《桥梁桩基础课程设计》

《桥梁桩基础课程设计》任务书与指导书广州大学土木工程学院2015.101桥梁桩基础课程设计任务书一、桩基础课程设计题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（行车部分）宽7米，两边各0.5米人行道。设计荷载为公路Ⅰ或ⅠⅠ级（自选），行人荷载为3.5kPa。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C25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汽—20：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挂—100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。⑺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，3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。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45、设计要求4⑴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2#图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指导书(仅供参考)一、恒载计算（每根桩反力计算）1、上部结构横载反力N12、盖梁自重反力N23、系梁自重反力N34、一根墩柱自重反力N45、桩每延米重N5（考虑浮力）二、活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力⑴、公路I、II级Ⅰ、车道荷载，集中力布置位置在墩顶；Ⅲ、车道荷载，集中力布置位置在支座顶；⑵、人群荷载Ⅰ、单孔布载R=ql21q——人群荷载集度l——跨径Ⅲ、双孔布载R=ql2、柱反力横向分布系数的计算柱反力横向分布影响线见图5。670.50.51图5图5⑴、汽—20级双列布载汽⑵、挂—100挂⑶、人群荷载人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iiyP+人ql（汽车、人群双孔布载）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）⑵、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）0Q=1H+1W+2W0M=14.71H+14.051W+11.252W+0.3活maxR活maxR——活载产生的竖向力的较大者。7四、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）单桩容许承载力：)3(][213200hKAmlUziiil——各层土的厚度i——各层土的极限抗剪强度2K——查表2-5z——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3-90m——表3-10[0]——查表2-3plpllI——液性指数w——天然含水量lw——液限pw——塑限)1(0wGe0e——天然孔隙比G——土粒比重——容重6.33hh令：最大竖向力与单桩容许承载力相等。解出桩长h从而确定h值2、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3-18k=1（桩间影响系数）d——桩径851EImbm——查表3-16EI=0.67hhIE⑵、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(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）。⑶、计算纵向力jN、计算弯矩jM的确定计算纵向力jN：14.12.1QGjSSN或11.12.1QGjSSNiGUzqzNNNNSmaxmax2121)(4321常水位人汽NNSQ1挂NSQ1iiyPuN汽汽（)1qlN人人21iyPN挂挂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：213.13.11.1QQGjSSSM2QS——制动力、盖梁风力、墩柱风力产生的弯矩。恒载弯矩GS为零。相对偏心矩：jjNMe0⑷、桩的计算长度pl的确定94ahh故有：)4(7.00llp0l——局部冲刷线至墩柱顶的距离⑸、偏心矩增大系数值的计算bhhepjcIElN10112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）143.03.01.00ede故：00ee⑹、桩截面强度复核设cma0.7（砼保护层厚度）arrg，rrgg（取0.9），r——桩半径25#砼：aaMPR5.14Ⅰ级钢筋：agMPR240桩截面按0.2%含筋率配置钢筋，取定钢筋数量后计算实际采用的配筋率。强度复核：按下列公式采用试算法进行计算rRCARgRDBRegaga0假定值，查附表3.1得A、B、C、D值，代入上式计算0e值。如计算的0e值与已知的0e值相等或接近，则相应的A、B、C、D值即为计算采用值，否则应重新假定值，查表得A、B、C、D值，再计算0e值，直至满足要求为止。10用满足要求的A、B、C、D值进行承载力jN和jM的计算gsbacbjRrCRArN22gsbacbjRgrDRBrM33当计算的承载力jN、jM分别大于计算纵向力jN和计算弯矩jM时，强度得到满足，否则应重新进行截面或配筋设计。