【高速公路】高速公路桥梁桩基础内力计算及设计(原版)
桥梁桩基础设计计算部分
桥梁桩基础设计计算部分Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998一方案比选优化公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用,例如桥涵结构构件上除构件永久作用(如自重等)外,可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。
《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态,结合相应的设计状况进行作用效应组合,并取其最不利组合进行计算。
1、按承载能力极限状态设计时,可采用以下两种作用效应组合。
(1)基本作用效应组合。
基本组合是承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合,基本组合表达式为(1-1)或(1-2)γ0-桥梁结构的重要性系数,按结构设计安全等级采用,对于公路桥梁,安全等级一级、二级、三级,分别为、和;γGi-第i个永久荷载作用效应的分项系数。
分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分项系数和抗力分项系数两类。
当永久作用效应(结构重力和预应力作用)对结构承载力不利时,γGi=;对结构的承载能力有利时,γGi=10;其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》;γQ1-汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=;当某个可变作用在效用组合中,其值超过汽车荷载效用时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专门为承受某种作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时,其分项系数也与汽车荷载取同值。
γQj-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQ1=,但风荷载的分项系数取γQ1=;S gik、S gid-第i个永久作用效应的标准值和设计值;S Qjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值;S ud-承载能力极限状态下,作用基本组合的效应组合设计值,作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积。
桥梁桩基础计算书
桥梁桩基础课程设计桥梁桩基础课程设计一、恒载计算(每根桩反力计算)1、上部结构横载反力N1 N1=12⨯2350=1175kN 2、盖梁自重反力N2 N2=12⨯350=175kN 3、系梁自重反力N312⨯25 ⨯3.5 ⨯0.8 ⨯1=35kN 4、一根墩柱自重反力N4KN N 94.222)1025(5.01.5255.0)1.54.13(224=-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-=ππ(低水位)KN N 47.195255.08.4155.06.8224=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=ππ (常水位)5、桩每延米重N5(考虑浮力) m KN N /96.16152.1425=⨯⨯=π二、活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力⑴、公路二级:7.875/k q kN m = 193.2k P kN =Ⅰ、单孔布载 55.57822.1932875.74.24=⨯+⨯=)(R Ⅲ、双孔布载 24.427.875(193.2)2766.3082R kN ⨯⨯=+⨯=(2)、人群荷载Ⅰ、单孔布载 113.524.442.72R kN =⨯⨯=1、计算墩柱顶最大垂直反力R 组合Ⅰ:R= 恒载 +(1+u )汽ϕ∑iiyP +人ϕql= 1175+175+(1+0.2)⨯1.245⨯766.308+1.33⨯85.4 =2608.45kN (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 R= 1N +2N +(1+u )汽ϕ∑i i y P + 人ϕql 21 = 1175+175+1.2⨯1.245⨯578.55+1.33⨯42.7= 2271.14kN (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 = max R +3N + 4N (常水位)= 2608.45+35+195.47=2838.92 kN0Q = 1H + 1W + 2W= 22.5+8+10=40.5 kN0M = 14.71H + 14.051W + 11.252W + 0.3活max R= 14.7⨯22.5+14.05⨯8+11.25⨯10+0.3⨯(2608.45-1175-175) = 933.185kN.m活max R ——组合Ⅰ中活载产生的竖向力。
桥梁桩基设计计算书
桥梁桩基设计1.工程地质资料及设计资料某桥位于直线上,冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层,其容重γ=20kN/m 3,内摩擦角φ=38°,地基的基本承载力σ0=800kPa 。
冲刷线标高为所给支挡结构原地面标高150m 下2m 即148m ,承台底设计标高与水位线平齐,为路堤墙顶标高155m 下3m 即152m 。
采用钻孔桩基础,作用于承台底面的竖向力N=18000kN 、水平力H=550kN ,力矩M=9000kN ·m 。
设计时,桩侧土极限摩阻力f=120kPa ,横向地基系数的比例系数m=60MN ·m -4。
基桩混凝土采用C20,其受压弹性模量 E h =2.6×107kPa 。
1. 设计计算 2.1桩的计算宽度b 0式中 d--桩径,为1.60m ;K--各桩之间的纵向相互影响系数,当L 0<0.6h p 时,K 值按下式计算其中 C--随位于外力作用平面内的桩数n 而异的系数,当n=2时,C=0.6; h p --桩埋入地面或局部冲刷线以下的计算深度,按h p =3(d+1)计算,故h p =3(1.60+1)=7.8m ;L 0--外力作用平面方向上的桩间净距,L 0=3.5-1.6=1.9m 。
至此可知L 0=1.9m<0.6h p =4.68m 。
故则桩的计算宽度b 0为2.2变形系数α 已知, 故Kd b )1(9.00+=ph L c C K 06.01⋅-+=762.08.79.16.06.016.0=⨯-+=K mK d b 78.1762.0)160.1(9.0)1(9.00=⨯+⨯=+=5EImb =α259444100.67322.010268.08.0;322.064;/60000m kN I E EI m d I m kN m h ⋅⨯=⨯⨯⨯=====π155437.0100.6778.160000-=⨯⨯=m α2.3桩长估算可根据总的桩数n 和竖向荷载N=18000kN ,按下式粗略估算桩顶轴向力N i : 再按[P]=5850kN 估算桩长。
桥梁桩基础设计计算部分
一方案比选优化公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用,例如桥涵结构构件上除构件永久作用(如自重等)外,可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。
《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态,结合相应的设计状况进行作用效应组合,并取其最不利组合进行计算。
1、按承载能力极限状态设计时,可采用以下两种作用效应组合。
(1)基本作用效应组合。
基本组合是承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合,基本组合表达式为(1-1)或(1-2)γ-桥梁结构的重要性系数,按结构设计安全等级采用,对于公路桥梁,安全等级0一级、二级、三级,分别为1.1、1.0和0.9;γGi-第i个永久荷载作用效应的分项系数。
分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分项系数和抗力分项系数两类。
当永久作用效应(结构重力和预应力作用)对结构承载力不利时,γGi=1.2;对结构的承载能力有利时,γGi=10;其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》;γQ1-汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1.4;当某个可变作用在效用组合中,其值超过汽车荷载效用时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专门为承受某种作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时,其分项系数也与汽车荷载取同值。
γQj-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQ1=1.4,但风荷载的分项系数取γQ1=1.1;S gik、S gid-第i个永久作用效应的标准值和设计值;S Qjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值;S ud-承载能力极限状态下,作用基本组合的效应组合设计值,作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积。
桥梁桩基础计算书
桥梁桩基础课程设计桥梁桩基础课程设计一、恒载计算(每根桩反力计算)1、上部结构横载反力N1 N1=12⨯2350=1175kN 2、盖梁自重反力N2 N2=12⨯350=175kN 3、系梁自重反力N312⨯25 ⨯3.5 ⨯0.8 ⨯1=35kN 4、一根墩柱自重反力N4KN N 94.222)1025(5.01.5255.0)1.54.13(224=-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-=ππ(低水位)KN N 47.195255.08.4155.06.8224=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=ππ (常水位)5、桩每延米重N5(考虑浮力) m KN N /96.16152.1425=⨯⨯=π二、活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力⑴、公路二级:7.875/k q kN m = 193.2k P kN =Ⅰ、单孔布载 55.57822.1932875.74.24=⨯+⨯=)(R Ⅲ、双孔布载 24.427.875(193.2)2766.3082R kN ⨯⨯=+⨯= (2)、人群荷载Ⅰ、单孔布载 113.524.442.72R kN =⨯⨯=Ⅲ、双孔布载 2 3.524.485.4R kN =⨯=q —人群荷载集度 l —跨径 2、柱反力横向分布系数ϕ的计算柱反力横向分布影响线见图5。
70.50.51图5图5⑴、汽车荷载汽ϕ ()111.1670.7670.4780.078 1.24522q η=∑=+++=⑵、人群荷载人ϕ =1.33 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ϕ∑iiyP +人ϕql= 1175+175+(1+0.2)⨯1.245⨯766.308+1.33⨯85.4 =2608.45kN (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 R= 1N +2N +(1+u )汽ϕ∑i i y P + 人ϕql 21= 1175+175+1.2⨯1.245⨯578.55+1.33⨯42.7= 2271.14kN (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 = max R +3N + 4N (常水位)= 2608.45+35+195.47=2838.92 kN0Q = 1H + 1W + 2W= 22.5+8+10=40.5 kN0M = 14.71H + 14.051W + 11.252W + 0.3活max R= 14.7⨯22.5+14.05⨯8+11.25⨯10+0.3⨯(2608.45-1175-175) = 933.185kN.m活max R ——组合Ⅰ中活载产生的竖向力。
桥梁桩基础设计计算部分
一方案比选优化公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用,例如桥涵结构构件上除构件永久作用(如自重等)外,可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。
《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态,结合相应的设计状况进行作用效应组合,并取其最不利组合进行计算。
1、按承载能力极限状态设计时,可采用以下两种作用效应组合。
(1)基本作用效应组合。
基本组合是承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合,基本组合表达式为(1-1)或(1-2)γ0-桥梁结构的重要性系数,按结构设计安全等级采用,对于公路桥梁,安全等级一级、二级、三级,分别为1.1、1.0和0.9;γGi-第i个永久荷载作用效应的分项系数。
分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分项系数和抗力分项系数两类。
当永久作用效应(结构重力和预应力作用)对结构承载力不利时,γGi=1.2;对结构的承载能力有利时,γGi=10;其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》;γQ1-汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1.4;当某个可变作用在效用组合中,其值超过汽车荷载效用时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专门为承受某种作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时,其分项系数也与汽车荷载取同值。
γQj-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQ1=1.4,但风荷载的分项系数取γQ1=1.1;S gik、S gid-第i个永久作用效应的标准值和设计值;S Qjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值;S ud-承载能力极限状态下,作用基本组合的效应组合设计值,作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积。
桩基础内力计算及设计
变形时所需施加的力,单位为kN/m3。
确定方法:
地基系数大小与地基土的类别、物理力学性质有关。 地基系数C值是通过对试桩在不同类别土质及不同
深度进行实测后反算得到。大量的试验表明,地基系数C 值不仅与土的类别及其性质有关,而且也随着深度而变 化。由于实测的客观条件和分析方法不尽相同等原因, 所采用的C值随深度的分布规律也各有不同。
水平静载试验确定。但由于试验费用、时间等原 因,某些建筑物不一定进行桩的水平静载试验, 可采用规范提供的经验值如下表所示。
序号 1 2 3 4 5 6
土的分类 流塑粘性土IL>1、淤泥 软塑粘性土1>IL>0.5、粉砂 硬塑粘性土0.5>IL>0、细砂、中砂 坚硬、半坚硬粘性土IL<0、粗砂 砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石 密实粗砂夹卵石,密实漂卵石
m或m0(MN/m4) 3~5 5~10 10~20 20~30 30~80 80~120
M法的基本假定:
认为桩侧土为文克尔离散线性弹簧,不考虑桩土之 间的粘着力和摩阻力,桩作为弹性构件考虑,当桩受到 水平外力作用后,桩土协调变形,任一深度z所产生的桩 侧土水平抗力与该点水平位移Xx成正比,即σzx=CXx, 且地基系数C随着深度成线性增长,即C=mz。
(1)弹性桩 当桩的入土深度h 2.5 时,这时桩的相对刚度小,必
须考虑桩的实际刚度,按弹性桩来计算。其中α称为桩
的变形系数。
5
mb1
EI
(2)刚为属刚性桩。 a
(二) “m”法计算桩的内力和位移
1、计算参数 地基土水平抗力系数的比例系数m值宜通过桩的
定义式
zx Cx z
式中:σzx:横向土抗力(kN/m2); C:地基系数(kN/m3); xz:深度z处桩的横向位移(m)。
桥梁桩基础设计计算部分【范本模板】
一方案比选优化公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用,例如桥涵结构构件上除构件永久作用(如自重等)外,可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用.《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态,结合相应的设计状况进行作用效应组合,并取其最不利组合进行计算。
1、按承载能力极限状态设计时,可采用以下两种作用效应组合。
(1)基本作用效应组合。
基本组合是承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合,基本组合表达式为(1—1)或(1—2) γ0-桥梁结构的重要性系数,按结构设计安全等级采用,对于公路桥梁,安全等级一级、二级、三级,分别为1.1、1.0和0.9;γGi-第i个永久荷载作用效应的分项系数。
分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分项系数和抗力分项系数两类。
当永久作用效应(结构重力和预应力作用)对结构承载力不利时,γGi=1.2;对结构的承载能力有利时,γGi=10;其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》;γQ1-汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1。
4;当某个可变作用在效用组合中,其值超过汽车荷载效用时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专门为承受某种作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时,其分项系数也与汽车荷载取同值。
γQj-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQ1=1。
4,但风荷载的分项系数取γQ1=1.1;Sgik、S gid-第i个永久作用效应的标准值和设计值;SQjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值;Sud-承载能力极限状态下,作用基本组合的效应组合设计值,作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积.SQ1k、S Q1d-汽车荷载效用含汽车冲击力、离心力)的标准值和设计值;φc-在作用效应组合中,除汽车荷载效应效应(含汽车冲击力、离心力)以外其他可变作用效应的组合系数,当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种可变作用)组合时,人群荷载(或其他一种可变作用)的组合系数取0.80; 当除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)以外尚有两种其他可变作用参与组合时,其组合系数取0.70;尚有三种可变作用组合时,其组合系数取0.60;尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时取0.50。
重力式桥台及桩基内力计算
式中:A3、B3、C3、D3、A4、B4、C4、D4为桩基础换算埋置深度αy的无量纲 系数; B3 D4 B4 D3、A3 D4 A4 D3、A3C4 A4C3、A3 B4 A4 B3
为桩基础换算深度αL的无量纲系数。
H0 My × A m +M0 Bm α Qy H 0 A Q+ M 0 BQ
(最大弯矩) Z=αy(最大弯矩位置)
3、桩身内力计算公式简化
(3)简化结论 通过以上简化,对于任一弹性单排桩(桩长换算深度αl> 2.5,桩底埋置于非岩石类土上),通过列表计算各换算深度αy 的AM、BM、AQ、BQ,可得K1、K2。根据地面或局部冲刷线处 桩基础截面内力M0、H0,K1=αM0/H0,在表中只要查到K1值时, 表中对应的αy为最大弯矩位置Z,与之对应位置的K2为最大弯矩 系数。带入可求该桩基础的最大内力Mmax。把K1、K2制成图表, 这样计算可大大简化。(本次只列出比较常用的αL≥4时的计算 用表,其他情况计算方法类似)
334
按m法计算弹性桩作用效应
1、桩的计算宽度 2、桩基中桩的变形系数计算 3、桩身内力计算公式简化 4、地面或局部冲刷线处桩作用效应(M0, H0、Mmax计算)
1、桩的计算宽度
桩底计算宽度b1=kkf(d+1),b1≤2d 以方案3为例 b1=kkf(d+1) =0.987×0.9×(1.5+1) =2.22m≤2×1.5m 垂直于水平力作用方向上有3根桩,计算宽度取 3b1=3×2.22=6.66m ≤B+1=12.25+1=13.25m;3b1≤B+1
4、地面或局部冲刷线处桩作用 效应(M0,H0、Mmax计算)
方案一 3420 18250 5187 13881 5091 0 3067 7760 0 5157 -7702 0 25525 23399 5187 157 2629 472 560 1417 0 0 1510 165
完整版)桩基础设计计算书
完整版)桩基础设计计算书设计任务书设计要求:1.确定桩基持力层、桩型、桩长;2.确定单桩承载力;3.确定桩数布置及承台设计;4.进行复合桩基荷载验算;5.进行桩身和承台设计;6.进行沉降计算;7.确定构造要求及施工要求。
设计资料:场地土层自上而下划分为5层,勘查期间测得地下水混合水位深为2.1m,建筑安全等级为2级,已知上部框架结构由柱子传来的荷载,承台底面埋深为2.1m。
桩基持力层、桩型、桩长的确定:根据场地的土层特征和勘查数据,确定了桩基持力层、桩型和桩长。
单桩承载力确定:通过计算,确定了单桩竖向承载力。
桩数布置及承台设计:根据单桩承载力和建筑荷载,确定了桩数布置和承台设计方案。
复合桩基荷载验算:进行了复合桩基荷载验算,确保了基础的稳定性和安全性。
桩身和承台设计:根据桩基的荷载情况,进行了桩身和承台的设计。
沉降计算:进行了沉降计算,确保了基础的稳定性和安全性。
构造要求及施工要求:确定了基础的构造要求和施工要求,确保施工的质量和安全。
预制桩的施工、混凝土预制桩的接桩、凝土预制桩的沉桩、预制桩沉桩对环境的影响分析及防治措施:详细介绍了预制桩的施工、混凝土预制桩的接桩、凝土预制桩的沉桩、预制桩沉桩对环境的影响分析及防治措施。
结论与建议:总结了本次基础设计的主要内容,并提出了建议。
参考文献:列出了本次设计中所使用的参考文献。
根据设计任务书提供的资料,分析表明在柱下荷载作用下,天然地基基础难以满足设计要求,因此考虑采用桩基础。
经过地基勘查,确定选用第四土层黄褐色粉质粘土为桩端持力层。
同时,根据工程情况,承台埋深为2.1m,预选钢筋混凝土预制桩断面尺寸为45㎜×45㎜,桩长为21.1m。
为了确定单桩承载力,首先需要根据地质条件选择持力层,确定桩的断面尺寸和长度。
在本工程中,采用截面为450×450mm的预置钢筋混凝土方桩,桩尖进入持力层1.0m,镶入承台0.1m,承台底部埋深2.1m。
桥梁桩基内力计算案例
桥梁桩基内力计算案例一、案例背景。
咱就说有这么一座小桥啊,它横跨在一条不是特别宽但也挺重要的小河上。
这座桥的桩基设计就很关键啦,就像人的腿一样,得稳稳当当的才能撑起整座桥。
这个桥梁呢,上部结构传来的荷载是这样的。
有恒载,就是桥本身的重量啦,就像一个人背着个重重的壳,一直都在那儿,跑不掉的。
恒载总共是1000千牛(为了方便计算假设的数值哈)。
然后还有活载,活载就是那些来来往往的车辆啦,有时候车多,有时候车少,它是个变化的值。
咱们假设按照最不利的情况,活载是500千牛。
二、桩基的基本参数。
1. 桩径。
这桩基的直径是1米,你可以想象一下,就像一个大大的圆形柱子插到地底下。
2. 桩长。
桩长呢是20米,这就相当于柱子插到地下很深的地方,好让桥稳稳当当的。
3. 桩的材料。
咱们这个桩是用混凝土做的,混凝土这东西结实着呢,抗压能力杠杠的。
三、计算步骤。
# (一)确定荷载组合。
1. 基本组合。
在计算桩基内力的时候,咱们得考虑不同荷载组合的情况。
最常见的就是基本组合啦。
基本组合就是把恒载和活载按照一定的系数加起来。
对于咱们这个桥,根据规范(这里假设规范规定的系数),恒载的分项系数是1.2,活载的分项系数是1.4。
那基本组合下的总荷载就是:1.2×1000 + 1.4×500 = 1200+700 = 1900千牛。
这就相当于把恒载和活载按照它们对桩基影响的重要性进行了“加权”,得到了一个总的、在设计上比较不利的荷载值。
# (二)计算桩顶荷载。
1. 单桩承担的荷载。
咱们这个桥有好几根桩来承担上部结构传来的荷载。
假设这个桥是由4根桩来承担荷载的,那么每根桩顶所承担的荷载就是总荷载除以桩的数量啦。
每根桩顶的荷载 = 1900÷4 = 475千牛。
这个数值就是咱们后续计算桩基内力的一个关键起始值。
# (三)计算桩身内力。
1. 桩侧摩阻力计算。
桩插到地下,周围的土可不是白在那儿的,它会对桩产生摩阻力,就像你把一根棍子插到泥里,拔出来的时候会感觉有点费劲,这就是泥对棍子的摩阻力。
桩基础工程计算汇总
桩基础工程计算汇总
桩基础设计需要进行以下几项主要计算:
1. 桩基承载力计算:根据地基土层情况、桩型式和桩径,计算单根桩的承载力。
2. 桩数计算:根据上部结构总重量和单桩承载力,计算需要的桩数。
3. 桩长计算:根据地层情况和所需承载力,计算桩的长度。
4. 桩间距计算:根据桩数和基础平面尺寸,计算桩的排列间距。
5. 桩顶结构计算:计算桩顶结构的大小和配筋。
6. 桩基承台计算:计算承台的大小、形状和配筋。
7. 桩基构造计算:计算模板、护壁等施工构造的设计。
8. 桩基数量计算:根据桩长、桩数等,计算桩基工程所需材料数量。
9. 桩基工程量计算:计算桩基整个工程的挖填方量、混凝土、钢筋用量等。
10. 桩基工程预算:根据工程量计算出桩基工程的概预算费用。
以上是桩基础工程设计中的主要计算内容,需要详细计算和优化,以确保桩基础设计方案的安全性和经济性。
高架桥承台桩基础受力计算书
XX市南北轴线道路工程(南内环~南外环段)XX路高架桥承台桩基础计算书编制人:审核人:编制日期:单位名称:1设计资料1.1规范标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)1.2结构尺寸桥墩承台基础尺寸桥台基础尺寸1.3材料参数参数名称参数值承台材料C30桩基材料C30承台钢筋HRB400桩基钢筋HRB4001.4荷载信息桥墩集中荷载汇总表荷载名称荷载类型荷载位置(m) 集中力(kN) 集中矩()桥墩及覆土自重结构重力X 0 HX 0 MX 0Y 0 HY 0 MY 0Z -2.5 P -1387 MZ 0恒载结构重力X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 0 MY 0 Z -2.5 P -1.2557e4 MZ 0梯度温度升温梯度温度X 0 HX 0 MX 0Y 0 HY 0 MY 0Z -2.5 P 252.4 MZ 0梯度温度降温梯度温度X 0 HX 0 MX 0Y 0 HY 0 MY 0Z -2.5 P -126.2 MZ 0汽车最大汽车X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 0 MY 0 Z -2.5 P -4055.9 MZ 0汽车最小汽车X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 0 MY 0 Z -2.5 P 635.9 MZ 0支座沉降最大基础变位X 0 HX 0 MX 0Y 0 HY 0 MY 0Z -2.5 P -309.8 MZ 0支座沉降最小基础变位X 0 HX 0 MX 0Y 0 HY 0 MY 0Z -2.5 P 309.8 MZ 0汽车制动1 汽车制动X 0 HX 0 MX -3783.8 Y 0 HY 386.1 MY 0Z -2.5 P 0 MZ 0汽车制动2 汽车制动X 0 HX 0 MX 3783.8Y 0 HY -386.1 MY 0 Z -2.5 P 0 MZ 0支座摩擦1 支座摩阻X 0 HX 0 MX -3579 Y 0 HY 627.9 MY 0 Z -2.5 P 0 MZ 0支座摩擦2 支座摩阻X 0 HX 0 MX 3579 Y 0 HY -627.9 MY 0 Z -2.5 P 0 MZ 0承台自重结构重力X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 0 MY 0 Z -1.5 P -2112.5 MZ 0根据上构计算,选取力值最大的(30+45+30)m跨单项荷载力值输入计算,重要性系数1.1,本次计算选用《桥博基础版V1.0》进行承台及桩基计算。
高速公路桥梁承载力计算(自用版)
高速公路桥梁承载力计算(自用版)简介本文档旨在介绍高速公路桥梁承载力计算的基本原理和方法,供自用参考。
高速公路桥梁的承载力计算是确保桥梁安全运行的重要环节,需要按照规范和标准进行计算和评估。
承载力计算方法高速公路桥梁的承载力计算方法包括以下几个方面:1. 荷载计算:根据规范,结合桥梁的设计参数和使用条件,综合考虑桥梁上的车辆荷载、行人荷载、风荷载等各种荷载情况,并进行相应的计算和评估。
2. 结构分析:基于荷载计算结果,采用结构分析方法对桥梁进行静力分析或动力响应分析,计算桥梁在不同荷载作用下的内力、应力和变形等参数。
3. 材料力学计算:根据结构分析结果,考虑材料的强度、刚度等参数,对桥梁的承载能力进行计算,并进行合理评估。
4. 安全评估:根据计算结果,结合桥梁的设计要求和安全系数,对桥梁的承载能力进行评估,确保桥梁在使用过程中的安全性和可靠性。
计算工具和软件为了方便高速公路桥梁承载力的计算,可以使用一些专业的计算工具和软件,如:1. 结构分析软件:使用专业的结构分析软件,如ANSYS、STAAD等,可以对桥梁进行详细的结构分析和计算。
2. 荷载计算软件:利用荷载计算软件,如桥梁设计软件、荷载模型软件等,可以方便地进行各种类型的荷载计算。
3. 材料力学计算软件:使用材料力学计算软件,如ABAQUS、Midas等,可以考虑桥梁材料的力学特性,进行相应的计算和评估。
注意事项在进行高速公路桥梁承载力计算时,需要注意以下几个方面:1. 确保计算的准确性和可靠性,遵循规范和标准的要求进行计算和评估。
2. 考虑桥梁的设计参数、使用条件和环境等因素,综合考虑各种荷载情况。
3. 使用合适的计算工具和软件,并熟练掌握其使用方法,确保计算的有效性和高效性。
4. 对计算结果进行合理评估,确保桥梁的承载能力满足设计和安全要求。
结论高速公路桥梁承载力计算是确保桥梁运行安全的重要环节。
通过合理的荷载计算、结构分析和材料力学计算,可以对桥梁的承载能力进行准确评估,并采取相应的安全措施。
桥梁桩基础设计计算部分
一方案比选优化公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用,例如桥涵结构构件上除构件永久作用(如自重等)外,可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。
《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态,结合相应的设计状况进行作用效应组合,并取其最不利组合进行计算。
1、按承载能力极限状态设计时,可采用以下两种作用效应组合。
(1)基本作用效应组合。
基本组合是承载能力极限状态设计时,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合,基本组合表达式为(1-1)或 (1-2)γ0-桥梁结构的重要性系数,按结构设计安全等级采用,对于公路桥梁,安全等级一级、二级、三级,分别为1.1、1.0和0.9;γGi-第i个永久荷载作用效应的分项系数。
分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数,分为作用分项系数和抗力分项系数两类。
当永久作用效应(结构重力和预应力作用)对结构承载力不利时,γGi=1.2;对结构的承载能力有利时,γGi=10;其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》;γQ1-汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1.4;当某个可变作用在效用组合中,其值超过汽车荷载效用时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专门为承受某种作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时,其分项系数也与汽车荷载取同值。
γQj-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQ1=1.4,但风荷载的分项系数取γQ1=1.1;S gik、S gid-第i个永久作用效应的标准值和设计值;S Qjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值;S ud-承载能力极限状态下,作用基本组合的效应组合设计值,作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积。
某高速公路特大桥的桥墩基础计算书
某高速公路特大桥的桥墩基础一.盖梁设计1.荷载计算(1).上部结构永久荷载上部结构永久荷载每片边梁自重 (kN/m ) 每片中梁自重 (kN/m ) 一孔上部构造自重 (kN )每一个支座恒载反力(kN )1、5号2、3、4号56.4858.848672.82边梁1、5中梁2、3、4411.74428.94 (2).盖梁自重及作用效应计算5432154321盖梁自重产生的弯矩剪力效应计算表截面编号自重(kN )弯矩(m kN ⋅)剪力(kN )左V 右V1-11.1161.11150252941.021250.21.00.11=+=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=q 7.8211.112121501-=⨯-⨯-=M -61.11 -61.112-2 69.89252218.09411.82=⨯⨯⨯⨯++=)(q 102.66.128138.12528.18.021-25250.218.12-=--=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=M-131 -1313-31712521.98.13=⨯⨯⨯=q504.451.90.62528.18.021-21.91710.9250.218.13-=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-=)(M-302 4054-481250.28.19.04=⨯⨯⨯=q171.9)8.20.6(3622.8)81171(9.07073-=+⨯-⨯+-⨯=M 324 3245-5324250.28.16.35=⨯⨯⨯=q385.5)6.40.6(637.39626.4)324811715.47074=+⨯-⨯-⨯++-⨯=(M 0 0kN q q q q q 70754321=++++(3)可变荷载计算1)可变荷载横向分布系数的计算:荷载对称布置时用杠杠法,非对称布置时用修正偏心压力法 ①公路Ⅱ—级a .单列车对称布置时,如下图所示051==q q m m2501.05002.02142=⨯==q q m m57.0)57.057.0(213=+⨯=q mb .双列车,对称布置时:0.750.750.250.25三号梁四号梁二号梁二号梁三号梁四号梁二号梁二号梁051==q q m m4306.0)6806.01806.0(2142=+⨯==q q m m1.1388)23194.028194.0(213=⨯+⨯⨯=q mc .三列车,对称布置时:4330.078.0.111102151=⨯⨯==q q m m8256.0)52.01116.08889.0(78.02142=++⨯⨯==q q m m8838.0)28893.0275.0(78.0213=⨯+⨯⨯⨯=q m一号梁三号梁四号梁五号梁二号梁d .四列车,对称布置时:1954.0)5417.00417.0(67.02151=+⨯⨯==q q m m7632.0)4583.09583.06806.01806.0(67.02142=+++⨯⨯==q q m m6307.0)2.3194021948.0(67.0213=⨯+⨯⨯⨯=q me .五列车,对称布置时:一号梁三号梁四号梁五号梁二号梁一号梁三号梁四号梁五号梁二号梁4669.0)0.11110.47229277.0(6.02151=++⨯⨯==q q m m6917.0)0.256111.08889.05278.00278.0(6.02142=++++⨯⨯==q q m m 6833.0)2.38890275.0(6.0213=⨯+⨯⨯⨯=q m当进行非对称布载时,用偏心压力法计算荷载的横向分布系数,具体计算可见上部结构荷载横向分布系数计算,将各分布系数列于下表中:偏心压力法计算的荷载横向分布系数梁号 单列车 双列车 三列车 四列车 五列车 1 0.3559 0.6357 0.5246 0.6479 0.6110 2 0.2780 0.5179 0.5614 0.5919 0.6056 3 0.2 0.4 0.4680 0.5360 0.6 4 0.2780 0.5179 0.5614 0.5919 0.6056 50.35590.63570.52460.64790.6110②人群荷载 a.两侧有人群时-0.3611.361一号梁二号梁361.151==r r m m361.042-==r r m m 03=r m单车有人群时,有前面计算可知0874.01=r m4044.02=r m 200.03=r m(2)按顺桥向可变荷载移动情况,求的支座可变荷载反力的最大值q k=7.875kN/mP k =207.48kN29.1629.161.0①公路—Ⅱ:车道荷载的均布荷载标准值m kN q k /875.775.05.10=⨯=集中荷载标准值:kN P k 48.207180)516.29(55018036075.0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⨯--⨯= 单孔布载时kN B 30.32248.2072875.716.29=+⨯=双孔布载时kN B 12.43748.2072875.7216.29=+⨯⨯=②人群荷载人群荷载的均布荷载标准值m kN q /65.6151.3=⨯=人29.161.029.16q 人=2.25kN/m双孔人群单孔人群单孔满载时kN B 65.614.5116.2921=⨯⨯⨯=双孔满载时kN B 131.2265.612=⨯=(3)可变荷载横向分布系数后各梁支点反力(计算的一般公式为i i B R η=)具体计算见下表:各梁支点反力计算表荷载横向分布情况 公路—Ⅱ级荷载(kN ) 人群荷载(kN ) 计算方法 荷载布置 横向分布系数m单孔双孔单孔双孔Bi RBi RBi RBi R对称布置单列行车1250.057.02501.0054321=====q q q q q m m m m m 322.3 067.4306.23367.430 437.1 054.63 327.8454.63065.6131.2按杠杆原理法计算公路—Ⅱ级双列行车公路—Ⅱ级4306.01.13884306.054321=====qqqqqmmmmm38.781367.0438.781188.22497.79188.22三列行车公路—Ⅱ级4330.08256.08838.06825.04330.054321=====qqqqqmmmmm13.9619.97286.3029.972113.9618.93298.33388.29298.3318.93四列行车公路1954.07632.06307.07632.01954.054321=====qqqqqmmmmm62.68245.98245.9145.98262.9885.41333.61333.52333.6185.41—Ⅱ级五列行车公路—Ⅱ级4669.06917.06833.06917.04669.054321=====qqqqqmmmmm150.48222.93220.2322.932150.48204.09302.36298.68302.36204.09人群荷载361.1361.0361.03615.154321=-==-==qqqqqmmmmm89.3023.69-23.69-89.30178.5947.37-47.37-178.59非对称布置按修正偏单列行车公路—Ⅱ级5593.07802.0200.07802.05593.054321=====qqqqqmmmmm4.711189.6064.4689.6071.411155.57121.5287.42121.52155.57心压力法计算双列行车公路—Ⅱ级0.63570.5179400.05179.00.635754321=====qqqqqmmmmm204.89166.92128.92166.92204.89277.88226.38174.85226.38277.88三列行车公路—Ⅱ级0.52460.56410.46800.56410.524654321=====qqqqqmmmmm169.08180.94150.84180.94169.08229.31245.40204.57245.40229.31四列行车公路—Ⅱ级0.64799195.00.53600.59190.647954321=====qqqqqmmmmm208.82190.77172.75190.77208.82283.21258.73234.30258.73283.21五列行车公路—Ⅱ级0.61106056.00.60.60560.611054321=====qqqqqmmmmm196.93195.18193.38195.18196.93267.08264.72262.27264.72267.08人群荷载0874.03044.0200.03044.00874.054321=====qqqqqmmmmm26.8119.9713.1219.9726.8163.5339.9426.2439.9453.63(5)各梁永久荷载、可变荷载反力组合具体计算见下表,表中均取用各梁的最大值,其中冲击系数由前面计算可知8621.0=μ。
公路桥台桩基础结构设计计算书_secret
《基础工程》课程设计设计题目:桥台桩基础设计所属院系专业:指导老师:学生姓名:学号:班级:上交日期:2013年 7月3日成绩:桥台桩基础设计计算书一、 荷载计算(一)恒载恒载可以为桥台自重,桥台上土自重和上部恒载组成 1、桥台部分桥台部分划分块如图1.1图1.2所示,分别计算自重,土重。
121212121212图1.2 桥台分块桥台自重计算表 表1.12)承台及上部填土重力计算承台及上部填土分块如图1.3、图1.4所示612345789图1.3 承台及上部填土分块101010图1.4 承台及上部填土分块(二)、土压力计算:土压力按台背竖直,即ε=0,台后填土为水平=0β,填土内摩擦角=40/16ϕ︒︒ 台背与填土间的外摩擦角按=2ϕδ,由资料上层: 天然级配沙砾 h 1=1.5m φ=40°,ε=0,δ= 2ϕ=20°,β=0,323m kN =γ下层: 原土 h 2=8.726m c=30, ϕ=16° , 35.19m kN =γ换算土层重度 将两层土的重度内摩擦角按土层厚度进行加权平均,得:∑∑=iii mhh γγ=()()23 1.519.5 6.6060.11.5 6.6060.1⨯+⨯-+-=320.16kN m下部土 c=30把粘聚力换成等效的内摩擦角2c 245arctan tan 452D H ϕγϕ⎧⎫⎡⎤⎛⎫=---⎨⎬ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎩⎭ 16230245arctan tan 45219.5 6.67657.9⎧⎫⎡⎤⎛⎫⨯⎪⎪=---⎨⎬⎢⎥ ⎪⨯⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎩⎭=换算土层内摩擦角∑∑=iii mhh ϕϕ=40 1.557.9 6.67654.61.5 6.676︒⨯+︒⨯=︒+1、台后填土表面五活载时土压力计算台后填土自重引起的主动土压力按库仑土压力计算:B K H E a m A 221γ=式中: m γ——墙后填土重度的加权平均值(3m kN ); H ――土压力作用的高度; B ――土压力作用的宽度;a K ――主动土压力作用系数。
桥梁桩基础设计计算
桥梁桩基础设计计算 The document was finally revised on 2021第一章桩基础设计一、设计资料 1、地址及水文河床土质:从地面(河床)至标高32.5m 为软塑粘土,以下为密实粗砂,深度达30m ;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42.5m 。
2、土质指标表一、土质指标3、桩、承台尺寸与材料承台尺寸:7.0m ×4.5m ×2.0m 。
拟定采用四根桩,设计直径1.0m 。
桩身混凝土用20号,其受压弹性模量h E =×104MPa 4、荷载情况上部为等跨25m 的预应力梁桥,混凝土桥墩,承台顶面上纵桥向荷载为:恒载及一孔活载时:5659.4NKN =∑、298.8HKN =∑、3847.7MKN m =∑恒载及二孔活载时:6498.2NKN =∑。
桩(直径1.0m )自重每延米为:21.01511.78/4q KN m π⨯=⨯=故,作用在承台底面中心的荷载力为:5659.4(7.0 4.5 2.025)7234.4298.83847.7298.8 2.04445.3N KN H KN M KN=+⨯⨯⨯===+⨯=∑∑∑ 恒载及二孔活载时:6498.2(7.0 4.5 2.025)8073.4N KN =+⨯⨯⨯=∑桩基础采用冲抓锥钻孔灌注桩基础,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3h ,则:002221[]{[](3)}2h i i N p U l m A k h τλσγ==++-∑当两跨活载时:8073.213.311.7811.7842h N h =+⨯+⨯计算[P]时取以下数据:桩的设计桩径1.0m ,冲抓锥成孔直径为1.15m ,桩周长22202021211.15 3.6,0.485,0.740.9, 6.0,[]550,12/40,120,a a a u m A m m K Kp KN m Kp Kp ππλσγττ⨯=⨯==========1[] 3.16[2.740( 2.7)120]0.700.90.7852[550 6.012( 3.33)]2057.17 5.898.78k p h h N h m=⨯⨯+-⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+-==+∴= 现取h=9m ,桩底标高为26.2m 。
桩基桩长及内力的计算
桥梁桩基是桥梁构造的最根底也是最重要的部位之一,桩基设计的准确对桥梁稳定性起着至为关健的作用。
桥梁所有荷载最终传递给桩基承受。
把握好桩基的设计和施工质量对桥梁整体建立意义重大。
一、桩基的类别针对界溪段桥梁下部构造施工图中存在两类桩:端承桩和摩擦桩。
端承桩:桩基自身重与桩顶以上荷载由桩端持力层承受。
摩擦桩:桩基自身重与与桩顶以上荷载由桩基周身与岩土摩擦阻力承受。
二、单桩基桩长理论计算公式与相关参数表〔一〕单桩桩基竖向承载力计算单桩竖向承载力应由土对桩的承载能力、桩身材料强度以与上部结构所容许的桩定沉降三方面控制。
1、摩擦桩单桩土对桩的承载力容许值计算公式:[Ra]=〔1/2〕*u*∑Qik*l i+Ap*QrQr=m0*K*[f ao]+k2*R*(h-3)式中:[Ra]——单桩轴向受压承载力容许值〔KN〕,桩身自重与置换土重〔当自重计入浮力时置换土重也计入浮力〕的差值作为荷载考虑;u——桩身周长〔m〕Ap——桩端截面面积〔㎡〕n——土的层数〔注:公式中未写出〕Li——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度〔m〕,扩孔局部不计;Qik——与Li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值〔kPa〕,宜采用单桩摩阻力实验确定,当无实验条件时按表-1选用;Qr——桩端处土的承载力根本容许值〔kPa〕,当持力层为砂石、碎石土时,假设计算值超过以下值,宜采用:粉砂1000kP;细砂1150kP;中砂、粗砂、砾砂1450kP;碎石土2750kP;[f ao]——桩端处土的承载力根本容许值〔kPa〕,按《公路桥涵地基与根底设计规》第条确定;h——桩端的埋置深度〔m〕,对于有冲刷的桩基,埋深由一般冲刷线起算;对无冲刷的桩基,埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线算起;h的计算值不大于40m,当大于40m时,按40m计算;k2——容许承载力随深度的修正系数,根据桩端处持力层土类按《公路桥涵地基与根底设计规》选用;K——桩端以上各土层的加权平均重度〔kN/m3〕,假设持力层在水位以下且不透水时,不管桩端以上土层的透水性如何,一律取饱和重度;当持力层透水时,那么水中局部土层取浮重度;R——修正系数,按表-2选用;m0——清底系数,按表-3选用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高速公路桥梁桩基础内力计算及设计
第六节桩基础设计与计算
一、基桩内力和位移
二、群桩的工作特点
三、桩基础设计
一、基桩的内力和位移
(一)基本概念
1、土的弹性抗力及其分布规律
2、单桩、单排桩与多排桩
3、桩的计算宽度
4、刚性桩与弹性桩
(二)m法弹性单排桩基桩内力与位移计算
(一)基本概念
桩在横轴向荷载作用下桩身的内力和位移计算,目前较为普遍的是桩侧土采用文克尔假定。
文克尔假定(简称弹性地基梁法)即梁身任一点的土抗力和该点的位移成正比。
1、土的弹性抗力及其分布规律
(1)土抗力的概念及定义式
概念
桩基础在荷载(包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩)作用下产生位移及转角,使桩挤压桩侧土体,桩侧土必然对桩产生一横向土抗力,它起抵抗外力和稳定桩基础的作用。
土的这种作用力称为土的弹性抗力。
定义式
式中:σzx :横向土抗力(kN/m 2);
C :地基系数(kN/m 3);
x z :深度z 处桩的横向位移(m )。
z
zx Cx =σ
(2)影响土抗力的因素
●(a)土体性质;
●(b)桩身刚度;
●(c)桩的入土深度;
●(d)桩的截面形状;
●(e)桩距及荷载等因素。
(3)地基系数的概念及确定方法
概念
地基系数C表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需施加的力,单位为kN/m3。
确定方法:
地基系数大小与地基土的类别、物理力学性质有关。
地基系数C值是通过对试桩在不同类别土质及不同深度进行实测后反算得到。
大量的试验表明,地基系数C 值不仅与土的类别及其性质有关,而且也随着深度而变化。
由于实测的客观条件和分析方法不尽相同等原因,所采用的C值随深度的分布规律也各有不同。
常采用的地基系数分布规律有图下所示的几种
形式,因此也就产生了与之相应的基桩内力和位移的计算方法。
图6-1 地基系数变化规律
现将桩的几种有代表性的弹性地基梁计算方法概括在表下中
计算方法图号地基系数随深度分布地基系数C表达式说明m法6-1a)与深度成正比C=mZ m为地基土比例系数
K法6-1b)桩身第一挠曲零点以上
抛物线变化,以下不随
深度变化
C=K K为常数
C值法6-1c)与深度呈抛物线变化C=cZ0.5c为地基土比例系数张有龄法6-1d)沿深度均匀分布C=K
K0为常数
2、单桩、单排桩与多排桩
(1)单桩、单排桩的概念与力的分配
概念:
是指与水平外力H作用面相垂直的平面上,仅有一根或一排桩的桩基础。
图6-2 单桩、单排桩及多排桩
力的分配:对于单排桩,如下图所示桥墩作纵向验算时,若作用于承台底面中心的荷载为N 、H 、M y ,当在单排桩方向无偏心时,可以假定它是平均分布在各桩上的,即
式中:n :为桩的根数。
n
M M n H n N P y i i i ===;;Q 图6-3 单排桩计算
当竖向力N 在承台横桥向有偏心距e 时M x =Ne ,每根桩上的竖向作用力可按偏心受压计算,即:
2i
i x i y y M n N P ∑±=图6-3 单排桩计算
(2)多排桩概念基力的分配
概念
是指在水平外力作用平面内有一根以上桩的桩基础(对单排桩作横桥向验算时也属此情况)。
图6-2 单桩、单排桩及多排桩
力的分配:
不能直接应用上述公式计算各桩顶上的作用力,须应用结构力学方法另行计算。
3、桩的计算宽度
(1)采用计算宽度的原因
●为了将空间受力简化为平面受力,并综合考虑桩的截
面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作用。
(2)定义
●计算桩的内力与位移时不直接采用桩的设计宽度(直
径),而是换算成实际工作条件下相当于矩形截面桩的宽度b1,b1称为桩的计算宽度。
(3)计算方法
根据已有的试验资料分析,现行规范认为计算宽度的换算方法可用下式表示:
式中:b (或d ):与外力H 作用方向相垂直平面上桩的宽度或直径
K f :形状换算系数,即在受力方向将各种不同截面形状的桩
宽度乘以K f ,换算为相当于矩形截面宽度
K 0:受力换算系数,即考虑到实际桩侧土在承受水平荷载时
为空间受力问题,简化为平面受力时所采用的修正系数K :各桩间的相互影响系数。
)
(01d b K K K b f 或⋅⋅⋅=
K :各桩间的相互影响系数。
当桩基有承台联结时,在外力作用平面内有多根桩时,各桩间的受力会相互产生影响。
其影响与桩间的净距L 1的大小有关。
L 1≥0.6h 1时,K=1.0;L 1<0.6h 1时,1
16.0'1'h L b b K ⋅-+=图6-3 相互影响系数计算
4、刚性桩与弹性桩
为计算方便起见,按照桩与土的相对刚度,将桩分为刚性桩和弹性桩。
(1)弹性桩
当桩的入土深度时,这时桩的相对刚度小,必
须考虑桩的实际刚度,按弹性桩来计算。
其中α称为桩的变形系数。
α5.2>h 51EI mb =α
(2)刚性
当桩的入土深度h≤ 时,则桩的相对刚度较大,计算时认为属刚性桩。
a 5.2
(二)“m”法计算桩的内力和位移
1、计算参数
地基土水平抗力系数的比例系数m值宜通过桩的水平静载试验确定。
但由于试验费用、时间等原因,某些建筑物不一定进行桩的水平静载试验,可采用规范提供的经验值如下表所示。
序号土的分类m或m
(MN/m4)
0 1流塑粘性土I L>1、淤泥3~5
2软塑粘性土1>I L>0.5、粉砂5~10
3硬塑粘性土0.5>I L>0、细砂、中砂10~20
4坚硬、半坚硬粘性土I L<0、粗砂20~30
5砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石30~80
6密实粗砂夹卵石,密实漂卵石80~120
M法的基本假定:
认为桩侧土为文克尔离散线性弹簧,不考虑桩土之间的粘着力和摩阻力,桩作为弹性构件考虑,当桩受到水平外力作用后,桩土协调变形,任一深度z所产生的桩
侧土水平抗力与该点水平位移X
x 成正比,即σ
zx
=CX
x
,
且地基系数C随着深度成线性增长,即C=mz。
2、符号规定
在公式推导和计算中,取6-4图所示的坐标系统,对力和
位移的符号作如下规定:横向位移顺x轴正方向为正值;
转角逆时针方向为正值;弯矩当左侧纤维受拉时为正
值;横向力顺x轴方向为正值。
6-4 桩身受力图。