49KN；
Q i =Q
=450.80 KN=H
;
M
i
= M=2690.625;
(4) 最大冲刷线（即桩顶）处桩变位X0，φ0计算；
已知:=0.47； EI=1.154×2；
当桩置于岩石类土且>3.5时，取K
h
=0；h计算长度==6.89>4，按h计算长度=4m计算，查JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得:
A 1=-5.85333；B
1
=-5.94097；C
1
=-0.92667； D
1
=4.54780；A
2
=-6.53316；
B
2=-12.15810；C
2
=-10.60840；D
2
=-3.76647；A
3
=-0.80848；B
3
=-11.73066
C
3=-17.91860；D
3
=-15.07550；A
4
=9.24368；B
4
=-0.35762；C
4
=-15.61050
D
4
=-23.14040；
H
=1作用时；
（2-6）=
=2.01110-6m
（2-7）=
=6.29810-7rad
M
=1作用时；
（2-8）=
=6.29810-7m
（2-9） =
=3.20410-7rad
X 0，φ
的计算；
（2-10） =450.802.01110-6+2690.6256.29810-7
=2.60mm<6mm(符合m法要求)
（2-11） = _ (450.806.29810-7+2690.6253.20410-7)
= _11.4610-4rad
（5）最大冲刷线（即地面）以下深度Z处桩截面上的弯矩M
z 及剪力Q
z
的计算；
（2-12）
（2-13）
式中无量纲系数A
3，B
3
，C
3,
，D
3
与A
4
，B
4
，C
4
，D
4
，查JTGD63-2007《公路桥涵地
基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得，M
z 与Q
z
值计算列
表如下表2-5与表2-6；弯矩图与剪力图如下图的图2与图3；
图2 弯矩M z图
图3 剪力Q z图
表2-5 M z值计算列表
表2-6 Qz值计算列表
(6) 桩柱顶水平位移的计算；
桩顶为自由端，其上作用有H与W，顶端位移可应用叠加原理计算。设桩顶的水平位移为，它是由下列各项组成：桩在地面处的水平位移X0、地面处转角φ0所引起的桩顶的水平位移φ0l0、桩露出地面段作为悬臂梁桩顶在水平力H以及在M作用下产生的水平位移
，即
（2-13）
h
1+h
2
=0+8.4=8.4（m）;
n=I
1E
1
/EI=(1.6/1.8)4=0.624;
n：桩式桥墩上段抗弯刚度E
1I
1
与下段抗弯刚度EI的比值，E
1
I
1
=E
I
1
;EI=0.8E
I，
其中E
0为桩身混凝土抗压弹性模量，I
1
为桩上段毛截面惯性矩；
（桥墩）（2-14） =[8.43]+8.42
=32mm;
=1.879_( _9.65510-48.4)+32
=33.89mm;
代入数据解=3.4cm<[ ]=0.5=27.4cm；符合设计要求。
(7) 桩的配筋及桩截面抗压承载力计算；
桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算；
桩地面处的剪力和弯矩：H
=H=450.8KN；
M 0=M+H
l
=2690.625+450.88.4=6477.345；
地面以下桩身最大弯矩；
M
max =H
/a m
H
+M
m
m
（2-15）
确定最大弯矩位置；
由Q
z =0得；i
m计
===7.75；
据=4.0m,查《公路桥梁钻孔桩计算手册》附表m-5，；当ay=0.5时，i
m
=6.931˜11.667，i m计在其之间，故为最大弯矩位置，再据=4.0m，ay=0.4；查附表m-3，，m-4，得到；
m
H =0.86；m
m
=0.378；
M
max
=450.8/0.540.86+6477.3450.378=3166.38；地面至最大弯矩断面距离；
y
m
=ay/a=0.5/0.47=1.06m；
桩侧土壤最大应力计算：
Q
max =a2/b
（H
/a+M
Q
m
）（2-16）
确定最大应力位置；
I
Q计=i
m计
=7.75；
据=4.0m,查《公路桥梁钻孔桩计算手册》附表m-8，；当ay=0.7时，i
m
=1.557˜20.538，i m计在其之间，故为最大应力位置，再据=4.0m，ay=0.7；查附表m-6，，m-7，得到；
Q
H =0.935； Q
m
=0.441；
Q
max
=0.472/2.52（0.935450.8/0.47+6477.3450.441） =210.43KN
地面至最大应力断面距离；
y
m
=ay/a=0.7/0.54=1.30m；
配筋计算及桩身材料截面强度验算；
根据《公路桥梁钻孔桩计算手册》；桩的计算长度；
l p =k
1+l0（2-17）
其中：k 1==5.37m ；l 0：桩的悬出长度取8.4m ； l p =k 1+l 0=5.37+8.4=13.77m ；
因为l p /D=13.77/1.8=7.65〉7；固应考虑偏心距增大系数 ；
结构重要性系数；采用混凝土C25，f cd =11.5Mpa ；HRB335级钢筋抗压强度设计值
； 混凝土保护层厚度取60mm ，拟采用φ25钢筋（外径28.4m ）；
则：r s =1800/2-（60+28.4/2）=825.8mm ；g=r s /r=825.8/900=0.918；
e 0=M/N=3166.38/8144.94=0.389m ； EI=1.154×
2
；
（2-16）
式中： e 0=0.389mm ；
h 0=r+r s =825.8+900=1725.8mm ；
0.2+2.7e 0/h 0=0.2+2.7×389/1725.8=0.81<1；
1.15-0.01l p /h=1.15-0.01×13.77/14.66=1.14>1，取
=1；
将数据代入式（2-16）得；
=1.15；
计算偏心距：
1.150.389=0.447 m
采用查表法计算（参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTG D62-2004）附录C-表C.0.2）；
假设
0.39；查表可得各系数分别如下：
A=0.8369， B=0.5304， C=--0.5227， D=1.8711；
代入下式计算配筋率：
= -0.0238 按构造配筋
计算轴向力设计值；
（2-17）将数据代入式（2-17）得；
=8078.26KN
与实际作用轴向力设计值8144.94KN偏差在2%以内，符合设计规范；所以桩基只需按构造配筋，根据规范要求，选配28φ25，钢筋截面面积A
=13745.2mm2。
s
2.1.5桩基础工程概算；
相对于陆上钻孔来说，水中钻孔灌注桩主要在围堰筑岛、工作平台等辅助工程方面有所差别，另外水中钢护筒的设置、泥浆船的使用、水上拌和站、施工栈桥等也是需要考虑的问题。在条件允许的情况下首先考虑围堰筑岛的方案是较经济的，当水深≤1.5m、流速≤O.5m/s的浅滩、且河床渗水性较小时，可采用土围堰;水深≤3.0m、流速≤1.5m/s、且河床渗水性较小或淤泥较浅时，可采用土袋(草袋、麻袋等)围堰;若水深在3～7.0m、流速≤2.0m/s也可采用竹笼、木笼铁丝围堰，否则应考虑采用桩基工作平台。
文件说明：结合本工程的实际情况，采用4×4×6.5m竹笼铁丝围堰；砼强度等级水下C25，钢筋保护层为60mm；钻孔设备按6台套记，工程采用正循环方法成孔，钻机为GPS15 型钻机3 台，泥浆泵为流量l08的离心泵4 个，挖泥浆池4个，尺寸为5×4×2m；材料运输及其加工，所有材料考虑汽车运输，泥浆运输距离5km。
编制依据：《公路工程预算定额》；《公路基本建设工程概算预算编制办法》。
表2-7 桥桩基础费用计算表
t
t
表2-9 灌注桩费用计算表
3.1 方案二：单排墩柱式桩基础（2） 3.1.1 桩基础设计
(1) 桩身设计；
根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。
墩的尺寸不变，桩型仍为端承桩，桩尺寸拟定如下：
直径d=1.9m ，桩长24.06m ，嵌入基岩深度h=1m ，桩身混凝土强度C25，受压弹性
模量Ec=2.8×104MPa ； (2) 验算单桩承载力；
根据（JTJ024-85.公路桥涵与基础设计规范 第4.3.4条）；将数据代入式（2-2）；
=（0.32×2.83+0.024×5.97×1）×30000=31446.4KN 满足上部荷载
的要求；
其中：系数C 1，C 2在表2-1中分别取0.4，0.03降低20%采用，即C 1=0.32，C 2=0.024。 3.1.2 沉降计算
根据简化法计算单桩沉降量；将数据代入式（2-3）中，计算结果如下表3-1：
表3-1沉降计算表
8144.94
2.8 24.06 (kN/)A() 由于S 2.0=9.8mm 沉降满足规范要求。
3.1.4 单桩内力及变位计算；
根据(《建筑桩基技术规范》JGJ
-
94-2008)第5.7.5：桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数的比例系数m可按下列规定确定：
（1）决定桩测土抗力的计算宽度b
；
圆形单桩：b
=0.9(d+1)k；
代入数据得：b
=0.9×（1.9+1）×1.0=2.61
（2）计算桩基变形系数；
==0.47
桩在最大冲刷线以下深度h=15.66m,其计算长度为=0.47×15.66=7.36〉2.5所以应该按弹性桩设计。
(3) 桩（直径1.8m）每延米重q计算如下：
q=×（25-10）=42.51KN（扣除浮力）；
墩柱桩顶上外力N
i ，Q
i
，M
i
及最大冲刷处桩顶上外力N
，Q
，M
0.
的关系如下；
N
i
= 8144.94+8.4×42.51×1.2=8573.44KN；
Q i =Q
=450.80 KN=H
;
M
i
= M=2690.625;
(4) 最大冲刷线（即桩顶）处桩变位X0，φ0计算；
已知:=0.47；EI=0.80.8×2.8×107×3.14×1.94/64=1.432×
当桩置于岩石类土且>3.5时，取K
h
=0；h计算长度==7.36>4，按h计算长度=4m计算，查JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得:
A 1=-5.85333；B
1
=-5.94097；C
1
=-0.92667； D
1
=4.54780；A
2
=-6.53316；
B
2=-12.15810；C
2
=-10.60840；D
2
=-3.76647；A
3
=-0.80848；B
3
=-11.73066
C
3=-17.91860；D
3
=-15.07550；A
4
=9.24368；B
4
=-0.35762；C
4
=-15.61050
D
4
=-23.14040；
H
=1作用时；
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 =2.6×104MPa 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 =∑、 3847.7M KN m =∑ 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 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)}2 h i i N p U l m A k h τλσγ==++-∑ 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 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 。桩的轴向承载力符合要求。具体见如图1所示。
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= 1 2 ?2350=1175kN 2、盖梁自重反力N2 N2= 1 2 ?350=175kN 3、系梁自重反力N3 1 2 ?25 ?3.5 ?0.8 ?1=35kN 4、一根墩柱自重反力N4 KN 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 /96.16152.14 25=??= 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 55.57822.1932 875 .74.24=?+?=）（R Ⅲ、双孔布载 24.427.875 (193.2)2766.3082R kN ??=+?= （2）、人群荷载 Ⅰ、单孔布载 11 3.52 4.442.72R kN =??=
1、计算墩柱顶最大垂直反力R 组合Ⅰ：R= 恒载 +（1+u ） 汽 ?∑i i y P + 人?ql = 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 ?∑i i y P + 人 ?ql 2 1 = 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0M 0N = max R +3N + 4N （常水位） = 2608.45+35+195.47=2838.92 kN 0Q = 1H + 1W + 2W = 22.5+8+10=40.5 kN 0M = 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。 四、钻孔灌注桩单桩承载力及强度计算 1、单桩承载力计算 桩长计算：
9第一部分桥梁桩基础设计 一、设计题目：桥梁桩基础或沉井基础 二、设计资料 1.地质与水文资料 图1.水文及地基土层分布 表1 各层土的物理性质及力学指标 2.墩底标高：90.9m 3.墩底尺寸：3.5m（纵桥向） 7.0m 4.上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力桥梁，荷载为纵桥向控制设计。
5.墩底荷载： 纵桥向为恒载及一孔活载时 ΣN=6800+50n（kN） ΣH=360+5n（ kN）（制动力及风力） ΣM=4700kN m（竖直反力偏心距、制动力及风力引起） 恒载及二孔活载时 ΣN=8000+50n kN n为学生学号（取后三位）； 三、设计任务（时间：1周） 1.选择桩的类型、确定桩数、桩径、桩长、桩的平面布置、桩的配筋、混凝 土标号； 2.设计承台（承台尺寸、配筋、混凝土标号）； 3.绘制施工图（桩基础平面、桩及承台剖面、承台配筋、桩身配筋、节点详 图）。 4.如果采用沉井基础，试确定沉井的高度、平面尺寸、刃脚和井壁的配筋、 混凝土标号，绘制施工图（正面、侧面和平面尺寸，刃脚和井壁的配筋图）。
第一章方案拟定 一.桩基础类型的选择 1.摩擦桩桩基与端承桩桩基的考虑 从任务书中的地质资料分析，河床7米以下的土层为密实砂卵石层，这种土层土质较好且很厚，承载能力较大，可作为持力层，但不适合柱桩的受力特性，端承桩主要指桩底支撑在基岩上的桩，适用于基岩埋深较浅的情况，埋深较大时，如果将桩一直打入基岩层，则桩的长度将很大，既不经济，给施工带来一定的难度，造成施工周期较长，故综合考虑后选择摩擦桩。 2.桩型与成桩工艺 该桩基础的施工环境在水下，而钻孔灌注桩因其施工方便，基本避免了水下作业，同时施工速度快、造价低、工艺设备简单，在实际工程中广泛被采用。灌注桩成孔的方式很多，考虑到冲抓锥更适用于淤泥、粘性土、砂土、砾石、卵石等土层的成孔，且适用孔径为0．6～1．5m，与该处条件基本相符，故综合考虑后选择钻孔灌注桩。 二.桩径的拟定 查《公路桥涵地基与基础设计规范》(以下简称《规范》)知，钻孔桩设计直径不宜小于0.8m，且常用尺寸为0.8～3.2m，参照已有工程实例与荷载大小，初步拟定桩的直径为1.2m。 三.承台尺寸及标高拟定 1.承台尺寸 墩底为矩形，尺寸为：3.5m(纵桥向)×7m，所以承台也采用矩形，由于桩的根数与平面布置还未确定，先拟定承台形状为矩形5.4m(纵桥向)×8m，如果能后面的平面布置的构造要求，则就采用此，否则再做修改。 承台的整体形式采用板式实体承台板，查《规范》知，承台的厚度为桩径的一倍及以上，且不宜小于1.5m，混凝土强度等级不应低于C25。拟采用承台厚度为2.0m，C25混凝土。 2.承台标高 由于设计中已经给出了桥墩底部的标高，所以承台厚度确定后，承台的标高也就可以确定了。承台顶部标高与桥墩底部的标高相同为90.9m；承台底部的标高为90.9-2=88.9m。 四.桩长的拟定 本工程的桩基础的持力层为密实砂卵石层，为了得到较大的承载力和较少的沉降，桩基底应置于该层中。摩擦桩的桩长不宜太短，一般不小于4m，同时为保证发挥摩擦桩摩阻力，桩底端部应插入桩底持力层一定深度，一般不宜小于
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+71.9 L>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 。
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；
桥台桩基础设计计算书 路桥073 张金辉 一、荷载计算 （一）上部构造恒载反力及桥台台身、基础土重的计算 该部分的计算列于以下的恒载计算表中。（弯矩正负规定如下：逆时针方向取“+”，顺时针方向取“-”) 该桥台的侧立面图、平面图如图（一）、图（二）所示，在 计算桥台混凝土自重时,将其分为11块分别进行计算，最后将其 求和累加. 上部构造恒载计算： 上部构造恒载=边梁重量+中梁重量+桥面铺装重量 = 15＊19.94＊10.28+2＊19.94＊10.72+3。5＊(12+5。5）＊19。94 = 4723.587 KN
距离承台底形心轴的距离= 1.48 m 对承台底形心轴的弯矩为: Mx=— 2 1＊4723.587*1。48=—3495。454 KN·m 图（二) 恒载计算表 序 号 计算式竖直力对基底中心轴偏心弯矩 10.75×0.3×2.5×2514。063 0.5×2。5+0.1+2=3。 35 47。111 20。5×2。5×1.37×0。3×0。512。844 3 1×2。5+0.1+2=2.93337.671 3 0。3×0.3×（1.75+5。5×3+1.74）×2544.9780.15+0。1+2=2。25 101。 201 4 0。5×0。3×0.3×（1.75+5.5×3+1。74） ×2522.489 3 1×0.3+0。1+2=2.249。476 5 1.02×0.35×（0。3+1。75+5。5×3+1。181.082+0.1—0.5×0.35=1.925348.59
（二） 土压力计算 根据《公路桥涵设计通用规范》，取台背与填土间的摩擦角δ= 。 土压力按台背竖直（ε=0），回填土为两层： 0~1。5m 采用天然级配砂砾回填=40°，ε=0,δ= =20°，β=0， ； 下部分采用原土碾压回填 =16° ， c=30° ， ; 根据土压力相等的概念来计算1。5m 以下回填土的等效内摩擦角 : D ϕ＝⎭⎬⎫⎩ ⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--︒-︒γϕH c 2)245tan(arctan 452 H=6.606+1。5+1.37+0.75-1.5=8。726 m 其中 6。606=（1H +2H +3H +4H ）/4 ， 则有 D ϕ＝⎭⎬⎫ ⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--︒-︒γϕH c 2)245tan(arctan 452 ＝⎭⎬⎫⎩ ⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡ ⨯⨯-︒-︒-︒5.19726.8302)21645tan(arctan 452 ＝46.3º 因为回填土分为两层，故将两层土的重度、内摩擦角的值按土层厚度进行加权平均, 即 恒载 桥 台土 11947。481 11947. 481 2844.4 72 合 计 19255. 049 1708.873
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、地质和水文资料 地质：土层厚度、C 、φ、γ、m 、qk 、[f a0] 水文：最高水位、最低水位、常水位、一般冲刷线、局部冲刷线。 二、荷载和荷载效应情况 活载布置 效应组合：短期效应组合、长期效应组合和基本组合。 表1 承台底面中心所受荷载 三、基础方案设计 1.低桩承台还是高桩承台？承台标高 2.钻（挖）孔桩还是沉桩 3.摩擦桩还是柱桩？ 四、桩基础参数的确定 1.桩径拟定 2.根据地质条件可确定桩长情况 （1）拟定桩长，求得[Ra]； （2）桩数估算：[] a N n R =∑ （3）确定单排或多排桩基础 （4）桩距、桩的平面布置、确定承台尺寸
3.根据地质条件桩长不可定的情况 （1）布桩：调整桩数、桩距、承台尺寸； （2）反算桩长：按偏压分配单桩所受轴向承载力，反算桩长 2 -[]y i i R a i M x N N R n x γ=++=∑桩身自重置换土重 五、单桩所受外荷载计算（各种活载布载、荷载效应组合） 1.桩的各参数确定 （1）地基系数的比例系数m 假设为弹性桩，局部冲刷线以下选取m 值的计算深度h m 为： 2(1)m h d =+ 由当在h m 范围内有一层土时1m m = 当在h m 深度内有两层土时，应将两层土的比例系数换算成一个m 值，作为整个深度的m 值。 12(1)m m m γγ=+- 2 112 115() 0.21 1.25(1) 0.2 m m m m h h h h h h h h γ⎧≤⎪=⎨-->⎪⎩ （2） 桩的计算宽度b 1 1(1) 1.0(1.50.5) 1.0f f kk d d m b kk d d m +≥⎧⎪=⎨+<⎪⎩当时当时 （3） 桩的抗弯刚度EI ，受弯构件 0.8c EI E I = 2.桩的变形系数 α= 2.5h α>，按弹性桩计算； 2.5h α≤，按刚性桩计算。 3.单位“力”作用局部冲刷线处，桩在该处变位(0)(0)(0)(0) QQ MQ QM MM δδδδ=、、 （1）式中系数K h ：当桩底置于非岩石类土上，且αh ≥2.5；或置于岩石上，且αh ≥3.5时，令K h =0。
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。通过桩基础设计计算书，可以为工程提供精确的设计参数和指导，确保工程的质量和安全。五、总结 桩基础课程设计计算书是土木工程中桩基础设计的重要文献，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。桩基础设计计算书的应用范围广泛，可以应用于建筑物、桥梁、
基础工程课程设计 一．设计题目： 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：N 5=2835.75kN ，在顺桥向引起的弯矩：M 1=3334.3 kN m·；两跨活 载反力：N 6=5030.04kN+8 ×100kN ； （3）水平力 制动力：H1=300kN ，对承台顶力矩 6.5m； 风力：H 2=2.7 kN ，对承台顶力矩 4.75m 3、主要材料 承台采用C30 混凝土，重度γ=25kN/m3、γ‘=15kN/m3（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=3×2×6.5m3。承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m2，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=1.4 6、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。 桩身及承台 混凝土用30 号，其受压弹性模量E h=3×104MPa。 ( 2) 荷载情况 上部为等跨30m 的预应力箱梁桥，混凝土桥墩，作用在承台底面中心的荷载为：恒载及一孔活载时： N 1.2 (1580 5400 800 975 150 7 4.5 2.5 15) 1.4 2835.75 15713.55KN H 1.4 (300 2.7) 423.78KN M [3334.3 300 (2.5 6.5) 2.7 (4.75 2.5) ] 1.4 8475.425KN 恒载及二孔活载时： N 1.2 (1580 5400 800 975 150 7 4.5 2.5 15) +1.4 5830.04=19905.556KN 桩(直径1m)自重每延米为： 2 π 1 q= 15 11.781KN /m (已扣除浮力) 4 三、计算 1、根据《公路桥涵地基与基础设计规范》反算桩长根据《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h2，则： 1 N h P U l iτi λm0A σ0 k2γ2(h2 3) 2
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）夕卜，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 Y-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1.1、1.0和0.9; Y-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，Y =1.2; 对结构的承载能力有利时，卩=10;其他永久作用效应的分项系数详见 《公路桥 规》； Y 1 —汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数 ，取Y 1 = 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。 Y-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 卩=14但风荷载的分项系数取 T = 1.1； (i-i ) (1-2)
桥台桩基础设计计算书 路桥083杨洋 一、荷载组合计算 （一）恒载计算： 1.4#承台及以上部分自重 桥台部分划分块如图1-1. 1-2分别计算自毛： 1-2
h=®也単也11=661 cm 2.4#承台及以上填土部分自垂（
3.2#墩台及以上部分自重 1一5 2#墩台计算表 1-6 4.承台上板自觅 G4=1 750X6000 X3・5=36・75KN 5.梁恒载反力 Gs=10.28 X19.94 X34-12.54x19.94x6=2115.2KN 6.土侧压力计算（按朗金主动土压力计算）
对于左侧土： 每延米土楔体ACD 的觅力W1二445.65KN 土楔体 ABC 的重力 W2 = 6. 915 X — X 6. 915X - X 18. 7X 19. 5=310. 81KN 1.5 2 则土楔体 ABD 的重力 W0二 W1 -W2二445. 65-310. 81=134. 84KN Ea= or2h 2= 0-22 X19. 5X 6. 61 X 6.61X X19. 5=1827.5KN 则桥台左侧土压力EO'=7E O 2 W02 =1822.5 Eo 距 A 点为 hl=-Xh=- X6. 61=2. 2m 3 对于右侧土： 假定桩基在密实砾类土以K 朗金土压力系数： Kal=tan 2(450-—) =0. 22 Ka3=tan 2(450-—) =0. 49 2 £ ■ r=23u0kn/nP c=O E 5 St: nsIfl.Skn/ni 3 c=O r=TB.7kn/nr c=5D r ■伽 M/rr? c-30 r=22.3kn/m %， c=D £ r=2-3kn/m^ c*O Ka2=tair(45°- 40° =0. 22 Kal=taii 3 (45°- 16° V =0.57 4#桥台处: 1-7