天桥桩基设计计算书.doc

设计计算书一、 设计资料1、地址及水文河床土质：从地面（河床）至标高 32.5m 为软塑土粘，以下为密实粗砂，深度达 30m；是；水文：地面（河床）标高为 40.5m，一般冲刷线标高为38.5m，最大冲刷线为 35.2m，常水位 42.5m2、土质指标表 1类型 地基系数m(KN/m)极限摩阻力τ(KPa) 内摩擦角 φ容重 γ（扣除浮力）（KN/m）软粘土 8× 31042 16° 12密实粗砂 25× 120 34° 123、桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0m×5.8m×2.0m拟定采用四根桩，设计直径 1.2m桩身及承台混凝土用 20 号，其受压弹性模量 =2.6× MPahE4104、荷载情况上部为等跨 25m 的预应力梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上综桥向荷载为：恒载及活载时：=6103.4KN =310.25KN =4123.6KNmNHM恒载及二孔活载时：=6503.24KN桩（直径 1.2m）自重每延米为：q= 16.96KN/m（已扣除浮力）1542.π故，作用在承台底面中心的荷载为：=6103.4+（7.0×5.8×2.0×25）=8133.4KNN=310.25KN H=4123.6+310.25×2.0=4744.1KNmM恒载及二孔活载是：=6503.24+（7.0×5.8×2.0×25）=8533.24KNN则拟定桩基础采用冲抓锥钻孔灌注桩基础库，为摩擦桩。

二、单桩容许承载力的确定根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为 h，一般冲刷线以下深度为 h ，则：2)3(120kAmlUPNi γσλτ当两跨活载时：=8533.24+(38.5-35.2)×16.69+0.5×16.96=2189.28+8.48h（KN）h计算[P]时取以下数据：桩的设计桩径 1.2m，冲抓锥成孔直径为 1.35m，桩周长和面积为U=π×1.35=4.24m A= λ=0.70 =0.9 =6.0 213.4m02K=550KPa = KN/m2（已扣除浮力） ，027.8h）（=40KPa =120KPa1[P]= )3.(120.6513.907.12.407.2.50  hh）（=2189.28+8.48h解得 h=7.53m现取 h=8m，桩底标高为 27.2m桩的轴向承载力符合要求具体见下图12034常 水 位 河 床 标 高8一 般 冲 刷 线5.最 大 冲 刷 线7 桩 底 标 高 承 台 承 台8340126纵 桥 向 断 面 横 桥 向 断 面三、桩顶最大冲刷线处荷载 Pi、Qi 、Mi 及 P0、Qi、Mi 的计算（一） 、参数计算1、桩的计算宽度 b1b1=K0KfKd Kf=0.9 K0=1+ d=1.2md故，b 1=0.9 d98.又，L 1=3.4-1.2=2.2m h1=3(d+1)=6.6m n=2 b’=0.6m又有 L1=2.22.5m)h故按弹性桩计算。

3、桩顶刚度系数 1、 2、 3、 4值计算L0=3.3m h=8m = A= =1.131m2 2dC0=8m0=8×18.60×103=1.48×105KN/m3按桩中心距计算面积，故取 A0= ×3.42=9.07m24137001 07.948.16.13.5CAEhl=1.007×106=0.573EI又已知： = h=0.443×8=3.544mh=0.443×3.3=1.462m0l由 和 查附表 17、18、19 并用双内插法得：xQ=0.29193 ； xM=0.47762； =1.09289m2= =0.025EIEI33= =0.094EImx4= =0.484EII5、计算承台底面原点 O 处位移 a0、b 0、 0b0= EInN6.24783.1=4×0.484EI+0.573EI×4×1.72=8.560EImix124n 2=4×0.025EI=0.1EIn 3=4×0.094EI=0.376EI(n 3)2=(0.376EI)2=0.135(EI)2=23124210 nxnMHamiiEIIEII 1.609)(.056.81.0.4732EIIEIInxnHMmi 6.82)(14.056.81.05.374)(23124220 （二）计算作用在每根桩顶上的作用力 Pi、Qi、Mi竖向力 Pi= EIIExbi .271.457.001KN10.863水平力 Qi= =0.025EI× =77.52KN032a .09..62弯矩 Mi= =0.484EI =-183.55KNm04IEI2648校核nQi=4×77.52=310.08KN KN 校核正确25.310H=2×（2838.6-1228.10）×1.7+4（-183.55）=4741.50KNm iniiPx1=4744.1 KNm 校核正确M2×(2838.6+1228.10)=8133.4KN 校核正确niI1(三)计算最大冲刷线处桩身弯矩 M0，水平力 Q0 及轴向力 P0M0=Mi+Qil0=-183.55+77.52×3.3=72.26KNmQ0=77.52KNP0=2838.60+1.131×3.3×15=2894.58KN四、最大弯矩 Mmax 及最大弯矩位置 Zmax 的计算（按《公路桥梁钻孔桩计算手册》中介绍的方法）=0.442 =0.442×8=3.544<4mh则 = m计ml 413.052.76430HMh=3.544m 3.5m 则按 h=3.5m 查附表 m-5’y=1.1 时，l m=0.409～0.705在其间，则为最大弯矩413.0计m再由 查附表 m-3‘，4 ’得.5yh=0.754KNm =0.817KNmHmMmMmax= KNm98.107.26754.03.200 最大冲刷线到最大弯矩处的距离为： y48.3.12.mKN90ax五、桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移 xo 和转角 φ o:由 Z=0, h=3.544 m＞4 m，取 4.0。

查附表 1，2，5，6，得Ax=2.49636 BX =1.63902 Aφ =－1.63902 Bφ =－1.75669xoxoOEIMIQX23= 63902.14.027963.4.0573 II=1.596×10-3m=1.596mm＜6mm（符合规范要求 ）  7569.143.02769.143.0527)( EIEIBIMAQooO=5.268×10-4radm46330 1028.5107.2IQlxM=-183.55 kN·mxM= m4622 1037.51073..8EIlo∴桩顶纵向水平位移X1 = Xo－φ olo+ XQ+Xm=1.596×10-3+5.268×10-4×3.3 +5.239×10-4－ 5.637×10-4 =3.29×10-3m=3.29mm水平位移容许值[△]=0.5 =2.5cm=25mm 符合规范要求25六、 桩身截面配筋的计算（一）配筋计算最大弯矩截面在 Z=2.48m 处，此处设计最大弯矩为 Mj=190.98KNm设计最大轴向力为Nj=2894.58+0.5×2.48×16.96-40×4.24×2.48×0.5=2705.31KN采用等效钢环法： 3300 22grDfBrfeCAsdcdjj 取以上两式的临界状态分析，整理得： refsdc)(0现拟定采用 20 号混凝土，I 级钢筋， =9.2MPa， =195MPa cdfsdf1、计算偏心距增大系数eo= = =70.6mmjNM31.270598又 =3.544<4.0,故hmlp91.783.7）（长细比 ，可不考虑纵向弯曲对偏心距的影响，取 η=1。

mdlp59.621.2、计算受压区高度系数， eo.70.dr602钢筋保护层厚度为 50mmrg设 g=0.9,则 rg=gr=0.9×600=540mm ag=r－r g=60mmDreCABfosdc= 5406.7.192.,20Φ 16r=54钢 筋 布 置 示 意 图 （ 单 位 ： cm）= DCAB1053962.422rCfrfNrsdbcdbudo  = 2260195.06.95.1A =2517120A+53352000Cμ现采用试算法列表计算（见表 2）表 2 受压区高度系数 ξ 计算表ξ A B C D μ Nu(×103kN) Nj(×10kN) Nu/Nj1.01 2.7111 0.3312 2.4921 0.5411 -0.0027042 6464.6 2705.35 2.391.02 2.7276 0.3208 2.5207 0.5395 -0.0000367 6860.7 2705.35 2.541.03 2.7440 0.3108 2.5484 0.5173 0.0034386 7374.5 2705.35 2.731.04 2.7597 0.3007 2.5753 0.4756 0.0079257 8035.5 270535 2.971.05 2.7755 0.2905 2.4014 0.4745 0.014075 8939.7 2705.35 3.30由计算表可见，当 ξ=1.03 时，计算纵向力 Nu 与设计值 Nj 之比较为合理，同时满足最小配筋率 0.5%的要求。

故取 ξ=1.03，μ=0.00514 为计算值3、计算所需纵向钢筋的截面积 221.896460793.0mrAg现选用 24Φ18，A g=6108mm2混凝土净保护层C = ，5020纵向钢筋间净距为 170mm＞80mm.（一）对截面进行强度复核由前面的计算结果： meo6.7a=60mm, g=540 mm, g=0.9实际配筋率 05.4.1204.382 dAg1、在垂直与弯矩作用平面内桩 承 台 设 计 图 （ 单 位 ： cm）a=130C82675长细比 ，故纵向弯曲系数759.6dlp 1混凝土截面面积为 实际纵向钢筋面积2236.0974mdAhAg=6108mm2则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为 '1gsdcdbufrfrNh = 6108952.16.785392.95.0 =8814.97 kN＞2705.36 kN2、在弯矩作用平面内 rfCAfgDBesdcdo = 6019504.2.9=69.1mm3685同样采用试算法可得，当 ξ=1.04 时，与设计的 很接近，故取meo6.70ξ=1.04 为计算值。

在弯矩作用平面内的承载力为 22rCfArfNsdbcdbu = 22 6054.73.2195.06759..190  =7189.8KN＞N j=2705.31 KNKNmMKNmgrDfBrfjsdbdcbu 98.1024.531 6054.9.25.67.9.0 333。