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 kN ⨯⨯=+⨯= （2）、人群荷载Ⅰ、单孔布载 113.524.442.72R kN =⨯⨯=Ⅲ、双孔布载 2 3.524.485.4R kN =⨯=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∑iiyP +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。

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：设最大冲刷线以下桩长为h ，一般冲刷线以下桩长为h 3，单桩最大竖向力为： V=1N +2N +3N +4N （低水位）+活N +21qh = 1175+175+35+222.94+(2608.45-1175-175)+ 12⨯16.96 h =2866.39+4.48 h活N ——计算柱顶最大垂直反力时活载产生的较大值q ——桩的集度（考虑浮力） 单桩容许承载力：[](){}()[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯-+⨯-⨯=-+-∑)36.3()9.10(5.199.105.185.26.419131.17.065.070)9.10(40259.3577.3213212200h h h h h K A m t l U i i i γσλ i l ——各层土的厚度（两层分别为：10.9m ，10.9h - m ）i τ——各层土的极限抗剪强度（由书上附表3-7可得上层取40kpa ，下层取70kpa ）2K ——查表2-6（由0.234l I =可知2 2.5K =）z γ——土的容重（多层土时取加权平均值：()18.510.919.510.9h h⨯+⨯-）U ——桩周长（ 3.14 1.2 3.77d m π=⨯=）A ——桩底面积（2223.14 1.2 1.13144d m π⨯==） λ——查表3-8（取0.65） 0m ——表3-9（由0.30.3t dd d==得0m =0.7） [0σ]——查表2-4（由0e =0.6 内插法得[0σ]=419.6kpa ）pl p l w w w w I --=l I ——液性指数 w ——天然含水量 l w ——液限 p w ——塑限60.015.19)178.01(8.97.21)1(0=-+⨯⨯=-+=γw d e s0e ——天然孔隙比 γ——容重 实际的λ由2621.71.2h d ==以及表3-8得λ=0.65符合要求。

令：最大竖向力与单桩容许承载力相等。

解出桩长h 从而确定h 3值 21.4h =m ，取h =22m 。

故6.33+=h h =22+3.6=25.6取h =26m 2、钻孔桩强度复合⑴、确定桩的计算宽度1b 和变形系数αkd k k b f 01= 0k k f 及——查表4-3得0.9f k = k =1（桩间影响系数）d ——桩径（等于1.2m ）故：kd k k b f 01==0.9⨯1.83⨯1⨯1.2=1.9851EImb =α =0.4 m ——查表4-1 取m=10MN/4m EI =0.67h h I E =760.67 2.85100.1 1.9110⨯⨯⨯=⨯ ⑵、最大冲刷线以下深度z 处桩截面上的弯矩z M 计算m m z B M A Q M 00+=α根据z z α=- h h α=-(4≥h α时按4考虑) 0.42610.44h =⨯=>故取h =4, 查附表3、附表7得m A 、m B ，按上式计算不同深度α-=zz 处的z M 并按比例绘出桩身弯矩图，求出最大弯矩所在位置m ax z =1m 、最大弯矩值m ax M =958.528 kN.m 及相应轴力N （计算轴力N 时桩自重考虑浮力并按一半考虑，同时应减去摩阻力）。

⑶、计算纵向力j N 、计算弯矩j M 的确定计算纵向力j N ：i G Uz qz N N N N S τmax max 2121)(4321-++++=常水位= 1175+175+35+195+12⨯16.96⨯1-12⨯3.77⨯1⨯40=1513.55 kNi i y P u N ∑+=汽汽（ϕ)1= (1+0.2) ⨯1.25⨯766.308=1149.462 kNql N 人人ϕ21== 12⨯1.33⨯85.4=56.79 kN人汽N N S Q+='1 = 1149.462+56.79=1206.25 kN14.12.1QG j S S N '+= = 1.2⨯1513.55+1.4⨯1206.25=3505.01 kN当汽车荷载效应占总荷载效应50%及以上时，G S 、1Q S 的系数不再得高，否则应按规定提高，见规范134P 。

计算弯矩j M ：0.G S kN m =10.31206.25361.875.Q S kN m =⨯=214.722.514.05811.2510555.65.Q S kN m =⨯+⨯+⨯= 213.13.11.1Q QG j S S S M +'+= =1.1⨯0+1.3⨯361.875+1.3⨯555.65 =1192.78 kN.m2Q S ——制动力、盖梁风力、墩柱风力产生的弯矩。

恒载弯矩G S 为零。

相对偏心矩：jj N M e =0=1192.780.343505.01= m⑷、桩的计算长度p l 的确定4>=ah h 故有：)4(7.00α+=l l p =0.7⨯(13.4+40.4)=16.39 m 0l ——局部冲刷线至墩柱顶的距离⑸、偏心矩增大系数η值的计算bh h e p j c I E l N γαγη10112-==2611.1601.253505.0116.391100.312.85100.95=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯25.1==s c γγ 砼、钢筋材料安全系数95.0=b γ 构件工作条件系数（偏心受压取0.95）143.03.01.00e ++=de α=0.10.1430.310.340.3 1.2+=+故：00e e η='=1.160⨯0.34=0.394m ⑹、桩截面强度复核设cm a 0.6=（砼保护层厚度）a r r g -= = 0.6-0.06=0.54m ，rr g g =（取0.9）， r ——桩半径等于0.6 mC25砼： a cd MP f 5.11=Ⅰ级钢筋：a sdMP f 195'= 桩截面按0.2%含筋率配置钢筋，取定钢筋数量后计算实际采用的配筋率μ 0.2%⨯221.222614mm π⨯= 选用12φ16，22413s A mm =。

实际的配筋率为0.213%。

强度复核：按下列公式采用试算法进行计算r f C Af gRf D Bf e sdcd sdcd ''0ρρ++='假定ξ=0.44，由规范得：A=0.9876 B=0.5810 C= -0.2850 D=1.9036 带入上式得：394.0600195%213.02850.05.119876.01959.0%213.09036.15.115810.0''0≈⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=++='r f C Af gRf D Bf e sdcd sd cd ρρ= 与已知的'0e =0.394m 相等，满足要求。

用满足要求的A 、B 、C 、D 值进行承载力j N 和j M 的计算KNKN r f C Af N sd cd j 01.350505.4046600195%213.02850.05.119876.0()(22'>=⨯⨯⨯-⨯=+=）ρ mKN m KN r f D Bf M sd cd j ⋅>⋅=⨯⨯⨯+⨯=+=78.119291.1596600195%213.09036.15.115810.0()(33'）ρ 计算的承载力j N 、j M 分别大于计算纵向力j N 和计算弯矩j M 时，强度满足。

计算钢筋总量：N1为主筋，采用12φ16，桩全长为2600cm ，混凝土保护层厚度为6cm ，主筋全长为2594cm ，12根主筋共长311.28m 。

N2为桩柱加筋箍，每2米设置一道加筋箍，全长为26米，共设置13道加筋箍，加筋箍的半径为cm r 8.5026.18.06.1660=----=，周长为cm r l 1.3198.5014.322=⨯⨯==π，搭接处采用双面焊，焊接长度为10cm ，所以一道共长329.1cm 。