桥墩基础计算书

某高速公路特大桥的桥墩基础一、基本任务1、在完成专业技术《基础工程》等课程学习的基础上，要求对歌类建筑物的浅基础设计、桩基设计、地基设计、软弱地基处理等方面的计算知识能融会贯通、灵活掌握合理的、正确地应用于具体工程的实际，独立的完成基础方案选取及其所要求的设计、校核的计算内容，以达到培养解决工程实际问题核分析问题的能力。2、对于所给的具体资料能够准确阅读、系统掌握、正确处理、灵活应变。3、提供完整的计算资料处理、计算过程计算结果说明书核必要的制图。二、目的通过所给的某高速公路上的**大桥的桥墩和桥台的基础设计（计算与校核），巩固所学专业相关课程的基本知识，熟悉和完成设计的各个环节，通过合理的技术方案选取，施工设计准确的计算过程的训练，以提高实际工作的能力。三、设计荷载计算校核依据基础地面以上的荷载计算按以下数据1、设计荷载汽车Ⅰ级，确定桥面荷载。2、桥面结构3、桥面采用双向行车分离结构。具体不支持存参照附图，详细尺寸结构可以简化，计算桥面自重参考尺寸：桥长18孔×30米，包括桥台耳长546.96米。桥面梁采用4孔一联、两个54孔一联。4孔一联的预应力混凝土简支梁。梁截面T型梁,横截面每半边布置5片梁，主梁间距2.6米；等高度梁，梁高1.9米，每个4.86米设横隔梁一道。具体尺寸可以拟定自重自由假定简化计算。4、墩、台基础混凝土为25级。墩、台自重的计算可以考虑双柱式，整体式任选。混凝土容重325KNm5、钢材Ⅰ、Ⅱ级。四、工程地址情况基本情况表述如下：桥位处于河谷“U”字形地域，具有较强的侧向侵蚀作用，因水库的拦蓄作用，河漫滩出现谷坡一般高于河底2－4米，成细波沿桥轴线锯齿状分布。路基土平均容重19.03KNm，C＝0KPa＝28o;地基土层计算依据处理可选方案：1、具体选定位置时可参考附图中地层示意图自选。除表土外，典型土层可以分三层：⑴中（细、粗）7砂混卵石层，厚度0.7－6.1米，容重18.53KNm,TK＝200Kpa;中密。⑵亚黏土层，厚度7.4－16.1米，容重19.03KNm，fk=300Kpa,C=80Kpa,＝28o⑶砂砾层，厚度6.0米以上，容重18.53KNm，fk=350Kpa,C=0Kpa,＝32o。中密。2、简化可选地基参考土层见任务书计算书1、桥墩及上部荷载计算沥青层取9cm面层，重度213mkn；混凝土垫层取15cm，重度253mkn桥面自重：0.09×13×30×21+0.15×13×25×30=2199.6KN截面T形梁自重(5片梁)：5×（0.3×2.6＋（1.9－0.3）×0.4）×30×25=2199.6KN墩帽自重：1.5×13×2×25＝975KN桥墩自重（2根）：2×π×(0.7×0.7)×25×12＝923.6KN总自重：G=5325+2199.6+975+923.6=9423.2KN汽车荷载作用在地表的特征值为：竖向力：kF＝9423.2+8000=17423.2KN水平力：H=1200KN弯矩：M＝1000KNm2、桩基持力层、桩型和承台埋深选择第4层土——碎石土层是理想的持力层。桩尖进入持力层深度为一米，工程桩的入土深度为22.1米。考虑到承台深度，取为1.5米，承台埋深2.1米，故桩基的有效桩长为20米。选取打入桩，桩的截面尺寸为500mm×500mm。3、确定单桩竖向承载力单桩承载力特征值为：aR=pappsiaiqAuql=8700×0.5×0.5+4×0.5×(36×2.2×0.8+3×83+15.9×1.1×84)=5738KN4、桩的数量及平面布置考虑到承台与地表的距离为2.1-1.5=0.6m，则总的竖向力为：kF=17423.2+0.6×π×0.7×0.7×25×2=17423.2+46.2=17469.4KN桩数：n=1.65kF/Ra=1.65×17469.4/5738=5.02，故暂取为6根。5、初选承台尺寸取承台长边：a=2×5+2×1=12m承台短边：b=2×1.5+2×1=5m暂取承台埋深为2.1m，承台高为1.5m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层70mm，则承台有效高度为：0h=1.5-0.07=1.43m=1430mm。6、计算桩顶荷载取作用于桩顶的水平力KH=1200KN；弯矩为KM=1200×2.1+1000=2520+1200=3720KNm。取承台及以上土的平均重度为：320GKNm。则承台自重为：KG=GAD=20×12×5×2.1=2520KN基础总重为：KG+kF=2520+17469.4=19989.4KN（1）桩顶平均竖向力作用下：+nkkkGFQ=19989.4/6=3331.5KNaR=5738KN偏心竖向力作用下：maxmaxmin2()kKKkKiMHhxQQx=2(372012001.5)53331.545=3331.5276=3607.51.253055.50Ra(2)单桩水平承载力设计值：1kH=1200/6=200KN用m值法求水平承载力特征值HaR：m＝644.52.218.92018.410m21.1N＝桩的计算宽度0b＝1.5b＋0.5＝1.5×0.5+0.5＝1.25mEI＝0.85c0EI=0.85×4980.533101.461012＝2mN桩的变形系数50EImb=65818.4101.251.4610=0.69单桩水平承载力特征值3HaoaEIR(配筋大于0.65％)oa———桩顶允许水平位移（配筋大于0.65％的的灌注桩且位移敏感取6mm）EI———桩身抗湾刚度，对于混凝土桩EI=0.85COEI,对于圆形截面2oOIWd———桩顶水平位移系数（桩的换算埋深h4.0取＝0.940）380.691.46100.060.94HaR=3061.4KN相应于荷载效应基本组合时作用于桩底的荷载设计值为：F=1.35kF=1.35×17469.4=23583.7KNM=1.35kM=1.35×3720=5022KNmH=1.35kH=1.35×1200=1620KN扣除承台和其填土自重后单桩的桩顶竖向力设计值：N=23583.76=3930.6KNmaxmaxmin22502216201.554303.23930.63930.6372.6453558iMHhxKNNNxKN7、承台受冲切承载力计算（1）柱边冲切冲切力：Fl=F－iN=23583.711791.92KN受冲切承载力截面高度影响系数hp＝0.958冲垮比和冲切系数计算：①02.551.43x＝1.7830x＝0.840.4241.7830.2＝00.551.43y＝0.3850y＝0.840.3850.2＝1.43620oybahafhoxcycoxhpto=2×0.4241.40.551.4361.42.550.95812301.43=21902Fl②00.551.43x＝0.3850x＝0.841.4360.3850.2＝00.551.43y＝0.3850y＝0.840.3850.2＝1.43620oybahafhoxcycoxhpto=2×1.4361.40.551.4361.40.550.95812301.43=18873.6Fl(2)角桩向上冲切：1c=1.25m，2c=1.25m，1xa=0.8-0.25=0.55m，1ya=0.8-0.25=0.55m.10.551.43x＝0.385，10.551.43y＝0.385.1x＝0.560.9570.3850.2＝，1y＝0.560.9570.3850.2＝.12212111yCaCafhxyxhpto＝0.9571.250.5520.9571.250.5520.95812301.43＝4918.3maxN以上验算满足要求8、承台受弯承载力计算xiiMNy=3×3930.6×（0.8-0.25）=6485.5KN.m00.9xsyMAfh＝66485.5100.93001430=16797.52mm选用219636sAmm沿平行与Y轴方向均匀布置1yiiMNx＝2×3930.6×（0.8-0.25）＝4323.7KN.m100.9ysyMAfh=74323.7100.93001430=11198.42mm选用2111403sAmm沿平行与X轴方向均匀布置2yiiMNx＝2×3930.6×（4.2-1.4-0.25）=20046KN.m200.9ysyMAfh=620046100.93001430=51919.22mm选用2256301sAmm沿平行与X轴方向均匀布置按照构造配置钢筋网，详见基础平面和桩身设计图。9、桩身结构设计：采用二点吊，吊点位置在距桩顶、桩尖0.207L处，起吊时最大正负弯矩maxM=0.0214q2L，其中q=20.5×1×25=6.25KNm，为每延米的自重，所以maxM=56.21KN.m，桩身截面设计值为：M=maxM=1.2×56.21=67.45KN.m。桩身混凝土采用C25，桩身受拉主筋面积配筋量：00.9ysyMAfh=667.45100.9300465=537.22mm配置222，1sA=7602mm，则全面积为422，sA=15202mm，配筋率=1520250000=0.608%0.8%，采用锤击法时应使0.8%,所以取622，sA=22812mm配筋率=2281250000=0.9%0.8%，满足要求.10、混凝土预制桩施工工艺（1）制作、起吊、运输、堆放为节省场地，现场预制桩多采用叠浇法制作，重叠层数一般不宜超过4层，场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、底模间的接触面不得发生粘结；上层桩或邻层桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%以后方可进行；钢筋骨架主筋宜用对焊，同一根钢筋两个接头的距离应大于30%并且不小于500mm；预制桩的混凝土浇筑，应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。当桩的混凝土强度达到设计强度的70%方可起吊，达到100%方可运输和打桩；堆放桩的地面必须平整坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层吊木应位于同一垂直线上，堆放层数不应超过四层，不同规格桩应分别堆放。（2）锤击法沉桩锤击法是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩达到预定深度或者达到持力层。①桩锤法选用1.0吨的落锤，采用装在履带底盘上的打桩架，用卷扬机拉升施打，打桩顺序采用从中间向两个方向对称进行，以免土壤受到严重挤压，使桩难以打入或使先打入的桩受挤压而倾斜；②打桩机就位后，将桩往下送入土中，垂直偏差不得超过0.5％，然后固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉，打桩开始时，锤的落距应较小，以后慢慢增大，但最大落距不宜大于1m，打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验收；③打桩的质量控制：桩的垂直偏差应控制在1％以内。对于桩尖位于坚硬土层的端承桩，以贯入度控制为主，桩尖进入持力层，桩端标高仅做参考；如贯入度已达到而桩尖标高未达到时，应继续锤击3阵，每阵10击的平均贯入度不应大于规定之数值。由于土的固结作用，打桩过程中断，会使桩难以打入，因此应保证施打的连续进行。采用重锤低击和较软的桩垫可以减少锤直拉应力。