橋臺(tái)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書

一、荷載計(jì)算(―)、恒載恒載可以為橋臺(tái)自重，橋臺(tái)上土自重和上部恒載組成，橋臺(tái)尺寸如下圖所示。1、橋臺(tái)、承臺(tái)及上部填土重力計(jì)算橋臺(tái)背墻：0.4x2.5x60x25=1500加臺(tái)身重：1x7x60x25=105000承臺(tái)重：1x4x60x25=60000承臺(tái)上土的加權(quán)平均重度：=17.8kN/m3_￡竹1、 17x2.5+17x0.9+18x1.3+18x3.9+=17.8kN/m3承臺(tái)上土重：2x9.5x60x17.8=20292加NP=150mi050(^600(^20292=3829心M=-1500x(4/2-2-0.4/2)-10500<(4/2-2-1/2)-20292x(4/2-2+1)=-14742<Nm2、上部構(gòu)造恒載計(jì)算本飛機(jī)滑行道橋?yàn)?2+28+28+22跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋厚2.5m,橋梁設(shè)計(jì)總寬度為6OnioP.fl=(112x60x2.5x30)/20=25200kNex=1-(4/2-2-1/2)=1.5111Mln=PMxe=25200x1.5=378001^4miLlThx(二)、土壓力計(jì)算:1、臺(tái)后填土表而無飛機(jī)時(shí)土壓力計(jì)算將兩層土的重度內(nèi)摩擦角按土層厚度進(jìn)行加權(quán)平均，得:=￡為虬17x2.5+17x0.9+18x1.3+18x3.9+0.9x20二”?^/3_TK 蕓 . 111E利h, 22x2.5+14x0.9+18x1.3+30x3.9+0.9x34一。土］= =25.1°臺(tái)后填土自重引起的主動(dòng)土壓力:EA=l/mH2KaB式中：rm一一墻后填土重度的加權(quán)平均值(kN/m3)；H一一土壓力作用的高度；B一一土壓力作用的寬度；Ka一一主動(dòng)土壓力作用系數(shù)。土壓力作用系數(shù)如下：K= cosco?0xcos(25.1o/2+0)x[l+件co?0xcos(25.1o/2+0)x[l+件(25.1。/2+25.1。)頂】(25.1。-。)『Vcos(25.1o/2+0)cos(0-0)=0.52式中：一一墻后填土內(nèi)摩擦角的加權(quán)平均值；8—一墻背與豎直線之間的夾角；6一一墻背與填土間的摩擦角：P一一填土面與水平面之間的傾角：Ka一一主動(dòng)土壓力作用系數(shù)。臺(tái)后填土自重引起的主動(dòng)土壓力：Ea=2KaB=-xl7.8x9.52x0.52x60=25060.62加 2水平分力：Eax=EaCOS(5+5)=2506062cos(25.1+0)=22694120作用點(diǎn)與基礎(chǔ)底面的距離：ev=--x9.5=-3.17m

y3水平方向土壓力對基底形心軸的彎矩：Mex=Eg=2269412x(-3.17)=-719403處Im豎向分力：EAy=Easin(5+s)=2506062sdn(25.1°+0)=106307kN與基礎(chǔ)底面的距離:3cM*os(S+，)x[l+1岫陽蛔“)『\COS(3+￡)COS(￡-/?)cos2(25.1°-0)ex=6.84/3=2.2&nX豎直方向土壓力對基底形心軸的彎矩：Mev=EAvex=106307x2.28=2423Z99&N-mey k2、臺(tái)后填土表面有飛機(jī)荷載時(shí)土壓力計(jì)算由飛機(jī)荷載換算成等代的均布土層厚度Bloy式中：1。一一破壞棱體長度，l°=Htan。；H 橋臺(tái)高度；。一一破壞棱柱體滑動(dòng)面與水平面之間的夾角。tan6=—atailco+J(cot甲+tanco)(tanco+tana)=—tan37.65+J(8t25.1+tan37.65)(tan37.65+tanO)=0.72破裂棱柱體長度：\o=Htan<9=9.5x0.72=6.84m在破壞棱體范I韋I內(nèi)布滿均布荷載：￡G=15004將飛機(jī)荷載轉(zhuǎn)換為等效土層，厚度為：,YG150011=——= =0.21mBlo/60x6.84xl7.8臺(tái)背在填土連同破壞接體上飛機(jī)荷載作用下的引起的土壓力：EA=|/mH(2h+H)KaB=lxl7.8x9.5x(2x0.21+9.5)x0.52x60=26168.5602水平方向的分力Eax=Eacos(5+s)=2616856xcos(37.65°+0)=2071914kN作用點(diǎn)與基礎(chǔ)底而中心的距離:y--VTH+211=-(1x9.5+95+3x0-21)=-4.19m3 9.5+2x0.21水平方向土壓力對基地形心軸的彎矩：Mex=E^eyU2071914x(-4.19)=-868132kNni豎向分力：EAy=Easin(^+￡)=2616856《n(37.65°+0)=159847IkN與基礎(chǔ)底面的距離：ex=6.84/3=2.2豎直方向土壓力對基底形心軸的彎矩：Mev=EAyxex=15984.71x2.28=36445.1415ST?m(三)、支座活載反力計(jì)算設(shè)計(jì)荷載為空客380F類荷載，重150噸。R&=150(kN橋上飛機(jī)荷載反力對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的彎矩為：M&=[1-(4/2-2-1/2)]x1500=2250kN.m(四、支座摩阻力計(jì)算滑動(dòng)支座摩擦系數(shù)取*0.05,則支座摩阻力：F=Ptllf=25200X0.05=1260kN支座厚42皿，支座摩阻力與承臺(tái)底面的豎直距離：ey=0.042+9.5+1=10.542111支座摩阻力與承臺(tái)底面形心軸的彎矩：M支=Fxey=1260x10.542=1328292kN.m在一聯(lián)內(nèi)支座全部采用活動(dòng)支座，即采用漂浮體系。如果制動(dòng)力大于支座摩阻力，結(jié)構(gòu)以位移抵消這部分力，因此只計(jì)算支座摩阻力，不需要與制動(dòng)力比較。(五)、荷載組合根據(jù)實(shí)際可■能發(fā)生的組合，應(yīng)按三種情形進(jìn)行荷載組合，即：橋上有飛機(jī)，臺(tái)后無飛機(jī)荷載;橋上有飛機(jī)，臺(tái)后也有飛機(jī)荷載；橋上無飛機(jī)，臺(tái)后有飛機(jī)荷載。荷載組合基本公式：(m n )/o^ud=7o￡/ai^aik+/q1^Qlk+但￡7q,^Qjk\i=l j=2 J式中：氟一一承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；/o一一結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，該橋?yàn)橹袠?，取?1；7^一一第1個(gè)永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，橋臺(tái)自重、恒重、填土自重取1.2,土的側(cè)向壓力取1.4/Q1 汽車荷載效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取/qi=14；/q一一在作用效應(yīng)組合中除飛機(jī)荷載效應(yīng)外的其它可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，人群荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4,幺一一在作用效應(yīng)組合中除飛機(jī)荷載效應(yīng)外的其它可變作用的組合系數(shù)。1、 橋上有飛機(jī)，臺(tái)后無飛機(jī)荷載/o=1.2x(38292+2520()+1.4x106307+1.4x1500=9317338kN"Hud=1.4x22694.12-1.4x1260=30007.7680/oMud=1.2x(14742+3780()-1,4x24237996+1.4x2250+1.4x1328292=50863.293kN.m2、 橋上有飛機(jī)，臺(tái)后也有飛機(jī)荷載/o =1.2x(38292+2520Q+1.4x1598471+1.4xl500=100668994kN/oHud=1.4x20719.14-1.4xl260=27242.796kNZoMud=1.2x(14742+37809—1,4x3644514+1.4x2250+1.4x1328292=33773.292kN.m3、 橋上無飛機(jī)，臺(tái)后有飛機(jī)荷載乙=1.2x(38292+2520()+1.4x1598471=9856899<N/oHud=1.4x20719.14=29006.796kN/oMud=1.2x(14742+3780()-1,4x3644514+1.4x1328292=24137.87kN.m荷載組合匯總表荷載組合豎直力（kN）水平力（kN）彎矩（kN.m）—?93173.3830007.76850863.293100668.99427242.79633773.29298568.99129006.79624137.87三種荷載組合的匯總表如表所示，綜上所述，最不利的荷載組合如下：=100668.994kNHxld=3007.768kN =50863.293kN.m二、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（-）單樁承載力計(jì)算試設(shè)計(jì)樁長20m,微型細(xì)石混凝土灌注樁基，頂在中密卵石土層中，19m在密實(shí)卵石土層中，樁徑去300mmc根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式Quk=Qsk+Qj±"UpEoskL+cipk樁側(cè)土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如下：中密卵石土層，取q31k=85kPa.密實(shí)卵石土層，取q，2k=90kPa。樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值如下：密實(shí)卵石土層，取qpk=2200kPaQuk-Qsk+Qp +qpkA=344x0.3x（85x1+90x19）+3.14x0.152x2200=18463g單樁嘵向承載力特征值：Rl=Qlk/K=184632/2=923.16kN根據(jù)上部荷載初步估計(jì)樁數(shù)為N2鳥=10066899% =109.04取n=120根虬 />Z3.1o（二）計(jì)算樁頂R、Q、M,樁的計(jì)算寬度場計(jì)算=KfKoKd（注：《基礎(chǔ)工程》公式4-6）Kf一形狀換算系數(shù)，圓形截面取0.9K。一受力換算系數(shù)，圓形截面取l+j=l+土=4.33心>0.61^—K=1.0心<0.61^—K=b+?垃0.6也L]一沿水平力H作用方向上的樁間凈距匕=2in0-樁在地下的計(jì)算深度hi=3（d+1）=3x（0.3+l）=3.9m<h（=24m）b'—與一排中的樁數(shù)n有關(guān)的系數(shù)n=2.b'=0.6?.?1^<0.6hi（=2.34m）f.（L-b）L 1-0.6 2K=b+ >_=o.6+ x——=0.940.6場 0.6 3.9故樁的計(jì)算寬度b]=0.9x4.33x0.94x0.3=1.09911換算多層土的m值彈性樁1】>三，m為地面以卜.01范圍內(nèi)的系數(shù)。=2（d+1）=2x（0.3+1）=2.6m在局部沖刷線以下土層范圍內(nèi)有兩層土，但因uh=m2,均為60000kPa/m2,則m不需要換算,m=in1=60000kPa/m2o則in=k-m=0.91X60000=56400kPa/m2樁-土的變形系數(shù)aEl=0.67EhI=0.67x3x107xx0.34=7.99x104

mb56400x1.099八心a=5—1=5 =0.95VElV79900樁在最大沖刷線以下深度20m,則其計(jì)算長度：h=cdi=095X20=19m>2.5m屬于彈性樁，按彈性樁計(jì)算.計(jì)算樁頂剛度系數(shù)Q］、必、0、APi=.一」一—（注：《基礎(chǔ)工程》4-37）1。+牛1式中：該承臺(tái)為低樁承臺(tái)10=0h=20m鉆孔灌注樁季=0.5持力層為密實(shí)的礫類土，查表可知=56400C。=moh=564OOx2O=l.128x106心”（注：《基礎(chǔ)工程》4-3）持力層為密實(shí)卵石土土其等代內(nèi)摩擦角為：hxtan—=20xtan9=3.24故取%=弋”=8.04m2=2.05xl05=2.57EIA=itx0.152=2.05xl05=2.57EIP1~0+0.5x20 10.07x3xl071.128xl06x8.04樁的換算深度：h=oil=0.95x20=19111(>4m)取h=4m低樁承臺(tái)lo=0查《基礎(chǔ)工程》附表17.18.19得2q=1.06423/m=0.98545久=1.48375p2= =0.953X1.06423EI=0.912EIp3=<Z2EI^=0.952X0.98545EI=0.889EI(注：《基礎(chǔ)工程》4-39d)P4=網(wǎng)％=0.95x1.4837更I=L41EI計(jì)算承臺(tái)底而中心處的位移a。、b。、pQNN_Ni=l100668994_326.42'120x2.57EI一El（注：《基礎(chǔ)工程》4-44）np4+ =120xl.41EI+2.57EIxl20xl=477.6EIX=1np2=120x0.912EI=109.44EInp3=120x0.889EI=106.68EI1啊+必￡才H+1W3Mzv-A HJ 。。-/ n\nq+Qif"-n2p32\ i=l)（注：《基礎(chǔ)工程》4-48）（注：《基礎(chǔ)工程》（注：《基礎(chǔ)工程》4-48）（注：《基礎(chǔ)工程》4-49）109.44EIx477.6EI-106.682E312167.84Eln "應(yīng)+np3H=―1 廠""^―二1必nP4+PlY^-HR\ 1=1_(109.44x50863293+106.68x300Z768)EI- 109.44EIx477.6EI-106.682E3I3143.99EI計(jì)算各樁樁頂所受作用力Q、Mxpx= =Pi(bo+Vo)=2-57EIxLtFx—kEIEI_120895kN一'46S85kN16784 14399Qx=p2aQ-p3flQ=0.912EIx―:—-0.889EIx——=25.060EI EI143.99 167.84Mi=PA-p3aQ=1.41EIx 0.889EIx =53.82由mEI EI校核：nQ=120x25.06=3007.2kN卻￡H=3007.768kNn￡?duì)?1皿=60x(120895-468.85)x1+120x53.82i=l=508644kN?ma￡M=50863293kN?mn=60x(120895+46&85)=10066^? =100668994kNi=l ~符合規(guī)范要求。三、樁基礎(chǔ)強(qiáng)度驗(yàn)算1.驗(yàn)算單樁軸向承載力按土的支承力確定單樁軸向允許承載力(經(jīng)驗(yàn)公式法)單樁軸向允許承載力：Ng+?<回其中Ngx：單樁最大承載力，取1208.95kNG:為整個(gè)樁重，取G=30x20x '°3=42.41kN,則有4[P]=7UErixli+她aQ%]+k2/2(h-3)}Li=l采用旋挖鉆進(jìn)成孔，則U=兀X(0.3+0.3)=1.8位II；第一層土為中密卵石土I】=lm,ri=20QnPa；第二層土為密實(shí)卵石土 13=19m,r2=30QnPa由于%=2%3=6667,旦裝底部不透水，則4=0.72%=°?%3=L67,則取叫=0.6A乃"7X0.32 ，A= = =0.07nr4 4由于基底為密實(shí)砂礫，則查表有[a0]=100QnPa虹=6.0/2=lx2°+19x22=21920h=20m代入有:Nf+—=120895+05x30x20x-x3.14x(03)2=1230155kNmax2 4代入有:[P]=0.5xl.88x(lx200+19x300)+0.72x0.6x0.07x[1000+6x21.9x(20-3)]=231619kN>Nh=123Q55kN即有該單樁的軸向承載力滿足要求。2、樁內(nèi)力及位移計(jì)算M°=M,+0二53.82kN.mQo=Qi=25.06kN與=1{=1208.95kN3、計(jì)算最大沖刷線以下深度Z處樁截面上的彎矩％及水平壓應(yīng)力b?M2=^4x+M0Bm

a=a^-aX-BzZ=aZh=ahAnBgMoBmMz(kn.m)00401053.8253.820.21052630.240196960.998065.19559753.7155958.911190.42105260.440377390.986179.95515153.0756763.030820.63157890.640539380.9586114.2282851.5923965.820670.84210530.840645610.9132417.0305149.1505866.181091.0526316140723050.8508919.073345.794964.86821.26315791.240761830.7741520.0962741.6647561.761031.89473681.840684880.4988918.0664126.8502644.916672.1052632240614130.4065816.200121.8821438.08224內(nèi)力匯總表表1.3

704、樁頂縱向水平位移驗(yàn)算樁頂?shù)乃轿灰坪退轿灰妻D(zhuǎn)角:查附表1,得X*=2044066查附表5,得=1.62100犯=島入+噩B,25.06 53.82= 5 Tx2.044066+ s tx162100=1.96nin <6mm0.953x7.99xlO4 0.95-x7.99x104虹果』+性7B0a-El胡aEl查附表2,得^=-162100查附表6,得B廣T7505825.06 53.82%=—— x(—1.62100)+ x(—1.75058)0.952x7.99xlO4 0.95x7.99xlO4=-1.8xl0~3radQ1J25.06x0八Xq= = =03EI3EIQI；25.06x0八x=W= =02EI 2El樁頂縱向水平位移：X]=確+￡1。+Xq+、1=（1.96+0.59x2）x10-3=3.14mm水平位移容許值：[A]=0.5^2=70inm3.14mm<[△]=70mni,所以樁頂縱向水平位移符合要求5、樁身截面配筋的驗(yàn)算（1）配筋的計(jì)算最大彎矩截面在Z=0.8m處，此處設(shè)計(jì)的最大彎矩為Mj=66.1毆N?m恒載安全系數(shù)12,活載安全系數(shù)14,最大承載力：1 172N）=（4427.157--x3.14x—-x2.4x25）xl.2=50931kN由截面強(qiáng)度計(jì)算公式得N,〈KAp+RgCur2Nj 《KBr'+RgDugr，取以上兩式的臨界狀態(tài)分析，整理得K、，Br-A（曜）

LL— X RgC（7/eo）-Dgr現(xiàn)擬定采用C20混凝土，HRB鋼筋，R,=llMPa,Rg=340MPa3、計(jì)算偏心距增大系數(shù)%=MjNj=1627.74/527352=309mm因cdi=4m,故樁的計(jì)算長度 Ip=0.5x4/0.417=4.8mm長細(xì)比lp/d=4800/1200=4<7,可不考慮縱向彎曲對偏心距的影響，取〃=1。、計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)7/eo=lx309=30ftmnr=d/2=120(/2=60Qnni設(shè)g=09,貝'Jr=gr=0.9x600=54(111111oKvB—"。)LL— A AC(；7eo)-Dgr11 60(B-32(A 660B—152/34032CC-540D"1O88GCO-1836(D)=1lxAx60(f+x340xC/zx6002=396000(A+122400000X1受壓區(qū)高度系數(shù)&計(jì)算表 表1.5gABCDNuNjNJNj0.621.554806666061391.73870.0042544375093.11.1480.631.586806666067391.71030.0049350855093.10.9980.641.6188066610.73731.67630.0057252645093.11030.651.6508066510.80801.63430.00675471.85093.11.074由計(jì)算表可知，當(dāng)&=0.64時(shí)，計(jì)算縱向力1電與設(shè)計(jì)值Nj之比較為合理，故取￡=0.64,0=000572為