桥梁桩基础技术.docx

前 言桩基础时人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造，是最古老、最基本的一种基础类型。在西安半坡村遗址，人们可以看到先人将树杆插在软弱土中以支撑原始形态的建筑物，这可能是人类最早使用木桩的记录。在本世纪初，在上海建造的如国际饭店、锦江饭店等20层左右的标志性建筑物时都采用了10多米长的木桩；可是到本世纪末，上海建造的如88层金茂大厦等超高层建筑时，已经采用了80多米长的钢管桩。从木桩到钢管桩，从10多米到80多米，专使了桩基础技术发展的轨迹，标志着在20世纪中，特别是20世纪的后50年，我国桩基础技术的巨大进展。桩基础可以采用不同的材料（木、现场灌注；打入法、压入法），可以支撑在不同的土层中，可以作为各类工程结构物的基础（建筑物的低桩承台、桥梁或码头的高桩承台），因而其受力性状各不相同，承载能力相差悬殊，施工工艺和设备极其多样。桩基技术极为复杂，发展空间相当广阔，成为地基基础领域中一个非常活跃的、具有很强生命力的分支领域，50年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果，成为我国工程建设的有力支柱。桩基础有以下几个优点：1、桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载（包括偏心荷载）。2、桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。3、凭借巨大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。4、桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。第一章 工程概况青岛海湾大桥，东起青岛主城区黑龙江路杨家群入口处，跨越胶州湾海域，西至黄岛红石崖，（一期工程）路线全长新建里程28.047 公里，（二期工程12公里。） 其中海上段长度 25.171 公里，青岛侧接线 749 米黄岛侧接线 827.021 米 、红岛连接线长 1.3 公里。工程概算投资 90.4 亿元。 2010年12月22日青岛海湾大桥主桥贯通，大桥于2011 年6月30号下午14点正式通车。 青岛海湾大桥工程包括三座可以通航的航道桥和两座互通立交，以及路上引桥、黄岛侧接线工程和红岛连接线等，全长41.58公里，为世界第一跨海长桥。大桥为双向六车道高速公路兼城市快速路八车道，设计行车时速80公里，桥梁宽35米，设计基准期100年。 青岛海湾大桥（北桥位）是国家高速公路路网规划中的“青岛至兰州高速（m36）”青岛段的起点，也是我市道路交通规划网络布局中，胶州湾东西岸跨海通道中的“一路、一桥、一隧”重要组成部分。海湾大桥的建设，将实现半岛城市群区域内各中心城市之间形成“四小时经济圈”，区域内中心城市与本地市内各县市形成“一小时经济圈”的道路网络规划目标。 本项目由山东高速投资经营，与胶州湾高速捆绑经营。山东高速集团投资建设的青岛海湾大桥是我国目前国有独资单一企业投资最大规模的交通基础设施项目,是我国北方冰冻海区域首座特大型桥梁集群工程，加上引桥和连接线，总体规模为世界第一大桥，工程全长超过38公里，一期工程全长28.880公里，二期工程12.1公里。本桥为双向六车道高速公路兼城市快速路8车道，设计车速为80公里/小时，桥梁宽度35米，设计基准期为100年。海湾大桥青岛端接线工程是海湾大桥的延续，海湾大桥连接线海尔路立交桥是贯穿青岛市主城区中北部一条重要的东西向快速交通干道。它的建设将为青岛市“环湾保护、拥湾发展”战略的实施提供通道。第二章 设计资料2.1气象条件青岛地处北温带季风区域气候，属受海洋环境影响的季风显著的海洋性气候。四季分明，49月份为东南季风，气候湿热多雨；103月份则以西北季风为主，少雨多雪。年平均气温12.2，最热月平均气温25，最冷月平均气温1.2。极端最高气温为36，极端最高气温为-16.4。历年平均大风日64.8天，风速：年均风速5.3米/秒，瞬间最大风速44.20米/秒。年均降雨量775.6mm，其中夏季占58%，冬季占5%。降水量年内分配不均，年降水量的73%集中于69月，且多集中在几次暴雨中。平均降雨强度最大月（8月）13.6mm/日，最小月（2月）为2.5mm/日。冻土深度4050cm。2.2沿线工程地质条件根据青岛市勘察测绘研究院提供的地质调查报告：2.2.1地形、地貌地形：场区地形相对平坦，坡降较小。地貌：现代河床。2.2.2岩土层分布及其物理力学特征第四系主要为全新统人工填土层、全新统上更新统亚粘土层、砂土层主。基岩主要为燕山晚期花岗岩及细粒花岗岩岩脉。地层分布从上到下各岩土层的分布特征和物理力学性质为： （1）第四系全新统人工填土层：杂填土：层厚0.56.00m，层底标高-0.6214.47m杂色，松散，稍湿：以回填砂土、煤渣、小碎石、砖屑等建筑生活垃圾为主。回填年限较短约1年，密实度不均匀，变异性较大，工程性状不稳定。（2）亚粘土层厚：0.55.00m，层底标高-2.3610.99m 灰褐褐黄色，软塑可塑，局部受污染，据水平层理。 亚粘土物理指标 表2-1含水量%天然重度kn/m3孔隙比液限%塑限%塑性指数液性指数粘聚力kpa内摩擦角o23.119.80.68726.515.710.80.6820.5711.0该层容许承载力o=100120kpa，压缩模量建议值es1-2=56mpa（3）第四系全新统洪积层（）中粗砂：层厚：1.006.00m，层底标高：-6.426.8m褐黄色，湿，松散稍密，以长石、石英为主，磨圆、分选一般，混少量粘性土，偶见小碎石，呈次棱角状。天然坡角：水上40.80，水下27.80。该层容许承载力o= 130160kpa，变形模量eo=710mpa。（4）第四系上更新统洪冲积层（）含粘性土砾砂、角砾，广泛分布。层厚：0.709.70m，层底标高：-12.653.97m褐黄色，很湿，中密密实；以长石、石英为主，磨圆、分选中等，含碎石约20%，粒径210cm，呈次棱角状。局部粘性土含量较高，呈胶状。天然坡角：水上40.80，水下27.80。该层容许承载力o= 300350kpa，变形模量eo=2030mpa。（5）基岩花岗岩强风化带广泛分布，岩脉处缺失。揭露厚度：0.36.10m，层底标高：-12.32-0.70m，层顶埋深：9.617.50m，层顶标高：-11.023.97m。褐黄肉红色，中粒粗粒结构，块状构造；矿物成分以长石、石英为主，蚀变强烈，裂隙发育，岩体破碎。属于极破碎软岩，基本质量等级v级。该层容许承载力o= 1000kpa，变形模量eo=3040mpa。花岗岩中等风化带广泛分布，岩脉处缺失。揭露厚度：0.86.70m，层顶埋深：3.219.6m，层顶标高：-11.122.88m。浅肉红肉红色，大部分结构、构造保存完整，矿物蚀变中等，锤击可碎。岩体质量等级级。该层容许承载力o=25003500kpa，弹性模量e=10103mpa。饱和单周抗压强度标准值fr=1540mpa。花岗岩微风化带揭露厚度：0.85.10m肉红色浅褐色，大部分结构、构造保存完整，矿物蚀变轻微。岩体基本质量等级级。该层容许承载力o=40005000kpa，弹性模量e=15103mpa。饱和单周抗压强度标准值fr=3070mpa。2.3地下水勘察期间，地下水稳定水位标高0.289.99m，地下水对混凝土结构无腐蚀性，对混凝土中的钢筋在干湿交替环境下具弱腐蚀性，对钢结构有弱中等腐蚀性。考虑到桥梁使用期内，场区受海水及工业、生活污水影响较大，按不利组合考虑，建议适当提高防腐等级。 2. 4场地地震效应根据青岛市抗震防灾规划基础研究成果报告青岛市区无强地震的发震条件，中国地震动参数区划图规定，青岛市抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度0.05g，属抗震设计第二组。拟建桥位处勘察深度范围内，未见有可液化土层，作为公路建设的场地稳定性及建筑适宜性一般。第三章 63#桥梁桩基3.1桩、承台和墩柱尺寸桩身直径为1.5m，混凝土强度为c25，弹性模量ec=2.8x107kn/m2。199203#桩长分别为14.54m、10.91m、14.16m、11.2m、18.36m。桩均为嵌岩桩，持力层为微风化花岗岩，选用冲击钻孔灌注桩。承台尺寸为4.6mx2.2mx2m,混凝土强度为c30，弹性模量ec=3.0x107kn/m2。墩柱直径为2.0m，199203#墩柱高度分别为为28.04m、28.27m、27.95m、27.02m、27.45m。3.2墩柱承载力计算3.2.1恒载计算取200#墩柱计算连续梁上部构造恒载 n1=20222kn4=5050kn 一根墩柱自重n2=3.14x2x2/4x28.27x26=1934.90kn3.2.2活载计算计算方法：（1）荷载纵向分布的考虑：活荷载由上部结构通过支座传递给桥墩，所以计算时，首先作盖梁计算截面处上部结构支点处反力影响线，然后作最不利布载，即可求得支座最大反力。（2）荷载横向分布影响：首先作出盖梁控制截面的内力横向影响线，然后作出最不利布载。当计算跨中正弯矩时，活荷载对称布置，当计算支点负弯矩时，活荷载非对称布置。注意事项：（1）盖梁内力计算时，可考虑桩柱支撑宽度对削减负弯矩尖峰的影响。（2）桥墩沿着纵向的水平力及盖梁在纵桥向设置有两排支座时产生的上部结构活荷载偏心力将对盖梁产生扭矩，应予以考虑。1、水平荷载 汽车制动力与温度力总和为63.19kn2、垂直荷载 连续梁活载为：747.58kn 。3.2.3荷载计算及组合墩底截面荷载组合，公式如下：rosud=ro1.2sgik+1.4sq1k+0.6x(1.4sq2k+1.1sq3k+ 1.4sq4k)rosud=ro1.2sgik+1.4sq1k+0.7x(1.4sq2k+ 1.4sq4k) 其中：sgik-恒载；sq1k-汽车荷载；sq2k-汽车制动力；sq3k-风力；sq4k-温度力。墩顶截面： n=1.2x(5050+3063.95+265.33)+1.4x747.58x1.05+0.6x(1.4x0+1.1x0+1.4x0)=7620.57kn ； 墩底截面： n=1.2x(5050+3063.95+265.33)+1.4x747.58x1.05+0.6x(1.4x0+1.1x0)=7991.30kn ； 。通过组合计算，墩柱控制截面荷载组合计算如下表： 墩柱控制截面荷载组合 表3-1控制截面墩顶截面275.947620.57727.97墩底截面319.337991.30771.963.2.4墩柱的配筋设计与检算（一）、配筋设计 墩柱采用c30混凝土，主筋采用hrb335，箍筋采用hpb235，取主筋混凝土保护层厚度为5cm。查规范可知： ； （1）计算偏心距增大系数为： 又把墩柱看成一端固定一端铰支计算，且长细比为计算长度lo=0.7h=0.7x28.27=16.59m，lo/d=16.59/2.0=8.307按照规范则应考虑纵向弯曲对偏心距的影响。则截面有效高度ho=r+rs=1000+950=1950mm,h=2r=2x1000=2000mm。公预规中规定当属于长柱范围，所以在计算中要考虑构件的侧向挠度而引起的二阶弯矩的影响即需要考虑挠曲对纵向的弯曲的影响，其最终破坏属于材料破坏。圆形截面偏心受压构件的偏心距增大系数可按公预规中的公式计算：lo=0.7h=0.7x28.27=16.59mlo2r=16.592.00=8.307 1.0，取；(2)计算受压区高度系数按沿周边均匀配筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件进行正截面抗压承载力计算配筋。由式 及 可得墩柱截面配筋率： ；由此可得：又由可得： 。经过先假定，查规范，带入反复计算的方法，最终得到配筋率。具体计算数据附下表： 配筋率 表3-2abcd0.902.42150.48282.01810.87040.912.45010.46992.05070.84830.922.47850.45682.08240.82660.932.50650.44332.11320.8055n(kn)0.0049110620.997991.300.0082416284.317991.300.012117431.707991.300.088133631.067991.30 由上述计算表格可知，当=0.91时，计算纵向值与设计值相差适中。这时得到=0.00824。（3）求所需的纵向钢筋截面积：由于=0.00824大于规定的最小配筋率故=0.00824。as=3.14r2=0.00824x3.14x10002=25080mm2实际选配6622（as=66x380=25874mm2）实际配筋率,=4as3.14d2=4x258743.14x1000x1000=0.8560.5故满足要求。（二）、强度检算 （1）、在垂直于弯矩作用平面内 长细比lo2r=16.592.0=8.307故稳定系数为=1.0。混凝土截面积为ac=3.14d2/4=3.14x2000x2000/4=3140000mm2,实际纵向钢筋面积为as=66x380=25874mm2，则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为：nu=0.9（fcdac+fsdas）=0.9x1.0x(13.8x3140000+280x25874)= 19212.467991.30kn。所以满足要求。 （2）、在弯矩作用平面内 由及a=2.4501，b=0.4699，c=2.0507，d=0.8483可得知：e0=bfcd+dpgfsdafcd+cpfsdr=0.4699x13.8+0.8483x0.00834x0.9x2802.4501x13.8+2.0507x0.00824x280x1000=101.7mm在弯矩作用平面内的承载力为： 满足要求。 故而，强度检算满足要求，墩身材料足够安全。3.3桩的内力计算3.3.1荷载情况桥面净宽24m，附加人行道0.75m，人行荷载为3kn/m2，设计荷载为公路级，结构重要系数为1.0。没跟桩承受的荷载：恒载反力及盖梁自重反力n1=20222kn4=5050kn承台自重反力n2=2x4x4x26=1274 kn一根墩柱自重n2=3.14x2x2/4x28.27x26=1934.90kn桩每延米自重q=3.14x1.5x1.5/4x25=44.16kn/m活载反力：、两跨活载反力：单孔布载时图3-1 单孔布载时反力影响线n4=320x10+10.5x0.5x10x20/4=1062.50kn两跨活载反力图3-2 单孔布载时反力影响线n5=320x10+10.5x0.5x40x10/4=1350knn4在顺桥方向引起的弯矩m=327.17kn.m、桥通规规定：一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载在加载长度上计算的总重力的1/10计算，但公路级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kn；故制动力t=180kn（作用点在支座重心，距桩顶距离为23.50m）。、纵向风力：盖梁部分w1=2.65kn，对桩顶力臂为21.30m。墩身部分w2=2.35kn，对桩顶力臂为12.30m。采用冲击钻孔灌注桩基础，嵌岩桩。3.3.2承载力验算荷载效应标准组合轴心竖向力作用下基桩的平均竖向力nkmax=10.4 15.2525+5051.2+99+60+1934.90x1.2 =765+32076+37003+6300=8977.9 kn由资料可知各岩土层主要物理力学指标： 各岩土层物理指标 表3-3计算桩基竖向承载力特征值可按下式计算：ra= c1apfrk+ui=1mc2ihifrki+12si+1nliqik其中c1-端阻发挥系数ap-桩端截面面积frk-岩石饱和单轴抗压强度标准值c2i-第i层岩层的侧阻发挥系数u-各层的桩身周长hi-桩嵌入各岩层的厚度m-层数s-覆盖层土的侧阻力发挥系数li-各土层厚度qik-桩侧第i层土的侧阻力标准值n-土层的层数203#桩基ra= c1apfrk+ui=1mc2ihifrki+12si+1nliqik =0.6x3.14x1.52/4x50x106+3.14x1.5x(0.05x 3.9x30x106+0.05x1.9x50x106)+ 12x(1.8x50x103 x0.2+2.3x140x103x0.2+0.4x180x103x0.2)=52987.5+80567+45785 =10873.5 kn202#桩基ra= c1apfrk+ui=1mc2ihifrki+12si+1nliqik =0.6x3.14x1.52/4x50x106+3.14x1.5x(0.05x 3.9x30x106+0.05x1.9x50x106)+ 12x(0.8x50x103 x0.2+3.4x140x103x0.2+1.0x180x103x0.2)=52987.5+80567+45785 =10829.5 kn201#桩基ra= c1apfrk+ui=1mc2ihifrki+12si+1nliqik =0.6x3.14x1.52/4x50x106+3.14x1.5x(0.05x 4.9x30x106+0.05x1.9x50x106)+ 12x(1.5x50x103 x0.2+2.1x140x103x0.2+0.5x180x103x0.2)=52987.5+80567+45785 =10867.5 kn200#桩基ra= c1apfrk+ui=1mc2ihifrki+12si+1nliqik =0.6x3.14x1.52/4x50x106+3.14x1.5x(0.05x 3.3x30x106+0.05x1.9x50x106)+ 12x(1.2x50x103 x0.2+2.1x140x103x0.2+0.5x180x103x0.2)=52987.5+80567+45785 =10865.5 kn199#桩基ra= c1apfrk+ui=1mc2ihifrki+12si+1nliqik =0.6x3.14x1.52/4x50x106+3.14x1.5x(0.05x 3.5x30x106+0.05x1.9x50x106)+ 12x(2.1x50x103 x0.2+2.1x140x103x0.2+0.3x180x103x0.2)=52987.5+80567+45785 =10893.5 kn由于nkmaxra，所以地基承载力满足要求。3.3.3桩的根数的确定在轴心竖向荷载作用下n=fk+gkragk-承台自重和承台上的土标准值；fk-上部结构荷载标准值；ra-单桩竖向承载力特征值。则fk=10.4 15.2525+5051.2+99+60+1934.90x1.2 =765+32076+37003+6300=8977.9 kn为了偏于安全取承台埋置最深的值gk=1274+20x4x4x2.993=3068kn故n=fk+gkra= 8977.9+306810838.5=1.23所以取n=2。3.3.4桩的内力计算（m法）（1）桩的计算宽度b1。当d1.0m时，b1=kkf(d+1)式中：b1-桩的计算宽度，b12d；d-桩径或者垂直于水平外力方向桩的宽度；kf-桩形状换算系数，视水平力作用面而定，圆形或者圆端截面kf=0.9；矩形截面kf=1.0；对圆端形或者矩形组合截面kf=（1-0.1ad）；k-平行于水平力方向桩间互相影响系数；对于单排桩或l10.6h1的多排桩：k=1.0；对于l10.6h1的多排桩：k=b2+1-b20.6l1h1所以b1=kkf(d+1)=1x0.9x(1.5+1)=2.25m(2)桩的变形系数a桩的变形系数a=5mb1ei受弯构件：e=0.8ecec=2.8x107kn/m2i=0.0491d4=0.249m4故a=515000x2.250.8x2.8x107x0.249=0.36m-1209#桩基ah=0.34x13.3=4.522.5按弹性桩计算。（3）计算墩柱顶上外力n、h、m。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，恒载安全系数为1.2，活载安全系数为1.4，则桩顶外力为：n=(5050+1274+1934.90+44.16x13.3)x1.2=9415.47knh=(180+2.65+2.35)x1.4=259.00knm=(327.10+180x23.50+2.65x21.30+2.35x12.30)x1.4=4642.46kn(4)地面以下深度z处桩身截面上的弯矩mz与剪力qi.已知作用于墩柱顶上外力为:n=9415.47kn,h=259.00kn,m=4642.46kn桩身弯矩mz mz=h0a.am+mo.bm式中无量纲系数am.bm可以根据ah=4.0和az由有关表格查取，计算如下其中n=9415.47kn,h=259.00kn,m=4642.46kn桩身弯矩mz计算（单位：kn.m） 表3-4zz=azambmhaammbmmz0.0000.001.0004642.464642.460.280.10.090.99964.754637.824702.570.560.20.200.998143.894633.184777.071.110.40.380.98273.394549.614823.001.670.60.530.96381.314456.764838.072.220.80.650.91467.644224.644692.282.781.00.720.85518.003946.104464.103.611.30.770.73553.973389.003942.974.171.50.750.64539.582971.173510.755.562.00.610.41438.861903.412342.276.942.50.400.21287.78974.921262.708.333.00.190.08136.69371.40508.039.723.50.050.0135.9746.4282.33 11.114.00.000050.000090.0360.420.456桩身剪力qzqz=haq+ambq式中无量纲ap、bq同理可查取，计算如下表：其中n=9415.47kn,h=259.00kn,m=4642.46kn 桩身剪力qz计算（单位：kn） 表3-5zz=aaqbqhaqambqqz0.0001.00025902590.280.10.988-0.0075255.89-12.535243.3550.560.20.955-0.028247.35-46.796200.5541.110.40.839-0.0955217.30-159.6157.691.670.60.675-0.1819174.83-304.00-129.172.220.80.485-0.2709125.62-452.75-327.132.781.00.289-0.350674.85-585.95-511.103.611.30.0148-0.43693.833-730.18-726.3474.171.5-0.1395-0.4672-36.13-780.82-816.955.562.0-0.3884-0.4491-100.60-750.57-851.176.942.5-0.4415-0.3352-114.35-560.21-674.568.33 3.0-0.3607-0.1905-93.42-318.38-411.389.723.5-0.1998-0.0167-51.75-27.910-79.6611.114.00-0.00050-0.8356-0.8356桩顶水平位移xz=ha3eiax+ma2eibx此时ah=4.0，同理可的无量纲系数ax=2.4407，bx=1.6210，即xz=ha3eiax+ma2eibx =2590.36x0.8x2.8x107x0.249x2.4407+4642.460.36x0.8x2.8x107x0.249x1.6210 =0.012m=12mm桩顶转角=qa2eia+maeib同理可以查得a=-1.621， b=-1.751=ha2eia+maeib =2590.36x0.8x2.8x107x0.249x(-1.621)+ 4642.460.36x0.8x2.8x107x0.249x(-1.751) =-0.00078rad桩身最大弯矩根据桩身最大弯矩截面处剪力为0，即qz=0，cq=amh=0.36x4642.46259=6.453,查表得z=0.4617，再查同一表格可得km=1.0338,故有：zmmax=za=0.46170.36=1.2825(m)mmax=mkm=4642.46x1.0338=4799.38(knm)3.3.5配筋计算由上述结果可知，最大弯矩发生在桩顶以下1.2825m处，该处弯矩为md=4799.38 knm。计算轴向力nd时，取恒载作用效应系数为1.2，活载作用效应系数为1.4。则nd=（5050+1274+1934.90+44.16x13.3）x1.2+1062.50x1.4 =10615.47+1487.50 =12103.2kn纵向钢筋面积。桩身混凝土强度等级为c25，取ag=0.08,fcd=11.5mpa,钢筋为hrb335，fsd=280mpa,桩内竖向钢筋按最小配筋率0.5配置，则ag=3.14x1.5x1.54x0.5=88.31x10-4m2=88.31cm2选用3222钢筋：as=32x3.081=98.56cm2故ag=98.56cm2计算偏心距增大系数。 eo=mn=4799.3812103.2=0.39m h=2r=20.75=1.50m 计算长度将桩长看成两端固定，lo=0.5l=0.5x13.3=6.65m。(1)偏心距增大系数： eo=mn=4799.3812103.2=0.39m1.0，取；(2)计算受压区高度系数按沿周边均匀配筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件进行正截面抗压承载力计算配筋。由式 及 可得墩柱截面配筋率： ；由此可得：又由可得： 。经反复试算，如下表：由=0.80时，查得：a=2.1234；b=0.6523；c=1.6381；d=1.1212。根据试算的结果 表3-6abcd(eo)eo(eo)/e00.792.00260.59821.59381040.802.12340.58981.63811.12122422391.010.812.15400.58101.68111.09342342390.98p=fcdfsdxbr-ae0ce0-dgr=13.8280xbx750-ax110cx110-dx0.9x750=8256x0.6271-1265x1.173530800x0.005-18900x1.9018=0.0182此时与承载力n接近。由于=-0.01820.005，故而取最小配筋率=0.005。 as=3.144xd2x0.005=3.144x1.52x0.005=8831.25mm2选用hrb335钢筋：3222 ，实配选用3222钢筋：as=32x3.081=98.56cm23.4承台设计计算3.4.1承台构造要求1、承台的作用承台作用是将各桩联成整体，把上部结构传来的荷载转换、调整、分配到各桩。承台尺寸要求（1）各种承台均应按混凝土结构设计规范进行受弯、受冲切、受剪切和局部承压承载的计算（2）承台最小宽度不应小于500mm。承台边缘至桩的中心距离不小于桩的直径或边长，且桩外边缘至承台边缘距离不小于150mm。2、承台配筋要求（1）承台梁的纵向主筋直径不小于12mm，架立筋不小于10mm，箍筋不小于6mm。（2）柱下独立桩基础承台的受力钢筋应通长配置。圆形、多边形承台配筋按双向均匀配置，钢筋直径不小于10，间距不大于200mm，不小于100mm。3、桩与承台的连接配筋构造要求（1）桩顶嵌入承台底板的长度：桩径为250mm至800mm时，不宜小于50mm；对于大直径桩不宜小于100mm。（2）桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于la。4、承台之间的连接构造要求（1）单桩承台，宜在两个互相垂直的方向上设置联系梁。（2）两桩承台，宜在其短向设置联系梁。（3）有抗震要求柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置联系梁。（4）联系梁顶面应与承台位于同一标高。联系梁宽度不宜小于250mm，梁的高度可取承台中心距的1/15至1/10。（5）联系梁主筋应按计算要求确定。联系梁内上、下纵向钢筋直径不小于12mm，且不少于2根，并按受拉要求锚入承台。3.4.2承台内力计算1、桩顶局部受压验算。桩顶作用于承台混凝土的压力，如不考虑桩身与承台混凝土间的粘结力，局部承压时按下式计算：r0nd0.9a1fcd=aba1式中：r0-结构重要系数； nd-承台内一根基桩承受的最大轴向力计算值（kn）; -局部承压强度提高系数； a1-承台内基桩桩顶横截面面积（m2）； ab-承台内计算底面积（m2）； fcd-混凝土轴心抗压强度设计值（kn/m2）。如果验算结果不符合要求，应在承台内桩的顶面以上设置1-2层钢筋网，钢筋网的边长应大于桩径的2.5倍，钢筋直径不宜小于12mm，网孔为100mmx100mm。 r0nd=1.0xnd=（5050+1274+1934.90+44.16x13.3）x1.2+1062.50x1.4 =10615.47+1487.50 =12103.2kn=aba1=2x7x3.53.14x1.5x1.5/4=27.74混凝土的轴心抗压强度标准值除以相应的材料分项系数1.45，可得到混凝土轴心抗压强度设计值，有规范查得0.9ba1fcd=0.9x3.14x1.5x1.5/4x20.1x106/1.45=3.1x107kn所以12103.2kn9415.47kn故满足承载力要求。3、承台受剪切承载力计算剪切承载力计算可以按下列公式计算：vhsftboho=1.75+1.0式中v-扣除承台自重及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时截面的最大剪力设计值；hs-受剪切承载力截面高度影响系数；-剪切系数；-计算截面的剪跨比。=1.75+1.0=1.753+1.0=0.4375hsftboho=0.991x1.364x1430x7x2=27034kn9415kn故受剪切承载力满足要求。4、承台受弯承载力计算m=niyi=2x4129x0.84=6936.72kn.mas=m0.9fyho=6936.720.9x300x1930=13310mm2选用2825，as=28x490.9=13745mm2。第四章 64#桥梁桩基4.1桩、承台和墩柱尺寸桩身直径为1.5m，混凝土强度为c25，弹性模量ec=2.8x107kn/m2。204206#桩长分别为18.86m、15.8m、14.95m。桩均为嵌岩桩，持力层为微风化花岗岩，选用冲击钻孔灌注桩。承台尺寸为4.6mx2.2mx2m,混凝土强度为c30，弹性模量ec=3.0x107kn/m2。墩柱直径为2.0m，199209#墩柱高度分别为为26.45m、25.76m、23.70m.4.2墩柱承载力计算4.2.1恒载计算取204#墩柱计算连续梁上部构造恒载 n1=20222kn4=5050kn 一根墩柱自重n2=3.14x2x2/4x26.45x26=2056.45kn4.2.2活载计算计算方法：（1）荷载纵向分布的考虑：活荷载由上部结构通过支座传递给桥墩，所以计算时，首先作盖梁计算截面处上部结构支点处反力影响线，然后作最不利布载，即可求得支座最大反力。（2）荷载横向分布影响：首先作出盖梁控制截面的内力横向影响线，然后作出最不利布载。当计算跨中正弯矩时，活荷载对称布置，当计算支点负弯矩时，活荷载非对称布置。注意事项：（1）盖梁内力计算时，可考虑桩柱支撑宽度对削减负弯矩尖峰的影响。（2）桥墩沿着纵向的水平力及盖梁在纵桥向设置有两排支座时产生的上部结构活荷载偏心力将对盖梁产生扭矩，应予以考虑。1、水平荷载 汽车制动力与温度力总和为63.19kn2、垂直荷载 连续梁活载为：747.58kn 。4.2.3荷载计算及组合墩底截面荷载组合，公式如下： rosud=ro1.2sgik+1.4sq1k+0.6x(1.4sq2k+1.1sq3k+ 1.4sq4k) rosud=ro1.2sgik+1.4sq1k+0.7x(1.4sq2k+ 1.4sq4k) 其中：sgik-恒载；sq1k-汽车荷载；sq2k-汽车制动力；sq3k-风力；sq4k-温度力。墩顶截面：n=1.2x(5050+2056.45+265.33)+1.4x747.58x1.05+0.6x(1.4x0+1.1x0+1.4x0)=7560.34kn ； 墩底截面： n=1.2x(5050+2056.45+265.33)+1.4x747.58x1.05+0.6x(1.4x0+1.1x0)=8032.56kn ； 。通过组合计算，墩柱控制截面荷载组合计算如下表：墩柱控制截面荷载组合 表4-1控制截面墩顶截面275.947560.34727.97墩底截面319.338032.56771.964.2.4墩柱的配筋设计与检算（一）、配筋设计 墩柱采用c30混凝土，主筋采用hrb335，箍筋采用hpb235，取主筋混凝土保护层厚度为5cm。查规范可知： ； （1）计算偏心距增大系数为：e0=mdnd=727.977560.34=0.096m又把墩柱看成一端固定一端铰支计算，且长细比为计算长度lo=0.7h=0.7x26.45=15.43m，lo/d=15.43/2.0=7.457按照规范则应考虑纵向弯曲对偏心距的影响。则截面有效高度ho=r+rs=1000+950=1950mm,h=2r=2x1000=2000mm。公预规中规定当属于长柱范围，所以在计算中要考虑构件的侧向挠度而引起的二阶弯矩的影响即需要考虑挠曲对纵向的弯曲的影响，其最终破坏属于材料破坏。圆形截面偏心受压构件的偏心距增大系数可按公预规中的公式计算：lo=0.7h=0.7x26.45=15.43mlo2r=15.432.0=7.457e0=mdnd=727.977560.34=0.096m 1.0，取；(2)计算受压区高度系数按沿周边均匀配筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件进行正截面抗压承载力计算配筋。由式 及 可得墩柱截面配筋率： ；由此可得：又由可得： 。经过先假定，查规范，带入反复计算的方法，最终得到配筋率。具体计算数据附下表： 配筋率 表4-2abcd0.902.42150.48282.01810.87040.912.45010.46992.05070.84830.922.47850.45682.08240.82660.932.50650.44332.11320.8055n(kn)0.0049110230.997254.380.0082416344.317254.380.012117431.707254.380.088132331.067254.38 由上述计算表格可知，当=0.80时，计算纵向值与设计值相差适中。这时得到=0.00818。（3）、求所需的纵向钢筋截面积：由于=0.00824大于规定的最小配筋率故=0.00818。