《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。10

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3.5 kPa。 1..51.5常水位44.5一般冲刷线39.1.0局部冲刷线35.913.4低水位1.3 图1 图1 1 1、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/cm3,天然含水量21%,液限l22.7%，塑限p16.3%。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/cm3,天然含水量17.8%，液限l22.7%,塑限p16.3%。

3、桩身材料：桩身采用C25混凝土浇注,混凝土弹性模量Eh2.85104MP，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=350kN

⑶ 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b0.3m(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；

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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,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。 0.3H1w1w2常水位局部冲刷线35.9局部冲刷线35.911.2514.0514.7图2图2 图3 图3 0.324.40.31 图4图4 3 5、设计要求

⑴ 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

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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N1 2、盖梁自重反力N2 3、系梁自重反力N3 4、一根墩柱自重反力N4 5、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=12ql q-—人群荷载集度Ⅲ、双孔布载 R=ql

2、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。

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l——跨径

0.570.51

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）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= N1+N2+（1+u）汽

汽

Pyii+

人ql （汽车、人群双孔布载)

Piyi+ 人

1ql （汽车、人群单孔布载) 2⑵、计算桩顶（最大冲刷线处）的竖向力N0、水平力Q0和弯矩M0

N0= Rmax+N3+ N4（常水位） Q0= H1+ W1+ W2

M0= 14。7H1+ 14.05W1+ 11。25W2+ 0。3Rmax活 Rmax活——活载产生的竖向力的较大者。

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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=N1+N2+N3+N4（低水位）+N活+

1qh 2N活——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：

1Uliim0A[0]K2z(h33) 2li——各层土的厚度

i—-各层土的极限抗剪强度

K2-—查表2—5

z—-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—9 m0--表3—10

［0]——查表2—3

Ilwwpwlwp Il—-液性指数 w—-天然含水量 wl—-液限 wp——塑限

e0G(1w) e0—-天然孔隙比 G——土粒比重 —-容重

h3h3.6

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b1和变形系数

b1kfk0kd kf及k0——查表3-18 k=1（桩间影响系数）d-—桩径

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5mb1 m——查表3-16 EI=0。67EhIh EI⑵、最大冲刷线以下深度z处桩截面上的弯矩Mz计算

MzQ0AmM0Bm

根据zz hh （h4时按4考虑)，查附表3、附表7得Am、Bm，按上式计算不同深度zz处的Mz并按比例绘出桩身弯矩图，求出最大弯矩所

在位置zmax、最大弯矩值Mmax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Nj、计算弯矩Mj的确定

计算纵向力Nj：

1 或 Nj1.2SG1.1SQ1 Nj1.2SG1.4SQ11SGN1N2N3N4(常水位)qzmaxUzmaxi

221N汽N人 SQ1N挂 SQ1N汽（1u)汽Piyi N人人ql N挂挂Pyi

2当汽车荷载效应占总荷载效应50％及以上时，SG、SQ1的系数不再得高,否则应按规定提高，见规范P134。

计算弯矩Mj：

11.3SQ2 Mj1.1SG1.3SQSQ2——制动力、盖梁风力、墩柱风力产生的弯矩.恒载弯矩SG为零。

相对偏心矩：e0MjNj

⑷、桩的计算长度lp的确定

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hah4 故有：lp0.7(l04)

l0—-局部冲刷线至墩柱顶的距离

⑸、偏心矩增大系数值的计算

11cNjlp10eEhIh2

bcs1.25 砼、钢筋材料安全系数

b0.95 构件工作条件系数（偏心受压取0。95）

e0.10.143 e00.3de0 故:e0⑹、桩截面强度复核 设a7.0cm(砼保护层厚度）

rgra ，grgr(取0.9）， r—-桩半径

25 # 砼： Ra14.5MPa Ⅰ级钢筋：Rg240MPa

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 e0BRaDgRgARaCRgr

假定值，查附表3。1得A、B、C、D值，代入上式计算e0值。如计算的e0值与已知的e0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e0值，直至满足要求为止.

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用满足要求的A、B、C、D值进行承载力Nj和Mj的计算

NjbAr2RabCr2Rg csMjb3BrRabDgr3Rg cs当计算的承载力Nj、Mj分别大于计算纵向力Nj和计算弯矩Mj时，强度得到满足，否则应重新进行截面或配筋设计.

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