某桥梁桩基础设计计算详解

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

类型 地基系数m

极限摩阻力T

内摩擦角φ

容重γ 软塑粘土

3810⨯ 40

20

12

密实粗砂 32510⨯

120 38 12

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 =2.6×104MPa 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：

5659.4N

KN =∑、

298.8H

KN =∑、

3847.7M

KN m =∑

恒载及二孔活载时：

6498.2N

KN =∑。桩（直径

1.0m ）自重每延米为：

2

1.01511.78/4

q 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)}2

h i i N p U l m A k h τλσγ==++-∑

当两跨活载时：

8073.213.311.7811.7842

h 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

2

22

0202121

1.15 3.6,0.485,0.7

4

0.9, 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 。桩的轴向承载力符合要求。具体见如图1所示。

纵桥向断面

最大冲刷线

一般冲刷线

河床常水位承台

横桥向断面

三、桩顶及最大冲刷线处荷载i P 、i Q 、i M 、0M 、0Q 、0P ＜一＞、参数计算 1、桩的计算宽度1b

100.9(1)0.9(11) 1.8j b K K K d d K K K

==⨯+=⨯+=

又：

111.5:3(1)6:2:0.6L m h d m n b ==+===

故：

111110.6 1.5

0.60.767

0.60.660.990.767 1.38

L b K b h b '--'=+⨯=+⨯=∴=⨯= 2、桩的变形系数α

：1

5

mb EI

α=

331121222

233

(2)810 2.72510(2 2.7 1.3) 1.3417.2510/m m h m h h h m h KN m ++⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯===⨯ 324

4

3

1

5

70.670.67 2.610/0.049164

17.2510 1.380.4890.67 2.6100.0491

k E E KN m d

I m m

πα-==⨯⨯=

=⨯⨯∴==⨯⨯⨯

桩在最大冲刷线以下深度h=9m ，其计算长度为：

0.4899 4.401 2.5h h α==⨯=>

故按弹性桩计算。 3、桩顶刚度系数1ρ、

2ρ、3ρ、4ρ值计算

2

2013.3;9;;0.78524

d l m h m A m πξ=====

353

0010102510 2.510/C m KN m

==⨯⨯=⨯

按桩中心距计算面积，220

2.5 4.914

A m π

=⨯=

1175000

51

3.39

112[]

31

0.785 2.610 2.510 4.91

8.355100.977l h AE C A EI

ρ-+⨯=

=++⨯⨯⨯⨯+=⨯=

已知：0.4899 4.4014h

h α==⨯=>，取用4。

000.489 3.3 1.614l l α==⨯=