桥墩桩基础设计计算书一、荷载计算：永久荷载计算：永久荷载包括桥墩的自重，上部构造恒荷载反力。

1.承台重：3132330.33 1.40.520.460.9(17.7 2.14) 1.425110.6(17.7 2.14) 1.4[(2.0750.6) 1.4(2.0650.6) 1.4]2216.67 1.7414.93V m V m V mm =⨯⨯⨯==⨯+⨯==⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=-= 3123=V 16.67 1.7414.931009.75V V V mm G V KNγ++=-===总2.墩身重：23423523635641.23.14() 6.8437.7421.23.14() 6.7387.6221.23.14() 6.6337.50222.8657105V m V m V m V V V V m G V KNγ=⨯⨯==⨯⨯==⨯⨯==++===3、上部铺装自重：各梁恒载反力表表1—1边梁恒载：12.54⨯19.94⨯2=500.1KN 中梁荷载：10.28⨯19.94⨯15=3074.75KN上部铺装荷载： 3.5⨯19.94⨯18=1256KN（说明：边梁为2根，中梁数：17-2=15根） 取入土深度为1延米122(5.80.252)0.82252121.5[3.14()1]325.325132.47G V KN G V KNγγ==-⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯=⨯==1009.75571.5500.13074.151256022212132.47=6756.19G KN++++++恒载可变荷载计算：采用公路一级车道荷载，3车道横向折减系数k q =10.5KN/m ，满跨布置。

1、车道荷载：跨径≤5m 时 ，K p =180kN ；跨径≥50m 时 ，K p =kN 360 当跨径为19.46时，内差得360180(19.465)()1802155051.2258K K K P KNP P KN-=-⨯+=-=⨯=剪力(见《公路桥涵设计规范》 P24 图、表4.3.1-1)支座反力：P=（215+1/2 ⨯1 ⨯19.46 ⨯10.28）⨯3 ⨯0.78=549.92KN 活载作用：P=（205+1/2 ⨯1 ⨯19.46 ⨯10.28 ⨯2）⨯3 ⨯0.78=971.21KN 而力臂=（20-19.46）/2=0.27m M=971.21 ⨯0.27=262.23KN ·m 汽车作用：P=（215+1/2 ⨯1 ⨯19.46 ⨯10.28）⨯3 ⨯0.78=737.16kN M=P ⨯0.27=199.03KN ·m 2.人群荷载的支座反力：在5.5m 的人行道上产生竖向力.3.019.94 5.5329.01=329.01/2=164.51mN kN R =⨯⨯=总支座由行人产生的弯矩：M=R ·l=164051 ⨯0.27=44.42KM ·m 3.计算汽车制动力因为公路一级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN R=（10.5 ⨯19.46+215）⨯0.1=41.93＜165KN 显然计算值小于165kN ，那么直接取用165kN 因为同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍 4.车道的制动力: P=2.34 ⨯165=386.1KN 产生弯矩：M=P ⨯(1.5+6.843+1)=3607.33KN ·m 5.计算支座摩阻力： 固定支座摩阻系数f=0.05 则此时支座摩阻力：F=N`f=(500.1+3074.75+1256.22) ⨯0.05=241.55KN 产生弯矩：M=F ·（1.5+6.843+1）=2251.66KN ·m二．进行作用效应组合计算：对桥墩不计汽车荷载的冲击力；同时以上制动力与摩擦力与计算结合结果说明支座摩阻力大于制动力，因此；在以上的组合荷载中，车道的制动力作为控制设计。

1、荷载组合：（1）桥上有单跨活载：①恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力 ②恒载 + 桥上活载 + 制动力（2）桥上有双跨活载：③恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力 ④恒载 + 桥上活载 + 制动力 2、组合计算)(211100Qjk hj Qj C k Q Q Gik m i Gi ud S S S S ∑∑==++=γψγγγγ（《公路桥涵设计规范》 P18 4.1.6-1)其中：0γ——结构重要性系数，安全等级为二级，故取1.0 。

Gi γ—— 第i 个永久作用效应的分项系数，混凝土和圬工结构自重取1.2 。

1Q γ——汽车荷载效应分项系数，取1.4。

Qj γ—— 在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它等j 个可变作用分相系数，取 1.4。

c ψ—— 人群荷载作用组合系数0.7 。

由于此时既有汽车制动力和支座摩阻力由表4.1.5可变作用不同时组合表；若存在考虑汽车制动力时则不考虑支座摩擦力，若考虑支座摩擦力则不对汽车制动力进行考虑。

考虑的作用组合分下列四种不同情况；取大值： 当单跨布置时：① 恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力：1.0(1.26756.190.7 1.4164.51 1.4549.92)9038.540.7 1.4241055236.721.4199.030.7 1.444.420.7 1.42251.66=2528.80N kNH kN M kN m=⨯⨯+⨯⨯+⨯==⨯⨯==⨯+⨯⨯+⨯⨯⋅②恒载 + 桥上活载 + 制动力1.0(1.26756.190.7 1.4164.51 1.4549.92)9038.540.7 1.4386.1378.381.4199.030.7 1.444.420.7 1.43607.33=3857.36N kN H kN M kN m=⨯⨯+⨯⨯+⨯==⨯⨯==⨯+⨯⨯+⨯⨯⋅当双跨布载时：③恒载 + 桥上活载 + 支座摩阻力1.0(1.26756.190.7 1.4164.512 1.4971.21)9789.560.7 1.4241.55236.721.4262.230.7 1.42257.66=2573.75N kN H kN M kN m=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯==⨯+⨯⨯⋅④恒载 + 桥上活载 + 制动力1.0(1.26756.190.7 1.4164.512 1.4971.21)9789.560.7 1.4386.1378.381.4262.2300.7 1.43607.33=3902.31N kN H kN M kN m=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯==⨯++⨯⨯⋅将所得数据列得下表：荷载组合效应表三.确定桩长用《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 若此时该桩的埋深为h 米；则有 桩的设计桩径为1.5m ，采用冲抓钻成孔桩周长 1.5 4.71U m π=⨯=，桩的截面面积2277.145.1m A =⨯=π；由于桩底的土层位中密实砾类土层中；查到任务书所给的土层的承载力和摩擦力的标准值：（说明：上侧表中承载力查2—19表；摩阻力标准值2—20表） 若假设桩在中密砾石类土中则此时假设桩长16.5m~~21m 之间 [0a f ]=430kpa由于桩底的土层位中密实砾类土层中， 由《基础工程》 P95 表3—8可将2013.331.5h d ==内差得0.7λ=；桩沉淀土厚度cm t 50=， 则33.0=dt，由《基础工程》 P95 表3—9可内差得00.8m =；查表2—24；215.0; 3.0k k ==2γ为桩端以上各层土的加权平均数：(16.5)22.31619.618.70.522.345h h h hγ-⨯+⨯+⨯-==列出式如下：2110.5554.58669.06[]0.5 4.71[600.5506(16.5)80][426.22]a h h R h h-+=⨯⨯⨯+⨯+-⨯++而21.59789.56/3 3.14()2544.23263.192h N h =+⨯⨯=+若此时：12[]h =18.89m h =a h R N =解得；（舍去） 此时取桩长为20m ； 则列出：2110.5220554.5820669.06[]0.5 4.71[600.55016 3.580][]426.22204729.5444.2 2.03263.194147.19[](4147.19)a h a h R KNN kN R N KN ⨯-⨯+=⨯⨯⨯+⨯+⨯++==⨯+=>此时则此时满足桩长要求。

四.桩基的强度验算（内力计算）： 1、确定桩的计算宽度1b ：1b =()19.00+⨯=d Kd K K f（《基础工程》 P114 公式4-6）其中：f K ——形状换算系数；0K ——受力换算系数； K ——桩间的相互影响系数； 桩径1.5m>1.0m; 圆桩0.9f k =()10.9 1.51 2.25b m =⨯⨯+=入土深度h=20m ；2.57.420.337=因为h>2.57.420.337=; 计算桩的变形系数α：α=此时取m=10000；E=2.6410MPa⨯；I=4413.14 1.50.25;0.8640.337()C m EI E I m α-⨯==== 则此时桩的换算深度0.33720 6.74 2.5h h α-==⨯⨯>； 计算桩顶处的外力i P 、i Q 、i M 及最大弯矩 墩桩顶的外力按一跨活载计算。

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）第4.1.6条 恒载分项系数取1.2；汽车荷载及制动力作用分项系数取1.4；风荷载分项系数取1..1；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有一种可变作用参与时. 其组合系数取0.8，当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.7； 当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.6； P=1.2 ⨯6756.19+1.4 ⨯971.01+0.7 ⨯1.4 ⨯164.51 ⨯2=9789.56KN Q=0.7 ⨯1.4 ⨯386.1=378.38KNM=1.4 ⨯262.23+0.7 ⨯1.43607.33=3902.31KN ·m 因为以上得出的值为排桩的组合效应值。

一排桩由三个桩构成则：9789.563263.193378.38126.1333902.311300.773i i i P KN Q KN M KN======2.桩截面弯矩z M 及桩身最大弯矩M Max 计算设在地面下z 处有MAX M0374.271300.77Z M M M M Q M A M B A B α=+=+无量纲系数M B ；M A 由附表3附表7分别查到z M 计算表桩身最大弯矩MAX M 及最大弯矩位置Z Q =0由0=Z Q 得：00.3371300.773.48126.13Q M C Q α⨯===由 3.48; 6.74Z Q h -==查附表13得max max 0.68;0.1==m 23.71 2.566Z z -=⨯-用内插法可列得（3.48-2.566）+0.60.68桩身最大弯矩MAX M 及最大弯矩位置0Z Q =--max 0.682.020.377z =0.68h =6.74z m ==处由；及查附表13得m k =1.010.1590.08=1.023+⨯0MAX M M K M ==1.023⨯1300.77=1330.32KN`m对z 处横向土抗力zx P 计算201120.337378.380.3771300.772.25 2.2556.6765.66ZX X xX x X xM P z A z B b b z A z B z A z B αθα------=+⨯⨯=+=+列得下表：z P 计算表作zx p 与深度图：五. 桩身材料截面强度验算：由上可知，最大弯矩发生在地面线以下z=2.02m 处 该处M MAX =1330.32KN ·m计算轴向力J N 时；根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）第4.1.6条 恒载分项系数取1.2；汽车荷载及制动力作用分项系数取1.4；风荷载分项系数取1..1；当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有一种可变作用参与时. 其组合系数取0.8，当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.7； 当除汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与时.0.6；-400-300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 0 1234567891011.2 1.22J P Z kz N N N Uq z=+⨯-⨯ P N 取9789.56/3kN ；z N 是地面线以下2.02m 范围内的桩自重12kz Uq z 为地面线以下2.02m 段范围内的桩侧摩阻力 29789.56 1.5111.2 2.02 3.14 2.5 1.2[ 4.710.560 4.71 1.5250]34223263.2107.03299.563070.67J N KN=+⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+-=（说明：12kz Uq z 为地面线以下2.02m 段范围内的桩侧摩阻力。