07土木5_桥梁桩基础课程设计

1桥梁桩基础课程设计任务书一、桩基础课程设计资料我国某公路桥梁采用桩柱式桥墩，初步拟定尺寸如下图1所示。其上部结构为25米预应力混凝土装配式T梁。桥面宽7米，两边各0.5米人行道。设计荷载为公路Ⅱ级，人群：3.5kN/m2。常水位低水位一般冲刷线局部冲刷线35.939.544.541.04.51.51.513.41.3图1图121、桥墩组成：该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。桩径采用=1.2m，墩柱直径采用=1.0m。桩底沉淀土厚度t=(0.2~0.4)d。局部冲刷线处设置横系梁。2、地质资料：标高25m以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为：容量=18.5kN/m3，土粒比重G=2.70g/3cm，天然含水量%21，液限%7.22l，塑限%3.16p。标高25m以下桩侧及桩底土均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容量=19.5kN/m3，土粒比重G=2.70g/3cm，天然含水量%8.17，液限%7.22l，塑限%3.16p。3、桩身材料：桩身采用25号混凝土浇注，混凝土弹性模量MPEh41085.2，所供钢筋有Ⅰ级钢和Ⅱ级纲。4、计算荷载⑴一跨上部结构自重G=2350kN；⑵盖梁自重G2=350kN⑶局部冲刷线以上一根柱重G3应分别考虑最低水位及常水位情况；⑷公路Ⅱ级：双孔布载，以产生最大竖向力；单孔布载，以产生最大偏心弯矩。支座对桥墩的纵向偏心距为3.0bm（见图2）。计算汽车荷载时考虑冲击力。⑸人群荷载：双孔布载，以产生最大竖向力；单孔布载，以产生最大偏心弯矩。⑹水平荷载（见图3）制动力：H1=22.5kN；盖梁风力：W1=8kN；柱风力：W2=10kN。采用常水位并考虑波浪影响0.5m，常水位按45m计，以产生较大的桩身弯矩。W2的力臂为11.25m。活载计算应在支座反力影响线上加载进行。支座反力影响线见图4。3局部冲刷线35.90.335.9局部冲刷线w1H1w2常水位11.2514.0514.7图3图2图2图30.324.40.31图4图445、设计要求⑴确定桩的长度，进行单桩承载力验算。⑵桩身强度验算：求出桩身弯矩图（用座标纸画），定出桩身最大弯矩值及其相应截面位置和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度（采用最不利荷载组合及常水位）。⑶计算主筋长度、螺旋钢筋长度及钢筋总用量。⑷用A3纸绘出桩的钢筋布置图。二、应交资料1、桩基础计算书2、桩基础配筋图3、桩基础钢筋数量表5桥梁桩基础课程设计计算书一、恒载计算（每根桩反力计算）1、上部结构横载反力N11112350117522NGkN2、盖梁自重反力N2221135017522NGkN3、系梁自重反力N331(0.71)(11)3.325292NkN4、一根墩柱自重反力N4低水位：22411258.325105.1223.8544NkN常水位：22411254.825108.6196.9144NkN5、桩每延米重N5（考虑浮力）251.22510116.964NkN二、活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力⑴、公路II级：7.875/kqkNm，193.5kpkNⅠ、单孔布载1290.76RkNⅢ、双孔布载2581.52RkN⑵、人群荷载Ⅰ、单孔布载R1=42.7kNⅢ、双孔布载R2=85.4kN2、柱反力横向分布系数的计算6柱反力横向分布影响线见图5。70.50.51图5图5⑴、公路II级双孔布载汽车道：0.3车辆：0.3汽=11.1670.7670.4180.0781.252⑵、人群荷载人人=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汽车+人人群（汽车、人群双孔布载）1175175(10.3)1.25581.5211.333.524.42408.55RkN2、计算桩顶最大弯矩⑴、计算桩顶最大弯矩时柱顶竖向力组合Ⅰ：R=1N+2N+（1+u）汽iiyP+人ql21（汽车、人群单孔布载）111751751.31.25290.7611.333.524.41879.282RkN7⑵、计算桩顶（最大冲刷线处）的竖向力0N、水平力0Q和弯矩0M0N=maxR+3N+4N（常水位）2408.5529196.912631.71kN0Q=1H+1W+2W22.581040.5kN0M=14.71H+14.051W+11.252W+0.3活maxR=14.722.514.05811.25100.32408.551175175873.22kNm活maxR——组合Ⅰ中活载产生的竖向力的较大者。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h3，单桩最大竖向力为：V=1N+2N+3N+4N（低水位）+活N+21qh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）1117517529223.85(2408.551175175)16.962658.658.482Vhh单桩容许承载力：00231[][](3)2iizPUlmAKhil——各层土的厚度，i——各层土的极限抗剪强度，2K——查表2-5、z——土的容重（多层土时取加权平均值），U——桩周长，A——桩底面积——查表3-9，0m——表3-10，[0]——查表2-3取1l=10.9m，2l=h-10.9m,1=45,2=80,2K=2.5,18.510.919.5(10.9)zhh,设计桩径1.2m，考虑冲抓锥成孔直径1.3m，桩周长1.34.08Um，421.134dAm，0427kPa，取0.7(由4~20hd得),0m=0.7(由0.2~0.40.2~0.4dtdd得)。800231[](3)2hiizNUlmAKh118.510.919.5(10.9)4.0810.94510.9800.70.71.134272.5(3.63)2hhhh令最大竖向力与单桩容许承载力相等,即hVN解得h=17.6m,取h=18m。plpllI——液性指数w——天然含水量lw——液限pw——塑限软塑：21%16.3%0.73422.7%16.3%pllpwwIww硬塑：17.8%16.3%0.23422.7%16.3%pllpwwIww)1(0wGe0e——天然孔隙比G——土粒比重——容重软塑：02.70121%(1)0.17718.5Gwe硬塑：02.70117.8%(1)0.16319.5Gwe6.33hh=18.1+3.6=21.7m取22m2、钻孔桩强度复合⑴、确定桩的计算宽度1b和变形系数kdkkbf010kkf及——查表4-3k=1（桩间影响系数）d——桩径查表得0.9fk，011kd10110.910.911.21.981.2fbkkkddd51EImbm——查表4-1EI=0.67hhIE查表得410/mMNm94761.20.670.672.85101.943634261064hhEIEI1556100001.980.401.9436242610mbEI⑵、最大冲刷线以下深度z处桩截面上的弯矩zM计算mmzBMAQM00根据zz，hh=0.418=7.2，所以按弹性桩考虑(其中4h时按4考虑)，查附表3、附表7得mA、mB，按上式计算不同深度zz处的zM并按比例绘出桩身弯矩图，求出最大弯矩所在位置maxz、最大弯矩值maxM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）。0,0,1.040.50873.221873.220.40mmzzABMkNm时1,0.37739,0.9861740.50.37739873.220.98617899.350.40mmzzABMkNm时2,0.64561,0.9132440.50.64561873.220.91324862.830.40mmzzABMkNm时3,0.76183,0.7741540.50.76183873.220.77415753.140.40mmzzABMkNm时4,0.73734,0.5937340.50.73734873.220.59373593.110.40mmzzABMkNm时5,0.61413,0.4065840.50.61413873.220.40658417.210.40mmzzABMkNm时106,0.44334,0.2426240.50.44334873.220.24262256.750.40mmzzABMkNm时7,0.26996,0.1197940.50.26996873.220.11979131.940.40mmzzABMkNm时8,0.19305,0.0759540.50.19305873.220.0759585.870.40mmzzABMkNm时9,0.0.05081,0.0135440.50.05081873.220.0135416.970.40mmzzABMkNm时10,0.00005,0.0000940.50.00005873.220.000090.080.40mmzzABMkNm时⑶、计算纵向力jN、计算弯矩jM的确定计算纵向力jN：maxmax111234()2211117517529196.9116.9614.081451489.8422GiSNNNNqzUzkN常水位110.31.25581.52944.97iiNuPykN汽汽111.333.524.456.7922NqlkN人人1944.9755.791001.76QSNNkN人汽11.21.41.21489.841.41001.763190.27jGQNSSkN当汽车荷载效应占总荷载效应50%及以上时，GS、1QS的系数不再得高，否则应按规定提高，见规范134P。计算弯矩jM：121.11.31.3jGQQMSSS112QS——制动力、盖梁风力、墩柱风力产生的弯矩。恒载弯矩GS为零。11750.3176.252GSkNm'1290.760.342.70.3100.34QSkNm214.722.514.05811.2510555.65QSkNm121.11.31.31.1176.100251..341.3555.651046.663jGQQMSSSkNm相对偏心矩：01046.660.333190.27jjMeN⑷、桩的计算长度pl的确定4ahh故有：0440.7()0.713.416.380.40pllm0l——局部冲刷线至墩柱顶的距离⑸、偏心矩增大系数值的计算21110bcjpehhNlEI25.1sc砼、钢筋材料安全系数95.0b构件工作条件系数（偏心受压取0.95）2247111.141.253190.2716.38111.210100.322.85100.9564bcjpehhNlEI