桥梁桩基础设计的计算部分.docx

一方案比选优化公路桥涵构造设计应当考虑到构造上可能出现的多种作用，例如桥涵构造构件 上除构件永久作用〔如自重等）夕卜，可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用 公路桥规?要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状 况进展作用效应组合，并取其最不利组合进展计算1、按承载能力极限状态设计时，可采用以下两种作用效应组合1）根本作用效应组合根本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，根本组合表达式为yoS"d = yo g.s仔化 + +代£，0、剑< >=•tn 〃=/o £ s仔讪+sQw+q £，知7=2(1-1)\/=,(1-2)Y°—桥梁构造的重要性系数，按构造设计平安等级采用，对于公路桥梁，平安等级一级、二级、三级，分别为1.1、1.0和0.9；Ygi—第i个永久荷载作用效应的分项系数分项系数是指为保证所设计的构造具有构 造的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分项系数和抗力分项系数 两类当永久作用效应〔构造重力和预应力作用）对构造承载力不利时，*=1.2； 对构造的承载能力有利时，Yg.=10；其他永久作用效应的分项系数详见?公路桥 规？；和一汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取啊= 1.4；当某个可变作用在效用组合中，其值超过汽车荷载效用时，那么该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专门为承受某种作用而设置的构造或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时，其分项系数也与汽车荷载取同值。

YQj —在作用效应组合中除汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力）、风荷载以外的 其他第j个可变作用效应的分项系数，取Yqi = 14但风荷载的分项系数取油=1.1;El桩身抗弯刚度，按该标准第5.7.2条的规定计算；对于钢筋混凝土桩，EI=O.85Edo；其中Ec为混凝土弹性模量，Io为桩身换算截面惯性矩：圆形截面为Io=Wodo/2；查标准？建筑桩基技术标准7JGJ-94-2008表5.7.5取m= 1OOOOO KN/m', Eh=2.8xlO7EI=0.8^/=0.8x2.8xlO7;rxl.8'x 64= 1.154x10 KN 52.桩在最大冲刷线以下深度h= 14.66m,其计算长度为二0.47x14.66=6.89〉2.5所以应 该按弹性桩设计3) 因为地面与最大冲刷线重合，桩〔直径1.8m)每延米重q计算如下：q=x (25-10) =38.15KN (扣除浮力)；墩柱桩顶上外力Ni, Qi, Mi及最大冲刷处桩顶上外力No, Qo, Mo.的关系如下;8144.94+8.4x38.15x1.2=8529.49KN；Qi=Qo=450.80 KN=Ho；Mi= M=2690.625KN・〃？.f(4) 最大冲刷线(即桩顶)处桩变位X。

例计算；:二0.47； EI= 1.154x10, KN9当桩置于岩石类土旦＞3.5时，取Kh=O； h计算长度=6.89〉4，按h计算长度二4m计算， 查JTGD63-2007?公路桥油地基与根底设计标准？表P.0.8计算桩身作用效应无量纲 系数用表得：Ai=-5.85333： Bi=-5.94097； Ci=-0.92667： Di=4.54780； A2=-6.53316：B2=-12.15810； C2=-10.60840： D?=-3.76647； A?=-0.80848； B3=-11.73066C3=-17.91860； D3=-15.07550： A，=9.24368； Bi=-0.35762： C4=-15.61050D4=-23.14040；Ho=l作用时;X)— ] x B?Di _ BQ2HH~a'EI S4& (2_6)=2.01110%00) _ 1 x —21 一 42MH"7e7 43-旭〔2-7)=6.298107radMo=l作用时；■c(o)_ go)_ [ 7 B£\ — BCiA2Bi-AiB2 (2-8)=6.29810-7mx(o)_ 1 、，4G - NGMM ~ aEI 43 - "2(2-9)=3.2041 O】radXo,小)的计算；Xo = H oC^HH + O^HM (2-10)=450.802.01110-6+2690.6256.29810-7=2.60mm<6iTim(符合 m 法要求)成、= ~(Ho^mh + Mo^mm) (2-11)=-(450.806.298107+2690.6253.20410'7)= -11.4610-4rad〔5)最大冲刷线〔即地面)以下深度Z处桩截面上的弯矩Mz及剪力Q的计算;M/. = a2EIM + 当务 + 禹 G + 禺" 、a a~EI a El (2-12)0 = ayEI(xqAa + %B*+ C4 +。

4)a a~ El a5 El 〔2-13)式中无量纲系数A3, B3, C3,, D3与A4, B4, C4, D4,查JTGD63-2007?公路桥 涵地基与根底设计标准?表P.0.8计算桩身作用效应无量纲系数用表得，M,与Q值计 算列表如下表2-5与表2-6；弯矩图与剪力图如以下图的图2与图3；图2弯矩Mz图图3剪力Q,图表2-5 Mz值计算列表表2-6 Qz值计算列表(6)桩柱顶水平位移的计算；桩顶为自由端，其上作用有H与W,顶端位移可应用叠加原理计算设桩顶的水平 位移为，它是由以下各项组成：桩在地面处的水平位移Xo、地面处转角90所引起的 桩顶的水平位移9血、桩露出地面段作为悬臂梁桩顶在水平力H以及在M作用下产生 的水平位移o,即A = X— (fkljii + 加 + △()(2-13)hi+h2=0+8.4=8.4 (m);n=IiEi/EI=( 1.6/1.8)4=0.624;n：桩式桥墩上段抗弯刚度曰Ii与下段抗弯刚度El的比值，EiIi=E()Ii；EI=O.8EoL其中Eo为桩身混凝土抗压弹性模量，L为桩上段毛截面惯性矩； 式礼山=务飘? +崖)+ 〃"林］+既心顽2/")］［桥墩)(2.14)= [8.43]+8.42=32mm;=1.879-( -9.65510%.4)+32=33.89mm;代入数据解=3.4cm<[ ]=0.5=27.4cm；符合设计要求。

7)桩的配筋及桩截面抗压承载力计算;桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算;桩地面处的剪力和弯矩：Ho=H=45O.8KN；Mo=M+Holo=269O.625+45O.88.4=6477.345 KN . m.地面以下桩身最大弯矩；Mmax=Ho/a mH+MolTlin (2-15)确定最大弯矩位置；由Qz=O得；imii===7.75；据=4.0m,查？公路桥梁钻孔桩计算手册？附表m-5'；当ay=0.5时，im=6.931~ 11.667,im计在其之间,故为最大弯矩位置，再据=4.0m, ay=0.4；查附表m.3' , m・4‘得到；itih=0.86； mm=0.378；Mmax=450.8/0.540.86+6477.3450.378=3166.38 KN • m ；地面至最大弯矩断面距离；ym=ay/a=0.5/0.47= 1.06m ；桩侧土壤最大应力计算：Qmax=a2/bo (Ho/a+MoQm) (2-16)确定最大应力位置；lQ-=im-=7.75；据=4.0m,查?公路桥梁钻孔桩计算手册？附表m-8'；当ay=0.7时，im=1.557~20.538, im计在其之间,故为最大应力位置，再据=4.0m, ay=0.7；查附表m.6‘ , m-7* 得到；Qh=0.935； Qm=0.441 ；Qmax=0.472/2.52 (0.935450.8/0.47+6477.3450.441)=2IO.43KN地面至最大应力断面距离：ym=ay/a=0.7/0.54= 1.30m；配筋计算及桩身材料截面强度验算：根据?公路桥梁钻孔桩计算手册？；桩的计算长度；lP=ki4-lo (2-17)其中:ki==5.37m； lo：桩的悬出长度取8.4m；lp=ki+lo=5.37+8.4=l 3.77m；因为lp/D= 13.77/1.8=7.65〉7；固应考虑偏心距增大系数〃；构造重要性系数，。

1;采用混凝土C25, fcd=11.5Mpa： HRB335级钢筋抗压强 度设计值=280材孙；混凝土保护层厚度取60mm,拟采用（p25钢筋（外径28.4m）；那么：rs= 1800/2-〔60+28.4/2） =825.8mm； g=rs/r=825.8/900=0.918；eo=M/N=3166.38/8144.94=0.389m； EI=1.154x 10, KN •1 +里丁（/力片自1400-5-方0式中：eo=O.389mm；(2-16)ho=r+rs=825.8+9OO=l 725.8mm；& =O.2+2.7eo/ho=O.2+2.7x389/1725.8=0.81 < 1；&2 =1.15-0.01 lp/h= 1.15-0.01x13.77/14.66= 1.14> 1,取 互=1；将数据代入式〔2-16）得;1 + ! (13. 77 / 1. 8)2 X 0. 81 X 1A Q ' 71400-^^-1.7258计算偏心距：％ = = 1.150.389=0.447 m= 1.15；采用查表法计算〔参考?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?(JTG D62-2004)附录C-表C.0.2)；假设& =0.39：查表可得各系数分别如下:A=0.8369, B=0.5304, C=-0.5227, D=1.8711；代入下式计算配筋率:=-0.0238按构造配筋计算轴向力设计值:仇(2-17)将数据代入式（2-17）得；=8078.26KN与实际作用轴向力设计值8144.94KN偏差在2%以内，符合设计标准；所以桩基 只需按构造配筋，根据标准要求，选配28甲25,钢筋截面面积As= 13745.2mm， 2.1.5桩根底工程概算；相对于陆上钻孔来说，水中钻孔灌注桩主要在围堰筑岛、工作平台等辅助工程 方面有所差异，另外水中钢护筒的设置、泥浆船的使用、水上拌和站、施工栈桥等 也是需要考虑的问题。

在条件允许的情况下首先考虑围堰筑岛的方案是较绿的， 当水深W1.5m、流速W0.5m/s的浅滩、且河床渗水性较小时，可采用土围堰;水深W 3.0m、流速W1.5m/s、且河床渗水性较小或淤泥较浅时，可采用土袋（草袋、麻袋等） 围堰;假设水深在3〜7.0m、流速W2.0m/s也可采用竹笼、木笼铁丝围堰，否那么应 考虑采用桩基工作平台文件说明：结合本工程的实际情况，采用4x4x6.5m竹笼铁丝围堰；校强度等级 水下C25,钢筋保护层为60mm；钻孔设备按6台套记，工程采用正循环方法成孔， 钻机为GPS15型钻机3台，泥浆泵为流量108麻//?的离心泵4个，挖泥浆池4个， 尺寸为5x4x2m；材料运。