桥桥墩桩基础基础设计

桥桥墩桩基础基础设计TPMK standardization office [ TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18]
华东交通大学课程设计（论文）
题目名称某桥桥墩桩基础设计计算
院係） ____________ 土木建筑学院
专业____________ 道路与铁道工程
班级 _______________ 道铁2班
姓名欧阳俊雄
2011年6月13日至一2011年6月29曰共丄周
指导教师：耿大新
教研室主任：李明华
资料收集
某桥梁上部构造采用预应力箱梁。

标准跨径32m,梁长31.9m,计算跨径31.5m, 桥面宽13m,墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动，桥墩采用圆端形实心墩，平面尺寸形式如图1所示，墩高12m,计算墩顶变形时，不考虑墩身的挠曲。

下部结构采用钻孔灌注桩基础。

1、地质及地下水位情况：
河面常水位标高25.000m,河床标高为22.000m,—般冲刷线标高20.000m,最大冲刷线标高
l&000m处，一般冲刷线以下的地质情况如下：
2、设计荷载:
(1)恒载：
桥面自重：Ni=1500kN+学号x20kN= 1500+16x20=1820kN
箱梁自重：Nz =6000kN+学号x40kN=6000+16x40=6610kN
桥墩自重：N3=3875kN
(2)活载
—跨活载反力:N4 = 2835.75kN,在顺桥向引起弯矩:Mi =3334.3kN-m ；
两跨活载反力：
N5=5030.04kN+学号x5OkN=5O3O.O4+l6 x50=5930. 04kN\
(3)水平力
制动力：Hi=300kN,对承台顶力矩6.5m ；
风力：H2=2.7 kN,对承台顶力矩4.75m
主要材料
承台采用C30混凝土，重度y=25kN/m\ y z=15kN/m3(浮容重)。

在班编号为20,所以桩基采用C30混凝土，HRB400级钢筋；
4、其它参数
结构重要性系数Ys°=l.l,荷载组合系数9=10,恒载分项系数Y G=1.2,活载分项系数Y Q=1.4,风荷载屮=0.75,制动力：1.0
拟定承台尺寸:
假设承台的厚度为1.5叫根据圆端形实心墩的平面尺寸计算承台的长和宽
宽度：3 + 2x1.5x1= 6m
长度：6 +2x 1.5x1 =9m
三、拟定桩的尺寸及桩数:
1、摩擦桩，桩身采用C30混凝土。

2、由于6-l = 5d, d=1.25,所以设计桩径采用d= 1.25m,成孔桩径为1.30m,钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。

3、画出土层分布图，选用卵石层为持力层，则取桩长1=22.5m o
4、估算桩数：（按双孔重载估算）
估算公式：
据高等学校教材《基础工程（第四版）》（人民交通出版社）查表4-2可得
1=0.70,查表4—3 得m（）=0.9,
查表2-24 有k2=6.0
由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均，透水层采用浮容重，不透
水层采用天然容重
Exl.O+l7.5x2.2 + "—H))x —亠―())川」“側曲
7i =
22.5
持力层为卵石，查表得[/e] = 650kPa, qik查表4—1得
1 25
桩自重每延米口 =兀>< 上一xI5 = 1 & 4 kN
4
荷载组合计算:
(1)承台顶面
恒载+—孔活载
恒载+两孔活载
(2)承台底面
G=l. 5x6x9=1215
恒载+—孔活载
恒载+两孔活载
所以［北］=0.5x3. 92x (20x0. 5+50x2. 2+35x3. 7+45x4. 5+160x11. 1)
+0. 70x0. 9x1. 23x ［650+6. 0x10. 46x (20+2-3)］
=5805. 73kPa
一c 27018.26 厶
侍■5805.73 '故取
当n二6, h二20m时，［向=5805.73>1.2x 翟逻=5403.6,桩的轴向受压承载力符合要求，所以桩长设22.5,可以。

桩的平面布置为如图所示:
经验证，桩间距符合相关规定
桩的断面布置如下图（纵向断面图、横向断面图） 四.桩的内力及位移计算
1 •桩的计算宽度bi 已知力=0・9,〃 = 1.25m, L\ — 2.5m Ji\ = 3(〃 +1) = 3x(1.25+1) = 6.75, n =
2 上2 = 0.6 2.桩的变形系数ex
桩在局部冲刷以下深度h=20m,其计算长度则为：
Ti = aJi = 0.486x 20 = 9.72 > 2.5,
已知：方=9・72>4、取用4
18,附表 19 得:/Q = 0.3610,/w = 0.0.5456,^/ = 1.16215 由公式
3•桩顶刚度系数"P, p!H ，
Q111值计算
满足按弹性桩计算。

据高等学校教材《基础工程
（第四版）》（人民交通出版社）查附表17,附表
UZU L 0( 1250
2125 1250 2125
O S
1250
刿
O C M
d
H L
4 •计算承台底面圆点O处位移
pini = a'EI/Q = 0.486' x 0.3610EI = 0.0413EI
ao N co. 0o pMH = or EI%M = 0.4862 x 0.5456E/ = 0.1286E/
pm, = aEI(psi = 0.486x 1.162\EI = 0.5642E7
5.计算作用在每根桩顶上作用力Pi、Qi、Mt
验证：Pmax + G = 4839.87 +1.23x20x(25-20.46) = 4951.55RN < [fa] = 5805.73RN, 所以桩的承载力满足要求，设计桩长合格。

校核：
nQi = 6x5.87 = 35.22kN a= 35.23kN
YxiPi + nMi = 3x(4839.87-4166.22)x1.875 + 6x25.9
校核正确=3944」8kN • m ~ 工M = 3945.65kN< m
工nPi = 3x (4839.87 + 4166.22) = 27018.27RN a》N =27018.26kN
i-l -
6.计算局部冲刷线处桩身弯矩Mo.水平力Q。

及轴向力Po
7.冲刷线以下深度z处桩截面的弯矩Mz及桩身最大弯矩Mmax
①•局部冲刷线以下深度z处桩截面的弯矩Mz计算
无量纲系数Aw、3M由附表3、附表7分别查的，血计算列表如下表
② .桩身最大弯矩Ntaax 及最大弯矩位置计算 由小得:3詈=驾严®
由C Q = 3.371及24查附莉3得："0.630,所畑“般= 1.30(2
ZMmax = 0.630及方=4,查附表13得，K M = 1.05& Mmax = K M M O = 1.058x40.76 = 43.12kN• m
8•局部冲刷线以下深度z 处横向土抗力內计算 =
°」"八"7_+().4"" 4()./6
=
】的 皂* +5.586ZBx
p/A =-^ZAx + ZBx bi bi
1.72
1.72
无量纲系数Ax 、Bx 由附表1、附表5分别查得，p 泾计算列表如下
bi
其结果为 右图：
9・桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算
由上表可知，最大弯矩发生在地面线以下Z=l. 20m 处，该处Mj=45. 473kN. m ①纵向钢筋面积
桩内竖向钢筋按含筋率0. 6%配置: 现在选用15根025的HRB400级钢筋：
② 计算偏心距增大系数〃 因为长细比： 所以偏心距最大系数：〃
③ 计算截面实际偏心距eo
④ 根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)求得轴向力的偏
其中 r=625mm f p 二0. 006?并设 g=0. 9,则
由上表可知，当5=1. 39时，e0二8・82mm 与实际的e0二9・00很相近所以取1・39为计算
值。

⑤ 计算截面抗压承载力 满足要求。

心距e 0; eo =
Bj" + Dp 的
Afcd + Cpf sd
10.桩顶纵向水平位移验算
桩在最大冲刷线处水平位移X。

和转角5的计算
查表得：Ax = 2.44066 Bx =1.62100 A^ = -1.62100 B^ = -1.75058,
Xo = Ax + - Bx =.一'匚 X 2.44066+ •一xl 621= 3 7 if4 = 0.00007 L EI a2EI 0.5023EZ 0.5022E/ EI符
=0.078/??/n < 6mm,
合规范要求。

0 = A t? + —B<p= • "7 _x(-1.621) + 4()'76-x(-1.75058) = -3.75x10-5rad 所
orEl aEI 0.5022 EI0.502E/
以墩顶纵向水平位移
⑥裂缝宽度验算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)截面相对界限受压区高度勺=0.518<§ = 1.39,则构件为小偏心受压，无需验算裂缝宽度》
11 •承台设计
1)桩与承台得连接处构造要求
承台平面尺寸：9x6m2'厚度1. 5m,承台底标高20. 500m。

采用桩顶主
伸入承台连接，桩身嵌入承台内的深度为200mm ；伸入承台内的桩顶主筋做成喇叭
状，夹角15度。

伸入承台内的主筋竖向高度为100cm>35*2. 2=77cm,不设弯钩的带肋钢筋。

抗弯钢筋布置在承台内上下两排并且不截断穿过桩身。

箍筋设20箍虫10,间距200mm,构造钢筋前后两端各18根虫10 ,抗裂钢筋前后两端各8根虫12下设相同的钢筋网。

2)桩顶局部受压验算
桩顶作用于承台混凝土压力，如不考虑桩身与承台混凝土之间的粘结力，局部承压下时按下式计算：沖 v= 0.9妙夕.0 = J J =^9=3
所以1 ・ 1X 4839.87kN <0.9x3x1.23x13.8x1000=15276.6£N 满足要求，可按构造配筋。

3）承台受冲剪验算
承台有效高度ho=1.5-O.2= 1.3cm,桩边冲切，计算冲跨比
C30混凝土取
4）承台抗弯承载力验算
外排桩中心距墩台身边远小于承台高度
（5）承台受弯承载力计算
满足要求。