桥墩桩基础设计计算书

基础工程课程设计一．设计题目：某桥桥墩桩基础设计计算二．设计资料：某桥梁上部构造采用预应力箱梁。标准跨径30m，梁长29.9m，计算跨径29.5m，桥面宽13m（10+2×1.5），墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动，下部结构为桩柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。1、水文地质条件：河面常水位标高25.000m，河床标高为22.000m，一般冲刷线标高20.000m，最大冲刷线标高18.000m处，一般冲刷线以下的地质情况如下：（1）地质情况c（城轨）：序号名称层厚土层描述天然重度γ比例系数m推荐容许承载力[σ]极限摩阻力τi1淤泥质土4.6m软塑16kN/m36MN/m450kPa20kPa2粘土3.8m灰黄色，硬塑17kN/m315MN/m4240kPa50kPa3碎石50m黄色，密实20kN/m355MN/m4550kPa240kPa2、标准荷载：（1）恒载桥面自重：N1=1500kN+8×10kN=1580KN；箱梁自重：N2=5000kN+8×50Kn=5400KN；墩帽自重：N3=800kN；桥墩自重：N4=975kN；扣除浮重：10*2*3*2.5=150KN（2）活载一跨活载反力：N5=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3kN·m；两跨活载反力：N6=5030.04kN+8×100kN；（3）水平力制动力：H1=300kN，对承台顶力矩6.5m；风力：H2=2.7kN，对承台顶力矩4.75m3、主要材料承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m3、γ‘=15kN/m3(浮容重)，桩基采用C30混凝土，HRB335级钢筋；4、墩身、承台及桩的尺寸墩身采用C30混凝土，尺寸：长×宽×高=3×2×6.5m3。承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m2，厚度初定2.5m，承台底标高20.000m。拟采用4根钻孔灌注桩，设计直径1.0m，成孔直径1.1m，设计要求桩底沉渣厚度小于300mm。5、其它参数结构重要性系数γso=1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.46、设计荷载（1）桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0m×4.5m×2.5m初步拟定采用四根桩，设计直径1m，成孔直径1.1m。桩身及承台混凝土用30号，其受压弹性模量hE=3×410MPa。（2）荷载情况上部为等跨30m的预应力箱梁桥，混凝土桥墩，作用在承台底面中心的荷载为：恒载及一孔活载时：1.2(1580540080097515074.52.5151.42835.7515713.55NKN）1.4(3002.7)423.78HKN[3334.3300(2.56.5)2.74.752.51.48475.425MKN（）]恒载及二孔活载时：1.2(1580540080097515074.52.515N）+1.45830.04=19905.556KN桩（直径1m）自重每延米为：q=211511.781/4KNmπ（已扣除浮力）三、计算1、根据《公路桥涵地基与基础设计规范》反算桩长根据《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h2，则：)3(2122200hkAmlUPNiihγσλτ桩的设计桩径1m，冲抓锥成孔直径为1.1m，桩周长和面积为U=π×1.1=3.456m，210.7854m，假定桩长20m取λ=0.70t/d0.3取0m=0.80查表得2K=6.0已知0=550KPah019905.5560.55058.8565.8914Nqlqhh2164.6173.8h24.63.82029.81010h2h2（）土换算加权重度0022221(3)0.53.456[24.6203.850(24.63.8)240]0.70.80.785[55029.816(10)(1)](441.0961147.9163829.416)22hiiNPUlmAkhhhhhhhτλσγ令hNP得：2435.2056218.55413947.128016.26(hhhm舍去负值）现取h=17m20m,满足取λ=0.70，则，桩低标高为1.00m2.单桩竖向允许承载力代入数据h=17m得002221(3)5480.672iiPUlmAkhKNτλσγ加权重度3229.829.810108.432/h2172KNm3、桩的平面布置图承台平面布置图10040010020.00m一般冲刷线18.00m最大冲刷线22.00m河床25.00m常水位1.00m桩底标高50502507002504501501005050100承台纵桥向立面图承台横桥向立面图501002003004、桩的内力及位移计算（1）确定桩的计算宽度b110''11111''10.9(1)H11.50.60.63(1)3.60.767,1.3810.62.76214.53.5mfbKKKddkLbLmhdmKbmbmhBB，沿水平力作用方向上装间净距，，满足nb，取一排装两边外侧边缘距离（2）计算桩-土变形系数地面或最大冲刷线下的影响深度2(1)4mhdm范围内有两层土。22411212220277244115(2)[62.615(22.61.4)1.4]11197.5/40.670.673102.0110/0.0491640.436,7.4122.5mhmhmhhhmKNmhEEKNmIdmmbmhhEI，，，满足按弹性桩计算（3）桩顶刚度系数1234、、、的计算220532200020182,17,0.5,0.785411197.5171.90410/,2.54.91(4lmhmAdmCmhKNmAm按桩中心距计算）15175000120.51716.60100.67010.7853101.904104.91hEIlhAECA00322347.412440.43620.8720.483950.649161.253570.0401,0.1234,0.5466QMMQMMhhllmEIEIEIEIEIEI已知：（），取用，查表得：，，(4)计算承台地面远点O处位移000、b、（单孔活载+恒载+制动力）0115713.555863.26b40.670NnEIEI224112222332413102224131n40.54660.6741.256.373940.04010.1604,40.12340.4936,0.2436()6.3739423.780.493684mmiiiiiiixEIEIEInEIEInEIEInEInxHnMEIEIannxn22302222413175.4258840.310.16046.37390.0.2436()0.16048475.4250.49368475.4252014.240.16046.37390.0.2436()()miiEIEIEIEInMnHEIEIEIEIEIEInnxn（5）计算作用在每根桩顶上的作用力Pi、Qi、Mi100203040305615.315863.262014.240.6701.252241.468840.312014.240.04010.1234105.942014.248840.310.54660.123410.09:iiiiKNbxEIKNEIEIEIEIKNEIEIMaEIEIKNmEIEIn竖向力P水平力Q弯矩校核114105.94423.76423.782(5615.312241.46)1.25410.098474.9858475.4252(5615.312241.46)15713.5415713.55,iniiiinIiKNKNHKNxPnMKNmMKNmnPKNPKNQ校核正确(6)计算最大冲刷线处桩身弯矩0M，水平力0Q及轴向力0P000010.09105.942221.97105.94,5615.310.7852155641.86iiiMQlKNmQKNPKNMQ(7)最大弯矩Mmax及最大弯矩位置Zmax的计算100maxmax00.436,7.4124(40.436221.970.9135105.940.978380.97838,2.244m0.4361.666221.971.463369.80QMMmhMCZZZZKMKKNm取）Q查表得：可查表（线性内插）得M(8)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φo的计算32323222.440661.621001.621001.75058105.94221.972.440661.621000.4360.4363.21103.216105.94221.971.621000.4360.43xxooOxxooOABABQMXABEIEIEIEImmmmmQMABEIEIEI查表得：，，，，符合规范要求（）+3(1.75058)1.82106radEI∴桩顶纵向水平位移32232333001000105.94221.971.62100(1.75058)1.82100.4360.4363.2110(1.8210)2(6.850.31)107.1632ooOQMQMABradEIEIEIEIQlMllmmmEIEI（）+水平位移容许值[△]=0.525=2.5cm=25mm符合规范要求。5、按m法计算桩身入土段任一深度处的弯矩和桩侧横向土抗力（并作ZZZZM、曲线）110020111.381,0.436,105.94,221.971~oZZXxxbmmKNKNmQMZZAZBbb已经算出QM曲线，ZZZxAxB1oxQZAb201xMZBbZX002.440661.6210000.2293580.12.278731.450947.6216682314.43320207612.054870.4587160.22.117791.2908814.166744437.88830950422.055050.9174310.41.802731.0006424.1183641212.2294218236.347791.3761470.61.502680.7498130.1560827813.7458168443.90191.8348620.81.22370.5372732.7432751213.1325980645.875872.29357810.970410.3611932.4573032711.0357992643.49313.4403671.50.466140.0628823.386476872.8818532826.268334.58715620