桥梁基础工程课程设计之高桩承台基础资料

1、基础方案比较表 1 基础方案比较基础类型方案比较浅基础建筑物的浅平基多用砖、石、混凝土或钢筋混凝土等材料组 成，因为材料的抗拉性能差， 截面强度要求较高， 埋深较小， 用料省，无需复杂的施工设备，因而工期短，造价低，但只 适宜于上部荷载较小的建筑物。低桩承台基础稳定性较好，但水中施工难度较大，故多用于季节性河流或 冲刷深度较小的河流，航运繁忙或有强烈流水的河流。位于 旱地、浅水滩或季节性河流的墩台，当冲刷不深，施工排水 不太困难时，选用低承台桩基有利于提高基础的稳定性。高桩承台基础当常年有水，且水位较高，施工不易排水或河床冲刷较深， 在没有和不通航河流上，可采用高承台桩基。有时为了节省 圬工和

2、便于施工，也可采用高承台桩基。然而在水平力的作 用下，由于承台及部分桩身露出地面或局部冲刷线，减少了 及自由段桩身侧面的土抗力，桩身的内力和位移都将大于低 承台桩基，在稳定性方面也不如低承台桩基。沉井基础沉井基础占地面积小，施工方便，对邻近建筑物影响小，沉 井内部空间还可得到充分利用。沉井法适用于地基深层土的 承载力大，而上部土层比较松软，易于开挖的地层。根据设计资料和上表比较可知， 所要设计的墩台基础位于粘土中， 持力层即 为粘土，且河道不通航，上部荷载较大，河流常年有水，综合以上原因选用高承 台桩基。二、承台尺寸确定1. 承台底面的标高 河流常年有水，且水位较高，无流冰和通航要求，且河流冲

3、刷深度较大，故选择承台底面标高在施工水位处，即 132 。2. 承台厚度按经验承台采用 C30 混凝土，厚度定为 2 。3. 承台平面尺寸确定 由以上资料可得：墩身高 10.8，墩身坡度为 1:20 计算墩身底面的平面尺寸：底面长为：底面宽为：初拟承台尺寸为：三、荷载和荷载效应情况作用在承台底面重心处的所有荷载1. 永久荷载 结构重力： 1800 墩帽重： 墩身重：墩身顶部面积 墩身底部面积墩身体积墩身重：承台重： 作用在承台底面总的垂直静载为：浮力从不利荷载考虑，包括常水位和高水位时的浮力： 常水位浮力：高水位浮力：承台体积：墩身体积： 高水位墩身截面面积：该截面长为：该截面宽为：墩身底部面

4、积：高水位墩身排水体积：高水位桥墩所受浮力：2. 可变荷载表 2 可变荷载荷载情况汽车双列双孔996.00.0288.0人群双孔90.00.00.0汽车双列单孔786.00.0393.0人群单孔45.00.022.5单孔制动力0.0165.00.0风荷载从不利荷载考虑，包括常水位和高水位时的风荷载：风压强度为： 1.25墩帽风荷载：墩身风荷载：常水位时：高水位时：承台风荷载：3. 承台底面重心处荷载组合计算表(见附表一)。四、桩基础参数的确定1. 桩材选择： 根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。采用混凝土标号为 C30，钢筋主筋采用二级钢筋，箍筋采用一级钢筋。2. 桩径拟定：初步选定桩

5、径为 1.3 。3. 桩长和桩数：(1) 根据规范和承台尺寸确定桩数： 设置 6 根桩，行列式排列，布置图如下：图 1 承台底部桩布置图(2) 桩长估算：该地基土层由三层组成， 根据公桥基规 中确定单桩轴向受压承载力容许 值的经验公式初步反算桩长。设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为h，则由轴向受压承载力要求得：为一根桩受到的全部竖向荷载， 桩身自重与置换土重 (当自重计入浮力时， 置换土重也计入浮力) 的差值作为荷载考虑。 采用正常使用极限状态的短期效应 组合，各系数均取 1.0。桩身混凝土重度：每 m 桩重（考虑浮力）：粘砂土的有效重度：中层粘土有效重度：底层粘土有效重度：桩身截面积：桩的自由

6、长度：桩数：当两跨布载，常水位时当单跨布载，常水位时为单桩轴向受压容许承载力的抗力系数， 按公桥基规中表 5.3.7选用。因计算使用阶段、 短期效应组合，荷载仅包括结构自重、 汽车和人群荷载， 所以， 。为摩擦桩钻孔灌注桩的单桩轴向受压承载力容许值桩的设计直径 ，采用旋转钻施工， ，则桩周长桩端面积清底系数修正系数 ，按 ，桩端为透水性土情况选用，为桩端土的承载力基本容许值，第二层土 为承载力容许值随深度的修正系数，中密中砂取 桩端至一般冲刷线各土层的加权平均重度，当吃力层为透水性土时，水 中部分土层取浮重度，近似取桩端的埋置深度，对有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算(kN) 当双跨，常水位时

7、，由得 (m)当单跨，常水位时，由得 (m)则桩总长：,取，即局部冲刷线以下桩长为 ，桩底标高 107m。 此时，桩端处的承载力容许值为由上式验算，可知桩的轴向承载力满足要求。五、单桩桩顶所受外荷载计算(各种活载布载、荷载效应组合)1. 桩的各参数确定(1) 地基系数的比例系数 m 假设为弹性桩，局部冲刷线以下选取 m 值的计算深度为 为：由图可知在 深度内有两层土时，应将两层土的比例系数换算成一个 m 值， 作为整个深度的 m 值(2)桩的计算宽度当 时：圆端截面， ；平行于水平力作用方向的桩间净距满足要求。(3) 桩的抗弯刚度 ,受弯构件2. 桩的变形系数因为 ，按弹性桩计算3. 单位“力

8、”作用局部冲刷线处，桩在该处变位(1) 式中系数 ：当桩底置于非岩石类土上，且，令(2) 式中系数 Ai、Bi、Ci、Di 值，根据 h h查表确定，当 h 4.0 时，按h h 4.0查表确定。4. 单位“力”作用桩顶时，桩顶变位计算5. 桩顶发生单位变位时，桩顶产生内力计算。旋转钻施工，摩阻力假定为均匀分布，因此系数因所以桩身截面面积局部冲刷线以下 范围内土的平均内摩擦角桩底受压面积所以6. 承台发生单位变位时，所有桩顶对承台作用反力之和7. 承台变位计算 内力按承载力极限状态下作用效应基本组合计算， 除汽车荷载效应外， 还考 率人群荷载、汽车制动力、 风荷载的可变效应。 将汽车荷载作为最

9、大的可变作用， 即：重要性系数永久荷载分项系数汽车荷载分项系数人群荷载、制动力分项系数风荷载分项系数除汽车荷载外，还考虑人群、制动力、风荷载三项可变荷载，因此组合系数 。则承台底面中心处的轴力、水平力和弯矩为：则承台底部中心的变位为：8.9.任一桩顶分配的作用效应组合设计值校核10.计算局部冲刷线处内力和变位基本组合短期效应组合11.局部冲刷线以下深度 Z 处桩身各截面内力计算（基本组合）计算结果见附表四12. 桩身实际最大弯矩由附表四可知，桩身最大弯矩发生在 （单跨，常水位）处，为由于 范围内有两层土，桩身实际最大弯矩可按下式进行修正：处对应的轴力设计值为：按偏心受压构件进行配筋设计：采用 C30混凝土，二级钢筋计算偏心增大系数为长细比，应考虑纵向弯曲对偏心距的影响。取=0.9,则截面有效高度。则，计算受压区高度系数经过试算，当 时，计算纵向力 与设计值 相近。这时得到的 为 负值。由于规定的最小配筋率 ，故采用 计算。现选用 24 根公称直径为 20 的二级钢筋， 钢筋布置图如下，;纵向钢筋的净距为 165mm，满足规定的净距不应小于 50mm 且不应大于 350mm 的要求。13. 单桩轴向承载力验算单桩承载力满足要求。14. 墩台顶水平