钢管桩基础结构 简要设计原理及应用实例
设计分公司 李小健 2014 年 4 月
目录
1.钢管桩基础适用范围及特点 ............................................................................. 2 1.1 适用范围................................................................................................... 2 1.2 应用特点................................................................................................... 2
载力参数之间的经验关系，砂层密实度采用标贯数据确定。由于没有当地经验
数据，计算结果有一定的误差。
按照勘察报告，DK976+186.9 左 5.5m 钻孔处土工试验数据及标贯数据最接
近施工处钢管桩承载力计算要求，故以此孔处数据为主要计算依据，其它附近
位置钻孔处试验数据仅利用其作为补充参考。
1）(1)3 层（0.96m~-11.75m）为淤泥质粉质粘土层，其液性指数均大于 1，
备注 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土
粉质粘土
——
砾砂
0.64
粉质粘土
6.9m
DK976+182 右
(2)5
25.40~25.60
0.87
6.9m
DK976+182 右
(2)5
26.30~26.50
0.78
6.9m
粉质粘土 粉质粘土
2）标贯成果数据：
地层编号
里程
DK976+186.9 左 (1)3
5.5m
DK976+186.9 左 (1)3
5.5m
DK976+186.9 左 (1)3
5.5m
DK976+186.9 左 (1)3
5.5m
DK976+186.9 左 (1)5
5.5m
DK976+281 右 (2)2
1.3m
DK976+186.9 左 (2)4
5.5m
DK976+281 右 (2)4
1.3m
DK976+186.9 左 (2)5
5.5m
DK976+276.5 右 (2)6
10.5m
(4)2
深度 3.65~3.95 6.65~6.95 9.65~9.95 12.65~12.95 18.15~18.45 25.45~25.75 22.15~22.45 22.90~23.20 24.15~24.45 27.55~27.85
4
3.2.3 数据收集整理
依据勘察报告，桥位处地层有关物理力学指标如下：
1）桥位处地基土物理力学指标：
地层编号
里程
深度
DK976+186.9
(1)3
3.15~3.45
左 5.5m
DK976+186.9
(1)3
6.15~6.45
左 5.5m
DK976+186.9
(1)3
9.15~9.45
左 5.5m
3.2 钢管桩基础结构设计及验算 3.2.1 设计计算依据 1）《1-96m 系杆拱桥施工图设计》 2）《桥位处地质勘察报告》 3）《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 4）《建筑荷载设计规范》GB 50009-2012 5）《钢结构设计规范》GB 50017-2003 3.2.2 基础结构设计情况说明 1）以下钢管桩基础结构设计钢管桩承载力根据勘察报告及有关规范采用 近似值计算，钢管桩正式施工前须进行试桩，依据所选用的打桩机械、锤击变 形量确定钢管桩实际入土深度及承载力，数据确认后再对支撑体系的材料类型 及间距等尺寸参数进行优化调整。 2）钢管桩采用Φ600*8mm 钢管，桩横向布置间距 3.6m，纵向布置间距 4.5m。 钢管桩地面以上高度 7.0m，上横梁采用 40#工钢，与钢管桩顶部焊接形成横向 刚架结构；钢管桩顶部纵向贯通设置 25#工钢，两端并与桥台固定，使钢管桩 与纵梁纵向形成无侧移刚架结构。 3）支撑结构横断面见下图示意：
3.应用实例（某跨河系杆拱桥梁施工支撑体系设计方案）............................... 3 3.1 项目简要情况 ........................................................................................... 3 3.1.1 桥梁结构设计有关数据.................................................................. 3 3.1.2 桥梁总体施工方案.......................................................................... 3 3.2 钢管桩基础结构设计及验算 .................................................................... 4 3.2.1 设计计算依据 ................................................................................. 4 3.2.2 基础结构设计情况说明.................................................................. 4 3.2.3 数据收集整理 ................................................................................. 5 3.2.4 地层极限侧阻和端阻标准值确定................................................... 6 3.2.5 钢管桩承载力试算与分析： .......................................................... 7 3.2.6 上部荷载值计算.............................................................................. 8 3.2.7 钢管桩结构设计及验算： .............................................................. 9 3.3 其它措施及要求：.................................................................................. 10
ϕA
如果构件端部或中部产生弯矩的话则需按照压弯构件公式验算。
压弯构件强度验算：σ = N + M x + M y ≤ f
An γ xWnx γ yWny
压弯构件弯矩平面内稳定验算：σ = N +
β mx M x
≤f
ϕx A
γ
xW1x
(1 −
0.8
N
N
' EX
)
压弯构件弯矩平面外稳定验算：σ = N +η βtx M x ≤ f
按照《建筑桩基技术规范》其极限侧阻标准值取值为：
∑ Quk = Qsk + Q pk = µ qsik li + λ p q pk Ap
钢管桩敞口、带隔板数量及其闭口等情况对单桩极限承载力的端阻部分影 响较大，使用时可利用其作用进行设计。
2）桩体结构的强度及稳定性计算
2
轴心受压构件强度验算公式：σ = N ≤ f
An
轴心受压构件稳定验算公式：σ = N ≤ f
DK976+186.9
(1)3
12.15~12.45
左 5.5m
DK976+186.9
(1)5
17.65~17.95
左 5.5m
DK976+281 右
(2)2
26.00~26.50
1.3m
(2)5
DK976+182 右 24.40~24.60
5
液性指数 0.98 1.24 1.13 1.29 0.13
修正后锤击数 0.93 1.73 4.08 2.32 10.55
备注 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土 淤泥质粉质粘
土
粉质粘土
19.6
细砂
15.4
中砂
23.10
中砂
4.9
粉质粘土
9.8
粉质粘土
粉砂岩
3.2.4 地层极限侧阻和端阻标准值确定
地层承载力参数确定依据《建筑桩基技术规范》中有关土的物理指标与承
按照《建筑桩基技术规范》其极限侧阻标准值取值为：
qs(2)2k = 42 + (19.6 − 15) × ห้องสมุดไป่ตู้63 − 42) /(30 − 15) = 48.4KPa
4）(2)4 层（-16.00m~-18.30m）为中砂层，按照标贯资料修正后锤击数为 15.4，按照《岩土工程勘察规范》确定其密实程度为中密状态。
ϕ y A ϕbW1x
稳定计算时注意构件计算长度的准确确定，其直接影响杆件长细比，进而
影响稳定系数的数值；构件计算长度与支撑结构竖杆的间距、水平支撑杆件的
刚度、竖向间距以及刚架有无侧移等情况确定，设计时要综合分析。
3.应用实例（某跨河系杆拱桥梁施工支撑体系设计方案）