桥梁高桩承台式摩擦桩基础设计计算

桥梁高桩承台式摩擦桩基础设计计算

1. 初步拟定桩长

桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径d=1.2m ，以冲抓锥施工。桩群布置经初步计算拟采用6根灌注桩，为对称竖直双排桩基础，埋置深度初步拟定为h=11.31m 。桩长初步拟定为18m ，桩底标高为49.54m 。

2．桩群结构分析

2.1承台底面中心的荷载计算

永久作用加一孔可变作用（控制桩截面强度荷载）时：

407469.8 5.6 2.025.043490()N kN =+⨯⨯⨯=∑

358.60()H kN =∑

4617.30358.60 2.05334.50()M kN =+⨯=∑

永久作用加二孔可变作用（控制桩入土深度荷载）时：

46788.009.8 5.6 2.025.049532()N kN =+⨯⨯⨯=∑

2.2单桩桩顶荷载计算

桩的计算宽度1b

对于 1.0d m ≥时： 1(1)f b K K d =+

式中：f K ——桩形状换算系数，对于圆形截面，取0.9；

d ——桩直径，取1.2m ；

K ——平行于水平作用方向的桩间相互影响系数：

已知：12L m = ； 13(1) 6.6h d m =+= ； 22,0.6n b ==；

对于110.6L h <的多排桩 ： 21

21

(1)0.8020.6b L K b h -=+

⨯= 所以： 10.90.802(1.21) 1.59()b m =⨯⨯+=

桩的变形系数α

α=

0.8c EI E I =

式中： α——桩的变形系数；

EI ——桩的抗弯刚度，对以受弯为主的钢筋混凝土桩，根据现行规范采用；

c E ——桩的混凝土抗压弹性模量，C20混凝土7

2.5510c E KPa =⨯；

I ——桩的毛面积惯性矩，4

40.1018()64

d I m π=

=

m ——非岩石地基水平向抗力系数的比例系数，4

120000/m kN m =；

所以，计算得：

10.62()m α-=

桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m ，其计算长度则为：

0.6211.317.02( 2.5)h h α==⨯=> 故按弹性桩计算

桩顶刚度系数1ρ、2ρ、3ρ、4ρ值计算 已知：0 6.69,11.31l m h m == ；12ζ=

(根据《公桥基规》钻挖孔桩采用12

ζ=)， 2

2

21.2 1.13()4

4

d A m ππ⨯=

=

=

630012000011.31 1.35710(/)C m h kN m ==⨯=⨯

22

2

0 1.240tan 11.31tan 21.14242

4d A h m φππ︒⎛⎫⎛⎫=+⋅=⨯+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,易知该值大于相

邻底面中心距为直径所得的面积，故按桩中心距计算面积，故取：220 3.28.044

A m π

=

⨯=

∴ 1

176

00016.6911.311121

1.13

2.5510 1.357108.04h l h AE C A ρζ-⎡⎤

+⨯⎢⎥==+⎢⎥+⨯⨯⨯⨯⎢⎥+

⎣

⎦

621.923100.925KN m EI =⨯⋅=

已知：7.02h h α==（＞4），∴取h =4，000.62 6.69 4.15()l l m α==⨯=

查教材《桥梁基础工程》附表17、18、19得：Q x =0.05568 m x =0.16498 m ϕ=0.65853 所以 3320.620.055680.0133Q EIx EI EI ρα==⨯=

22

30.620.164980.0634m EIx EI EI ρα==⨯=

40.620.658530.408m EI EI EI ραφ==⨯=

计算承台底面原点O 处位移0a 、0b 、0β 对于竖直桩，且各桩的直径相同时：

01434907836.0460.925N b n EI EI

ρ=

==⨯ 24131

02

222

24131

()16.66358.600.38045334.56116.42

0.079816.660.1447()()n

i i n

i i n x H n M

EI EI a EI EI EI EI

n n x n ρρρρρρρ==++⨯+⨯=

=

=⨯-⋅+-∑∑ 2302222

241310.07985334.50.3804358.60429.57

0.079816.660.1447()()n

i i n M n H EI EI EI EI EI

n n x n ρρβρρρρ=+⨯+⨯=

=

=⨯-⋅+-∑

计算作用在每根桩顶上作用力i P 、i Q 、i M ：

竖向力：1007884.10()

7836.04429.57()0.925(

1.6)661

2.57()i i kN P b x EI kN EI EI ρβ⎧=+=⨯±⨯=⎨⎩ 水平力：20306116.42429.57

0.01330.063454.11()i Q a EI EI kN EI EI ρρβ=-=⨯-⨯= 弯矩：4030429.576116.42

0.4080.0634212.52()i M a EI EI kN m EI EI

ρβρ=-=⨯

-⨯=-⋅ 校核：

654.11324.66()358.60()i nQ kN H kN =⨯=≈=∑