墩台课程设计
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某桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩的设计一、设计资料1. 设计标准以及上部构造 设计荷载：公路—I 级； 桥面净宽：净—11+2×1 m ；标准跨径: Lk=20m ，梁长19.96m ，计算跨径19.5m ； 上部构造：装配式钢筋混凝土简支T 梁桥设计。
2．水文地质条件各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。
3．材料钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其他均用R235钢筋； 混凝土盖梁、墩柱用C30，系梁及钻孔灌注桩用C25。
4．桥墩尺寸图1-1 双柱式墩计算图5．水文地质条件各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。
（一）恒荷载1、两跨恒载反力：N1=1609.17KN2、盖梁自重反力：N2=（13x1.5x1.6-0.8x0.6x1.6）x25=760.8KN3、系梁自重反力：N3=1.2x1x9.5x25=285KN4、一根墩柱自重：N4=3.14x0.62x4x25=113.04KN5、作用于桩顶恒载反力：12342N N N N N ++=+恒1440.53kN =6、每延米桩长自重力：q=3.14x1.52/4x （25-10）=26.50 KN/m (已扣除浮力) （二）活载计算1. 顺桥向活载计算1.2、顺桥向可变荷载移动情况，求得支座活载反力最大值 公路--I 级a 、单孔布载： 单列车：1B =0 2119.5010.5238340.382B =⨯⨯+=KN 12340.38B B B =+= KN 双列车：2B=680.76 KN b 、双孔布载：单列车： 1110.5 1.019.502204.752B =⨯⨯⨯⨯= KN21238 1.010.5 1.021.50350.882B =⨯+⨯⨯⨯=KN12204.75350.88555.63B B B =+=+=KN双列车：2B=1111.26KN图1-2 单孔、双孔布载 人群荷载（图1—3）单孔荷载（一侧）：10.00B = KN 213.5 1.019.534.132B =⨯⨯⨯= KN 1234.13B B B =+= KN双孔布载（一侧）：1213.5 1.019.534.132B B ==⨯⨯⨯= KN 1268.26B B B =+=KN图 1—3 人群荷载10.5KN/m 19501950238KN10.5KN/m 238KN1.03.5KN/m195019501.0单孔人群双孔人群汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大的反力值，即产生最大的墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生的最大的偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。
双柱反力横向分布： 汽车荷载（如图1-4）： 单列车：14604750.984950η+==210.9840.016η=-=双列车：13054750.821950η+==210.8210.179η=-=人群荷载（图1-3）： 单侧：16004751.13950η+==21 1.130.13η=-=-双侧：120.5ηη==0 图1-4 汽车荷载 荷载组合：最大、最小垂直反力计算表1-1水平力：制动力 T=45 KN 作用点为支座中心处 纵向风力：作用在盖梁处风力 ：112.25 1.1252W =⨯= KN 墩柱处的风力：W2=1.05 KN 三、钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为1.50m ，用C25混凝土，HRB335级钢筋。
灌注桩按m 法计算。
桩身混凝土受压弹性模量42.810h E Mpa =⨯。
（一）荷载计算每根桩承受的荷载为：1.作用于桩顶的恒载反力：1609.17()N kN =恒2. 灌注桩每延米自重：（已扣除浮力） 3. 可变荷载反力：a. 双孔可变荷载反力：11138.15()N kN =（公路—I 级）21.51526.50(/)4q kN m π=⨯⨯=180130180600305460475475142.58()N kN '=（人群荷载、双侧） b. 单孔可变荷载反力：2682.06()N kN =（公路—I 级） 242.58()N kN '=（人群荷载、单侧）max 1609.171138.1542.582789.90()N kN =++=（双孔）min 1609.17682.0642.582333.81()N kN =++=（单孔）682.0648.110.475 1.1259.61 1.05 5.18354.27()M kN m =+⨯+⨯+⨯=⋅（） H 45 1.125 1.0547.175KN =++=（）（二）桩长计算该地基土由多层土组成，根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩轴向受压承载力容许值的经验公式初步反算桩长。
设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为h ，一般冲刷线以下深度为h 3，则：002211[][][[](3)]2nik i a i N Ra q l Am f k h μλγ===++-∑ (2-2)式中：[N]----一根桩受到的全部竖向荷载（KN ），局部冲刷线以下的桩自重力取一半计算。
当两跨布载时：3501[]2N N N N l q qh =++++恒=1609.17+1138.15+42.58+9.0 x 9.5+0.5x26.5xh =2875.4+13.25h计算[]a R 时取以下数据。
采用式算法确定桩长，假设桩底达到第⑥层土，当h=27m 时，桩的设计直径为1.5m,采用旋转钻孔施工，d ∆=5cm ，桩周长 1.55 4.867()m μπ=⨯=，222/4 1.5/4 1.77()A d m ππ==⨯=，0.75λ=，00.80m =，2 2.5k =，0[]200a f MPa =，2r =9.35（已扣除浮力）根据各层土选取，故：[]a R =0.5x4.867x[0.59x25+3.1x45+4.69x50+3.48x34+4.94x45+4.33x50+1.19 x 60]1.77x0.8x0.75x[160+2.5x9.45x(27+4.87-3)]= 3369.79 KN[N]=2875.4+13.25x25=3219.9 KN<[]a R[]a R >[N]综合以的计算结果可知，冲刷线以下土层厚度h=27m 是合理的，故取地面以下31.68m ，桩的轴向承载力能满足要求，桩底标高为303.66m 。
四、桩的内力计算 1、桩的计算宽度b 11(1)f b kk d =+=1.0x0.9x （1.5+1）=2.25 m3.2、地基土比例系数m当地基侧面或局部冲刷线以下2(1)m h d =+=5 m 深度内有三层土，将三层土的比例系数换算成一个m 值2112122312332(2)(22)mm h m h h h m h h h h m h +++++= =22120.593(20.59 3.1) 3.118.6(20.592 3.1 1.31) 1.319.8375⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯= 2、桩的变形系数αα=0.8C EI E I = C E =72.810⨯ KN/m 2 I =0.04914d =0.249 m 4α==0.352 h α=0.352x27=9.504>2.5按弹性计算3. 作用在局部冲刷线处的基本组合值：4. 单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生的变位计算9.5044ah =>，取 4.0ah =。
5. 局部冲刷线处变位计算：00.7(1.4 1.10.7(1.445 1.1 2.175)45.77()H H H kN =+=⨯⨯+⨯=风制动）()()34430337344351 2.4410.3520.5578101.00310HH B D B D EI A B A B δα--=⨯=-⨯⨯=⨯()()344300227344341 1.6250.3520.5578100.023510MH HM A D A D EI A B A B δδα--==⨯=-⨯⨯=⨯()()344307344341 1.7510.3520.5578100.008910MM A C A C EI A B A B δα--=⨯=-⨯⨯=⨯004400045.740.100310642.470.0235101.976HH HM X H M δδ--=+=⨯⨯+⨯⨯=<()()0044000245.740.023510642.470.0089100.067910MH MM H M δδ---Φ=-+=-⨯⨯+⨯⨯=-⨯[]0 1.40.6(1.4 1.1 1.4)1.4682,060.320.6 1.44510.18 1.116.25 1.413.63707.25()M M M M M kN m =+++=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯=⋅风人制动汽6. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算：2272400.3520.5578100.197100.13610EIX α-=⨯⨯⨯⨯=⨯ ()72400.3520.5758100.0679100.133310EI α-Φ=⨯⨯⨯-⨯=-⨯4433330.136100.13310642.47129.94M A B C D =⨯-⨯++由表可知：最大弯矩设计值682.60()d M kN m =⋅， 1.22Z m =桩身弯矩计算表7. 轴向力组合计算220000333303030303231Z M H M EI X A B C D EIX A EI B M C H D EI EI αααααααΦ⎛⎫=+++=+Φ++ ⎪⎝⎭01145.74129.940.352H α=⨯=1.2 1.40.8 1.41.21609.17 1.41138.150.8 1.442.58d N N N N =++⨯=⨯+⨯+⨯⨯人恒汽五、桩顶水平位移计算()00120X h h ∆=-Φ++∆()()()3320122112212111111232M H nh h nh h h h h nh h h E I E I ⎡⎤⎡⎤∆=++•++++⎣⎦⎢⎥⎣⎦外 式中 ：1 4.0h =45 2.12547.125H KN =+=17471 2.8100.049 1.2.28410E I =⨯⨯⨯=⨯411 1.2()0.411.5E I n EI === 218.26458.1010.81 5.44692.61M =+++=外则有：水平位移容许值[]25.98>5.8∆==,符合要求。
五、桩身配筋计算1. 按偏心受压构件进行配筋计算 截面设计： 偏心矩： 00h r r =+偏心矩增大系数：0682.600.1913571.89d d Me m N ===21200211()1400/111.841()0.633 1.07p l e h hηζζ=+=+⨯⨯⨯0100.2260.2 2.70.2 2.70.6330.750.880.75e h ζ=+=+⨯=+⨯111.841.150.01 1.150.01 1.071.5p lh ζ=-=-⨯=0440.7()0.7(4.68)11.84()0.327p l l m α=+=⨯+=()()()33072746.12510.41 4.000.41 4.00 4.000.284103692.6100.41 4.020 4.00.00122620.28410⎡⎤∆=⨯++⨯⨯⨯+⎢⎥⨯⎣⎦⎡⎤++⨯⨯⨯+=⎣⎦⨯⨯()()0012022220.197100.067910 4.000.123100.5510 5.8X h h mm----∆=-Φ++∆=⨯+⨯++⨯=⨯=0 1.1920.2260.269()e m η=⨯=主筋采用HRB335级钢筋。
