桩基础的设计计算

ax、ay——冲跨，冲切破坏锥体侧面顶边与底边间的水平距
离，即墩台柱边缘到桩内边缘的水平距离，ax、ay≤h0；
λx、λy——冲跨比；
x
ax h0
、
y
ay h0
当 a x 0.2h0 、 a y 0.2 h0 取 a x 0.2h0 、 a y 0.2 h0
PX 、 PY ——与冲跨比λx、λy对应的冲切承载力系数；
墩、台柱下冲切破坏验算 承台周边桩向上冲切破坏验算
墩、台柱下冲切破坏验算
沿墩台柱向下冲切的破坏锥体采用自墩台柱边缘至相
应桩顶边缘连线构成冲切锥体；桩顶位于承台顶面以下1倍
有效高度h0处。
冲切锥体斜面与水平面的夹角≥45°；
冲切锥体斜面与水平面的夹角＜45°时，取45°计算。
墩台柱向下冲切承台的冲切承载力验算公式（矩形承
台）：
0Fid 0.6 ftd h0[2 PX (by a y ) 2 PY (bx ax )]
PX
1.2 x 0.2
、
PY
1.2
y 0.2
Fid——作用在冲切破坏锥体上的冲切力设计值，可取墩台柱 的竖向力设计值（包括承台破坏锥体的重力）减去冲切锥
体范围内桩的反力设计值；
bx、by——墩台柱作用面积的边长；
ftd—混凝土轴心抗拉强度设计值。
承台周边桩向上冲切破坏验算 指墩台柱向下冲切破坏锥体以外的周边桩（角桩或边
桩），向上冲切承台的冲切承载力验算。一般有两种情况： 角桩冲切承载力验算
0Fld
0.6 ftd h0[ 'PX
(by
ay 2
)
'PY
(bx
ax )] 2
Fld——角桩竖 'P向X 力设x0.计80.2值、； 'PY
注意问题 计算圆形桩时，将圆形截面换算成边长为0.8倍桩径的方 形桩：b=0.8d； ❖ 对于锥形承台，沿墩台柱边冲切验算式中的h0取沿墩台 柱边缘垂直截面的承台有效高度；
对于锥形承台，角桩、边桩冲切验算式中的h0取承台边 缘截面的有效高度。
• 承台悬臂抗弯验算 按现行《公路钢筋混凝土桥梁设计规范》规定，当承
的作用下的局部承压强度。
如图示，假定桩伸入承台长度为l1，则作用于中心处的
弯矩：
Mi
'
1 2
1
l1 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 3
l
1d
1 2
1max
l1 2
2 3
l1
d
1max
6M i
l12d
'
在Qi’的作用下，
Qi
'
l1d
2max
2max
Qi
l1d
'
ζ——考虑桩截面形状对桩侧应力的影响系数，圆桩ζ=1.27；
• 承台斜截面验算 承台斜截面抗剪承载力验算：
台下外排桩中心距墩台身边缘距离大于承台高度时，承台 正截面（两个方向）的抗弯承载力可作为悬臂梁按一字 “梁式体系” 进行验算。
承台抗弯验算截面取承台悬出部分墩身底边缘截面 （前图中Ⅰ-Ⅰ截面）。 上缘承台混凝土抗压强度验算：
M1 M2 Wh fcd / 0
M1——悬出部分各桩桩顶轴向力（承台底面处）Pi对验算截 面的计算弯矩设计值；
❖ 边桩冲切承载力验算（ by 2h0 b ）
0Fld 0.6 ftd h0[ 'PX (bp h0 ) 0.667(2bx ax )]
Fld——边桩竖向力设计值； bx——承台边缘至桩内边缘的水平距离；
bp——方桩的边长；
ax——冲跨，桩边缘至相应墩台柱边缘的水平距离，ax≤h0；
局部承压不能满足要求时，应在承台内桩的顶面以上设置 1~2层钢筋网片（P.168）。
埋入承台部分桩顶处桩侧与承台混凝土受压验算
承台底板底面处的桩截面上的荷载：轴向力Pi、弯矩Mi、 剪力Qi
桩 顶 承 台 混 凝 土 局 部 受 压 验 算 主 要 是 验 算 在 轴 向 力 Pi 作用下的混凝土局部承压强度，在考虑弯矩Mi、剪力Qi的 作用时，应考虑承台侧面由于弯矩与剪力而产生侧向压力
除强度验算外，上述各项均可根据本章前述有关内容 初步拟定，经验算后若不能满足有关要求，仍须修改设计， 直至满足为止。
承台强度验算按极限状态设计，强度验算的主要验算 内容有：
承台局部受压； 抗冲切验算； 底板抗弯强度验算及配筋计算； 抗剪切强度验算。
桩顶承台混凝土局部受压验算
• 基本概念
对于桩顶直接埋入承台的预制桩，在很多情况下承台 混凝土标号低于桩身混凝土标号，为确保承台不破坏，应 验算桩顶处承台混凝土的局部受压强度。
M2——悬出部分承台自重及上面土重、水柱重对验算截面的 计算弯矩设计值；
Wh——承台验算截面对混凝土受压边缘的换算截面抵抗矩； fcd——混凝土抗压强度设计值； γ0——桥梁结构的重要性系数。
下缘钢筋抗拉强度验算：
M1 M2 Wg f sd / 0
Wg——承台验算截面对受拉钢筋重心处的换算截面抵抗矩； fsd——钢筋抗拉强度设计值；
0.8
y 0.2
bx、by——承台边缘至桩内边缘的水平距离；
ax、ay——冲跨，桩边缘至相应柱或墩台柱边缘的水平距离，
ax、ay≤h0；
λx、λy——冲跨比；
x
ax h0
、
y
ay h0
当 a x 0.2h0 、 a y 0.2 h0 取 a x 0.2h0 、 a y 0.2 h0
'PX 、 'PY ——与冲跨比λx、λy对应的冲切承载力系数；
• 校核方法
0Nd 0.9Al fcd , Ab Al
γ0——结构重要度系数（根据建筑物重要性分为三级，分别 取：1.1、1.0、0.9）；
Nd——局部承压面积上局部压力设计值（一般取桩的最大轴 向力）；
β——混凝土局部承压强度提高系数 fcd——混凝土轴心抗压强度设计值； Al—— 混 凝 土 局 部 承 压 面 积 （ 取 承 台 内 基 桩 桩 顶 横 截 面 面 积）； Ab——局部承压时的计算底面积，可以参照钢筋混凝土构件 进行计算。
方桩ζ=1.0。
桩侧与承台混凝土受压验算： max 1max 2max
fcd
0
fcd——桩顶或承台混凝土的抗压强度设计值（取两者强度等 级低者）
γ0——桥梁结构重要性系数。
承台悬出部分验算 承台悬出墩身外，边桩中心位于墩身底面以外，且墩
台柱边缘至外排桩中心的距离大于承台高度时，应验算在 承台悬出部分的桩对承台的作用，一般可近似地按承台底 板悬出部分为悬臂梁进行计算。 • 承台的抗冲切承载力验算