橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計計算

1、第一章樁基礎(chǔ)設(shè)計一、設(shè)計資料1、地址及水文河床土質(zhì)：從地面（河床）至標(biāo)高 32.5m 為軟塑粘土，以下為密實粗砂，深度達30m；河床標(biāo)高為 40.5m，一般沖刷線標(biāo)高為 38.5m，最大沖刷線為 35.2m，常水位 42.5m。2、土質(zhì)指標(biāo)表一、土質(zhì)指標(biāo)類型地基系數(shù) m極限摩阻力 T內(nèi)摩擦角容重軟塑粘土3402012810密實粗砂2531203812103、樁、承臺尺寸與材料承臺尺寸： 7.0m×4.5m× 2.0m。擬定采用四根樁，設(shè)計直徑1.0m。樁身混凝土用 20 號，其受壓彈性模量Eh =×104MPa4、荷載情況上部為等跨 25m的預(yù)應(yīng)力梁橋， 混凝土橋

2、墩， 承臺頂面上縱橋向荷載為：恒載及一孔活載時：N05659.4KN、 H 0298.8KN 、M0 3847.7KN gm恒載及二孔活載時：N06498.2KN 。樁（直徑 1.0m）自重每延米為：q1.0211.78KN / m154故，作用在承臺底面中心的荷載力為：N5659.4(7.04.52.025)7234.4KNH298.8KNM3847.7298.82.04445.3KN恒載及二孔活載時：N6498.2 (7.04.5 2.0 25)8073.4KN樁基礎(chǔ)采用沖抓錐鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，為摩擦樁二、單樁容許承載力的確定根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中確定單樁容許承載力的經(jīng)驗公式，初步

3、反算樁的長度，設(shè)該樁埋入最大沖刷線以下深度為h，一般沖刷線以下深度為 h，則： Nh p1 U l i im0 A 0 k2 2 (h2 3)32當(dāng)兩跨活載時：Nh8073.23.3 11.781 11.78h42計算 P 時取以下數(shù)據(jù)：樁的設(shè)計樁徑 1.0m，沖抓錐成孔直徑為 1.15m，樁周長u1.153.6m, A120.485m2 ,0.7412KN / m2m0.9, K26.0,0550Kpa,20140Kpa ,2120Kpa , p1 3.16 2.740(h2.7)1200.700.90.78525506.0 12 (h 3.3 3)Nk2057.175.89h8.78m現(xiàn)取

4、 h=9m，樁底標(biāo)高為 26.2m。樁的軸向承載力符合要求。具體見如圖1 所示。常水位河床承臺一般沖刷線最大沖刷線縱橋向斷面橫橋向斷面三、樁頂及最大沖刷線處荷載P 、 Q、 Mi、M0、 Q0、 P0ii一、參數(shù)計算1、樁的計算寬度 b1b1 K j gK 0 gK gd 0.9(d1)K0.9(1 1)K 1.8K又： L11.5m : h13(d1)6m : n2 : b0.6故：Kb1bL110.61.50.7670.6h10.60.66b10.990.7671.382、樁的變形系數(shù)：5 mb1EImm1h1 m2 (2h1h2 )h28 1032.725 103(2 2.71.3) 1

5、.3h242m17.25103 KN / m3E0.67Ek0.672.6 103 KN / m2I d 4 0.0491m4 64517.251031.380.489m10.672.61070.0491樁在最大沖刷線以下深度h=9m，其計算長度為：hh0.48994.401 2.5故按彈性樁計算。3、樁頂剛度系數(shù)1、 2、3 、4 值計算l0 3.3m; h 9m;1 ; Ad20.785m224C010m 10 25 1032.5 105 KN / m30按樁中心距計算面積，A02.524.91m2413.3191121l03h12.61072.51050.7854.91AEC0 A08.

6、3551050.977EI已知： hh 0.489 94.4014 ，取用 4。l0l0 0.4893.31.614由已知資料和查附表得：xQ0.262564; xm0.448403;m 1.063181Q3EIxQ 0.031EI 、m2 EIx m 0.107EI 、m EI m 0.520EI4、計算承臺底面原點O處位移0、 b0、0b0N7234.41851.42n 1m40.977EIEIn 41xi24 0.50EI 0.977EI 4 1.2528.185EIi1nn2340.031EI0.124EI40.107EI0.429EI所以：(n 3 )2(0.429EI ) 20.1

7、84(EI ) 2m(n 41xi2 )H n 3M0i1mxi2 ) (n 3 )2n 2 (n 41i 18.185EI298.80.429EI4445.352299.660.124EI8.185EI0.184(EI )2EI0n 2Mn 3 Hmx2 )2n2(n41(n3i 1i0.124EI4445.30.429EI298.8820.800.124EI8.185EI0.184(EI )2EI<二>計算作用在每根樁頂上的作用力piQiM i。豎向力：p(bx0)0.977EI1851.42 1.25820.80ii0iEIEI2810.87KN806.33KN水平力：Qi5

8、299.66820.8020m00.031EI0.107EIEIEI74.7KN彎矩：M i820.805299.6640m00.520EI0.107EIEIEI141.50KN gm校核： nQi474.7298.8KNH298.8KNnxi pinM i2(2810.87806.33)1.254 (141.50)i 14445.3KNmM4445.3KNmnnpi2(2810.87806.33)7234.4 KNM7234.4 KNi 1<三>計算最大沖刷線處樁身彎矩 M 0水平力 Q0 及軸向力 P0 。M 0M iQi l0141.5074.73.3105.00KNmQ07

9、4.7 KN 、 P02810.870.785 3.3152849.73KN四、最大彎矩 M max 及最大彎矩位置Zmax 的計算0.489、 h 0.48994.401CQM 00.489105.000.687Q074.7由設(shè)計規(guī)范查表得：Z1.043、Z1.0432.132、K m1.9720.489所以： M maxM 0 K m105.001.972207.06KNm五、樁頂縱向水平位移驗算樁在最大沖刷線處水平位移x0 和轉(zhuǎn)角0 ：Ax2.44066, Bx1.62100, A1.62100, B1.75058x0Q0AxM 0 Bx3 EI2 EI74.71051.621000.4

10、8932.44066EI0.4892EI符合規(guī)范要求。2.64410 3 m2.644mm 6mm0Q0AM 0 B2 EIEI74.7( 1.62100)105( 1.75058)1.027 10 3 rad0.4892EI0.489EIx0Ql0374.73.331.042103m1.042m3EI38.588 105xmMl 02141.503.338.97 104m0.897m2EI28.588105所以樁頂縱向水平位移x1(2.6441.02712.31.0420.897)10 315.4310 315.43mm水平位移容許值 V0.5252.5cm，符合要求。六、樁身截面配筋的計算

11、<一>、配筋的計算最大彎矩截面在 Z=處，次處設(shè)計最大彎矩為 M j207.06KNm ，設(shè)計最大彎矩為：N j2849.73 12.132 11.78 40 3.61 2.132 1222708.36KN由截面強度的計算公式：N jhR Ar 2bRgC r 2csNjeMbR Br 3b R D gr 30jgcs取以上兩式的臨界狀態(tài)分析，整理得：RaBrAe0RgCe0Dgr現(xiàn)擬定采用 20 號鋼筋， I 級鋼筋， Ra11MPa、 Rg240MPa1、計算偏心距增大系數(shù)Me0Njj207.06270.3976.5mm因 h4.401 4.0 ，故樁的計算長度 l p 0.5

12、 3.34.050740mm ，0.489l p5740長細比d5.740 7，可不考慮縱向彎矩對偏心距的影響，取10001 。2、計算受壓區(qū)高度系數(shù)e0176.576.5mm、rd1000500mm22設(shè) g=則 rggr0.90500450mm 。RaBr Ae0b R Ar2b Rg C r2RgCe0DgrNu11B500A76.5cs0.95A20.952240C76.5D 450、11500240C5001.251.255500B841.5A2090000A45600000C18360C108000D現(xiàn)采用試算法列表計算，見下表：ABCDNu53171035761103632810

13、370671038061103N j24081032408103240810324081032408103N uN j由計算表可見，當(dāng)=時，計算縱向力 Nu 與設(shè)計值 N j 之比較為合理，故取=，=為計算值。3、計算所需縱向鋼筋的截面積Agr 20.002726(500)22141mm2現(xiàn)選用 1018， Ag 25.45cm2，布置如圖 2所示?；炷羶舯Ｗo層c 602050mm 25mm縱向鋼筋間凈距為 256mm>80mm。28鋼筋布置示意圖<二>對截面進行強度復(fù)核由前面的計算結(jié)果e0 76.5mm, a60mm, rg450mm, g 0.9實際配筋率4Ag425.

14、450.01296d 25021、在垂直與彎矩作用平面內(nèi)l p5.7407 ，故縱向彎曲系數(shù)1 。長細比d混凝土截面積為Ahd 224785398mm，實際縱向鋼筋面積Ag2545mm2 ，則在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的承載力為：Nub(1 R A1RA)a hg gcs10.95( 1117853981240 2545)1.251.257030.137KNN j2708KN2、在彎矩作用平面內(nèi)eBRaD gRgr0ARaC RgB11D0.012960.9 240 500A 11 C 0.01296 2405500B1327.95D11A3.110C同樣采用試算法可得，當(dāng)0.98 時 ( e0

15、) 78.99mm ，與設(shè)計的e76.5mm 很接近，故取0.98 為計算值。在彎矩作用平面內(nèi)的承載力0NubRa Ar 2b RgC r 2cs為 0.95 11 2.6424 (500) 2 0.95 240 2.3690 0.007353 (500) 21.251.256327.73KNN j2708KNMbR Br 3bD gr 2Ruagcs0.95110.3717(500)30.952400.63390.007353(500) 21.251.25484.07KNmM j207.06KNm樁截面符合強度要求。七、承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計計算樁承臺配筋承臺樁分布圖承臺（見上圖）的有效高度為：h02

16、00203177cm1、承臺受沖切驗算a0x100樁邊沖切，計算沖跨比：0 x0.565h0177a0 y250 yh00.141 0.2 ，取1770.840.84計算沖切系數(shù)： 0 x1.0980 x 0.20.565 0.20 y0.840.842.1000.20.20.20 y2 0x (bc a0y )0 y (hca0 x ) hp ft h0取 hp1.0 ，則：20.565 (10.25)2.100 (2 1.5) 1.0 1100 1.7732371.04KN2810.87KN滿足要求。樁向上沖切，c1c2150cm; a1x100cm; a1 y0.25cm; 所以，1x0

17、.565; 1 y0.2,1x0.560.560.732計算沖切系數(shù)：1x0.20.5650.20.560.561.4001y0.20.20.21 y取hp1.0 ，所以：(ca1y)(caf h1 x21x )hp21 y 12t 00.732(1.500.125)1.400(1.500.5)1.011001.777767.56KN2810.87KN滿足要求。3、抗剪承載力計算ax 100cm, ay25cm ，所以，ax100x0.565h0177ay25y0.141，取。 h0177cn ，剪切承載力截面高度影響h0177系數(shù) hs1.0 。1.751.751.0 hs ftb0h00.21.0 1.0 1100 7 1.7719875.63KNH298.8KN所以抗剪承載力滿足要求。4、承臺受彎承載力計算M maxM yNi xi22810.87 1.50 8432.61KNmM x