下部结构钻孔灌注桩双柱式桥墩的计算总结计划汇报设计纯可编辑

1、3. 2下部结构钻孔灌注桩、双柱式桥墩的计算3.2.1设计资料1、设计标准及上部构造设计荷载：公路-1【级；桥面净空：净-8+2 Xlm：标准跨径：厶，=13加，梁长12.96m；上部构造：预应力简支空心板。2、水文地质条件冲刷深度：最大冲刷线为河床线下6. 88m处：按无横桥向的水平力(漂流物、冲击力、水流压力等)计算。3、材料钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其它均用R235钢筋混凝土：盖梁、墩柱用C30,系梁及钻孔灌注桩用C254、桥墩尺寸25967r150 5.5m隸顶而标高?125 |20CI567200 1.130.130.A - 0.7m枷橘1508150i i111 l1-i

2、150 -3.2rr耿欄貓商图3-17：尺寸单位cm3、设计依据公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)3.2.2盖梁计算(-)荷载计算1、上部结构永久荷载见表3-15：表 3-15每片边板自重（KN/m）每片中板自重（KN/m）一孔上部构造自重每一个支座恒载反力（KN）1、9号28号(KN)边板1、9号中板28号12. 7499.513248. 49292. 86259. 632、盖梁自重及作用效应计算（1/2盖梁长度）%7/?表3-16：盖梁自重产生的弯矩、剪力效应汁算截面编号自重(KN)弯矩(KN m )剪力（KN）VvV占1-1=0.7X0. 625X1.50.625X2

3、5+X0.2X21.5X25=18. 75=-0.7X0. 625X1. 5X25X0.625 0.625 X0.2X1.5X25X2 20.625 拓3-18. 75-18. 752-2= - (0. 9+1. 1) X 20. 625X1.5X25=23. 44A/2=-0. 7X1. 25X1. 5X25X0. 625- 1 25 X0.4X1.5X25X 21.25 二-24.413-42. 19-42. 193-3什二0 75X1. 1X1. 5X25=30. 94A/3=-0. 7X1. 25X1. 5X25X1 ?51 251. 375- X0.4X1.5X25X ("

4、230 75+0. 75) -30.94 X 69. 612-73.13116. 944-4知二0. 65X1. 1X1. 5X25=26.81M4=190. 07X0. 65- (30. 94+26. 81) X0. 7-0.7X1.25X1.5X25X2. 025-L25 X0.4X1.5X25X ( 1-25 +231.4)二-03690. 1390. 135-5你二2 185X1. 1X1.5X25=90. 13“5=190. 07X2.835- (30. 94+26.81+90. 13) XI. 7925-0. 7X1.25X1.5X25X421Q X0.4X1.5X25X21 25

5、(*+3.585) -98.12300如+彳2+ 彳3+彳4 + 彳5 =190. 07KN3、可变荷载计算（1）可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置 用偏心受压法。公路-1级a单车列，对称布置（图3-19）时：P/2P/21gn IIji1i1- - 15 -1弓2 1*2号扳3号扳4号板5号板图 3-19=“5 = £ x 0.088 = 0.0443 =74 =1x0.912 = 0.4562b、双车列，对称布置（图3-20）时:1号板.2号板3号板5号板P/2P/2P/2180 十0 十P/218Q 166 一一 153 -L 13 一153-166辺

6、 O图 3-201 小=% =寸 2 = % = £ % 0 907 = 0.4543 =;4 =-%（0.925 + 0.075）= 0.5002c、单车列，非对称布置（图3-21）时:0.093 = 0.047口P2P163.5 JP/2 J P/2P/2P/21801801P/2P/2琢 180 丄 028忑42.99166 H 153 H 153 " 153 "16677 =-0.1504 = 0.016，6 6（2）按顺桥向可变荷载移动情况，求得支座可变荷载反力的最大值（图3-22）图 3-22公路-1级双孔布载单列车时：2双孔布载双列车时：B =+ 2

7、38 = 442.75KN2 = 2x442.75 = 885.5/<7V单孔布置单列车时：19 5x10 5 B =+ 238 = 340.375KN2单孔布载双列车时：2B = 2 x 340.375 = 680.75KV（3）可变荷载横向分布后各梁支点反力（计算的一般公式为R严Bq） 见表 3-17表3-17：各板支点反力计算荷载横向分布情况公路-1级荷载（KN）计算方法荷载布巻横向分布系 数单孔双孔BRB对称布宜按单列行车公"产0343. 890. 00447. 880. 00路-I级、二0. 04415.1319.713二0 456156.81204. 23“4 二0

8、. 456156.81204. 235 =0. 04415.1319.716二00. 000. 00双列行车公 路-1级0. 047687. 7832. 33895. 7642. 102二0 454312.25406. 68% =0. 5343.89447. 88=0. 5343. 89447 885二0 454312. 25406. 686二0 04732. 3342. 10单列行车公 路-1级fj 0. 46343. 89158.19447. 88206. 02二0. 337115. 89150. 94耳3=0- 22376. 6999. 8871 二0 1137. 8349. 27% 二

9、-0 003-1.03-1. 346 二-0 126-43. 33-56. 43双列行车公 路-1级0. 319687. 78219.40895. 76285. 75、二0 254174. 70227. 523二0 196134. 80175. 574二0 13894.91123. 615二0 07954.3370. 776二0 01611.0014. 33杠杆法算非对称布置 按偏心受压法算（4）各板永久荷载、可变荷载反力组合:计算见表3-18,表中均取用各板的最大值，其中冲击系数为:1 + / = 1 + 0.2868 =1.2868表3-18：板永久荷载、可变荷载基本组合计算表（单位：KN

10、）编号荷载情况1号板&2号板3号板4号板5号板6号板r2R(,恒载585. 73519. 26519. 26519. 26519. 26585. 73公路-1级双列对称54. 18523. 31576. 33576. 33523. 3154. 18公路-1级双列非对称367. 70292. 78225. 92159. 0791.0618. 44+639. 911042.571095. 591095. 591042. 57639.91953. 43812. 04745.18678.3610. 32604. 174、双柱反力G计算（图3-23）所引起的各梁反力表3-19：表3-19：双柱反

11、力GJI算荷载组合情况计算式反力$(KN)组合公路-11 (639.91 x6.79 + 1042.57x53 +1095 .59 x3.6 +1095 .59 x 2.07 5.67+1042.57 x 0.54 - 639.91x1.12) = 2778 .072778. 07级双列对称组合 0公 路-1 级双 列非 对称5；7(953.43 x 6.79 + 812.65 x 5.13 + 745.18 x 3.6 + 678.33 x 2.07+ 610.02 x 0.54 - 604.17x1.12) = 2536.572536. 57Ill上表知应取组合控制设计，此时G. =G2

12、=2778.07（二）内力计算1、恒载加活载作用下各截面的内力（1）弯矩计算（图3-23）截面位置见图3-23,为求得最大弯矩值，支点负弯矩取用非对称布置时的 数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。各截面弯矩计算式为：Mi =0M = R、x0.37M = x 1.12A/ = R x 1.77 -Z?2 x0.11 + Gj x 0.65M5-5 = 一& x 3.955 -R2x 2.30 一 R3 x 0.77 +Gtx 2.835各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表3-20表3-20：各截而弯矩计算荷载组合情况墩柱反力（KN）板支座反力（KN）各截面弯矩（KN5）G1R1R2R3截面

13、2-2截而3-3截面4-4截面5-5组合公路-1级2778. 07639. 911042. 571095. 59-236. 77-716. 70558. 422103. 47双列对称组合0公路-1级双列非对称2536.57953. 43812. 65745. 18-352. 77-1067. 84-12& 19977. 48（2）相应于最大弯矩时的剪力计算一般计算公式为：截面 1-1： V. = 0, %=叽；截面 22： V. = V. = -/?!:截面 3-3： V. = -/?, V. =G（-/?1；截面 4-4： V. =V. =-7?,；截面 5-5： V, = G, -

14、 R. o计算值见表3-21：表3-21：各截而剪力讣算墩柱板支座反力（KN）各截面剪力（KN）荷载组合反力截而1-1截面2-2截而3-3截而4-4截面5-5情况qRr2匕V.VVzvrV.V.V(KN)左£左tfc<:左右组合6公2778.639104210950- 639-63-639-63921381095109500路一级07.9157.59.919.9.91.9116.59.59组合7公2536.953812.745.0-953-95-953-9531583770.770.25.25.路一级57.436518433.41343.11494931312、盖梁内力汇总（表

15、3-22）表中各截面内力取表3-20和表3-21中的最大值，按表3-22可绘制内力讣算的包络图。表3-22：盖梁内力汇总表内力截面1-1截而2-2截而3-3截而4-4截面5-5弯矩(KN in)MfijB-5.61-24.41-69. 61-0. 3698. 12M荷戏0. 00-352. 77-1067. 84558. 42977. 48M计算-5.61-377. 18-1137.45558. 061075. 60剪力(KN)左-18. 75-42. 19-73. 1390. 130. 00右-18. 75-42. 19116. 9490. 130. 00左0. 00-953. 43-953

16、. 431095. 5925.31右-953. 43-953. 432138. 161095. 5925.31左-18. 75-995. 62-1026.561185. 7225.31右-972. 18-995. 622255. 101185. 7225.31(三) 截面配筋设讣与承载力核算采用C30混凝土，主筋选用HRB335, 4)22,保护层ocm (钢筋中心至混凝土边缘)。fcd = 3.SMPa , jd = 280MPa。1. 正截面抗弯承载力验算fsdAs=fcdbx5以下取3-3截面作配筋设计，其它截面雷同。已知：bh = 150x 110tw , Md =-1137.45KN

17、 加，取 /0 = 1.1 , h0 =1105 = 105 cm即：lxll37 .45xl06 <13.8x1500 x.| 1050 一勻化简后为：x2 -2100X + 112522.85 = 0_ fx =13.8x1500 x59280=4379 mm2用也22钢筋，其根数心亠需刚.5根，实际选用】2根，配筋率："4561.21500x1050x 100% = 0.290%该截面实际承载力M“为:= 280 x 4561.2x(1050 _¥=1303 32KN m > /=1137.45x1.1 = 1251 20 KN 加就正截面承载能力与配筋率

18、而言，配筋设讣满足公预规要求。其它截面的配筋设讣如表3-23表3-23：截而钢筋量计算表截而号MKN m所需钢筋而积As (inm2)所需虫22(根数)实际选用含筋率(%)根数As (mm2)1-1-5.61830410. 1932-2-377.1814243.71038010. 2413-3-1137.45437911.51239080. 2904-4558. 0621175.61038010. 2415-51075. 6413410.91239080. 2902. 斜截面按公预规5. 2. 10条要求，当截面符合：<0.50xl0-3a2/;rf/A>()可不进行斜截面抗剪承载

19、力计算，仅需按公预规9. 3.13条构造要求配置箍筋。式中：a.预应力提高系数，本例取0二10：fsd混凝土抗拉设计强度，本例取几二139MP&。对于1-1截面：0.5x 10-3a2fl(1hhQ = 0.5x 103 x 1.0x 1.39 x 1500 x 850 = 886.13 对于2-2截面5-5截面：0.5 x IO'3a2fldbhQ = 0.5 x IO'3 x 1.0x 1.39 x 1500 x 1050 =1094.63K/V 按公预规规定：/OVZ <O.51xlO"37Zu, ,bh = 0.51X10-3V30x 1500X

20、1050 = 4399.58/QV对照表3-23,可按构造要求设置斜筋与箍筋，见图3-23o图 3-233. 全梁承载力校核已知九=1050加，6=280MP“，一根主筋也22所能承受的弯矩值为:= 6 x Asxz其 中 z = 0.92/0 = 966?代入后得Mi =280 x 380.1 = x996 =102.8 (KN 心 据此绘制弯矩包络图和全梁承载力校核图，如图3-24所示。122223.2.3桥墩墩柱计算墩柱直径为130 cm,用30号混凝土，R233级钢筋。尺寸见图3-25.(-)荷载计算1. 恒载计算：(1) 上部构造恒载,一孔总重：3248. 49KN(2) 盖梁自重(

21、半根梁重):190. 069KN(3) 横系梁重:72. 976KN(4) 一根墩柱自重:169. 23KN作用墩柱底面的恒载垂直力为：N 斶=-x 324&49 +169.23 = 1793.475 KN2. 汽车荷载计算荷载布置及行驶情况见前述图3-19至图3-21,由盖梁计算得知：(1) 公路I级单孔荷载单列车时：场=0,禺=343.89K/V,目 + 禺=343 .S9KN相应的制动力：7' = 343.89x2x0.1=68.78AW按照公预规4. 3.6条规定公路I级汽车制动力不小于165,故取制动力165KN双孔荷载单列车时：Bl+B1 =447.88K/V相应的

22、制动力：T = 447.88x2x0.1 = 89.6A7V < 165KN，故制动力取 165KN 汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值，即产生最大墩柱垂直力；汽车 荷载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩柱低弯矩。3. 双柱反力横向分布系数计算（汽车荷载位置见图3-25）:f1318.52紙5283,5I <63,5283,5283,51f图3-25：尺寸单位cm单列车时：31&5 + 238.5,77】=1.062567=1-1.062 =-0.062双列车时：163.5 + 23&5“亦156772 =1-0.788 =0.2124.荷载组合（1）最大

23、最小垂直反力计算，见下表表3-24：可变荷载组合垂直反力计算（双孔）编号荷载状况最大垂直反力（KN）最小垂直反力（KN）71B帀（1 +町7232（1+“）1公路I级单列车1.0621224. 13-0. 062-71.472双列车0. 788908.30.212244. 36表中汽车荷载已经乘以冲击系数（1+U二1.2868）（2）最大弯矩时计算（单孔）表3-25：可变荷载组合最大弯矩讣算（单孔）编号荷载情况墩柱顶反力计算式垂育力（KN）水平力H （KN）对柱顶中心弯矩（KN m ）b2Bl+B20.25(5,-B2)1.14/1上部仃盖梁1814.31002单孔双列车687. 78 X0.

24、 788 X1. 2868697. 410697. 4182.5174. 35127. 88表内水平力111两墩柱平均分配。（二）截面配筋计算及应力验算1. 作用于墩柱顶的外力（图3-26）（1）垂直力：最大垂直力：U = 1814.31 +1224.13 = 3038 .44KN最小垂直力：（需要考虑与最大弯矩值相适应）Nmm =1814.31+697.41 =2511 .12 KN（2）弯矩:M叶x = 174.35 +127.88 = 302 23KN m（3）水平力:H=825KNH20016图3-26：尺寸单位cm2、作用于墩柱底的外力Nmax = 3038 .44 + 169.23

25、 = 3207 .67 KNNmin =2511.72 + 169.23 = 2680.95 KNMmax = 225.65 + 82.5 x 5=646.4KN3、截面配筋计算已知墩柱选用C30混凝土，采用20虫16HRB333钢筋，比二40. 22c加?，则纵向钢筋配筋率p = £="巴=0.3%，由于/（2厂）=5/（2x0.65）= 3.9 <7,力-x （650）'故不计偏心增大系数：取 = 0 = 1.0；（1）双孔荷载，按最大垂直力时，墩柱顶按轴心受压构件验算，根据公 预规5. 3. 1条:roNd<O.9<p（fcdA + f；dA

26、s）0.9况£显 + f'sd A；）=0.9xlx（13.8x 1327323 + 280 x 4022 ）=17498 .89（KN） y0Nd = 3038 .44 x 1=3342.28满足规范要求。（2）单孔荷载，最大弯矩时，墩柱顶按小偏心受压构件验算:化=2511 72KNMd = 225.65KN mM-=0.090 = 90 mm£Zo /（2r） = 3.9<7根据公预规5. 3.9条偏心受压构件承载力讣算应符合下列规定:rQNd<Ar2fcd+Cpr2f；d儿Ms < Brfcd + Dpgr'仁卄肌+叽;, 仏+C或,

27、设 g=0. 88,代入 £d=138MPd、f j =28Q MPa P =0. 003 后，经整理得二 13.83 + 0.739D 5一 13.8A + 0.84C按公预规提供的附录C表C02 “圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面 抗压承载力计算系数”表。经试算查的各系数A、B、C、D为设 =1.0, A=2. 6943 ,B=0. 3413 , C=23082, D=0. 6692代入后13.8x 0.3413 + 0.739x 0.6692 小一 “x 0.65 = 6/nun 13.8x2.6943 + 0.84x2.3082Ar2fcd+Cpr2f = 2.6943 x

28、6502 x 13.8 + 0.003 x 2.3082 x 280 x 6502=16528 KN >=1.1x2511 .72 = 2762.89KN+ DpE仁=6503 x 0.3413 x 13.8 + 0.003 x 0.6692 x 280 x 6503x0.881429 .32KN > 九= 2762 .89 x 0.09 = 248.66KN in墩柱承载力满足规范要求。3. 2. 4钻孔灌注桩的设计计算钻孔灌注桩的直径为1.50m,用C25混凝土，鱼16R235级钢筋。ill地质资料 分析设计宜采用钻孔灌注桩基础。灌注桩按m法计算，设m值为oXlOWm*，桩 身

29、混凝土受压弹性模量£二2. 60X10a（-）荷载计算每一根桩承受的荷载为：1. 一孔恒载反力（图3-27 ）M =丄 X 324&49 = 1624.25 KN22. 盖梁恒重反力N? =190.069 KN3. 系梁恒重反力N =丄 x 72.976 = 36.488KN3 24. 一根墩柱恒重M =169.23 KN作用于桩顶的恒载反力N恆为：N, “ =M + “3 + “4 = 2020.03 KN5. 灌注桩每延米自重t? = -xl.52xl5 = 26.5KN / m 已扣除浮力46. 可变荷载反力（1）两跨可变荷载反力N, =908.30 （公路-1 级）（

30、2）单跨可变荷载反力心=卸.4KN （公路-1级）（3）制动力T = = S2.5KN2作用点在支座中心，距桩顶距离为(-x 0.028 + 1.14-5.1) = 6.214m2-x 0.049 +1.5 + 3.5 = 5.025加2(4) 纵向风力盖梁引起的风力：W. =1x2.314 = 1.1571 2对桩顶的力臂为：l.lOx - + 5.1 = 5.65m2墩柱引起的风力：叫=085KN对桩顶的力臂为：x5.1 = 2.55m2横向风因墩柱横向刚度较大，可不予考虑。7 作用于桩顶的外力PONi32崔紳躺标矗rIi rLII枚或标侖ii iNjY7 -25.2rn最犬冲斤像标窃56

31、?1A0图3-27：尺寸单位m图 3-28Amax = 2020.03 + 908.30 = 2928.33 KN （双孔）=2020.03+ 697.41 =2717 .44 KN （单孔）H = 82.5 + 1.157 + 0.85 = 84.507A7V单跨可变荷载时：M = 697.41x0.25 + 82.5 x 6.214+1.157 x 5.65+0.85 x 2.55 = 695.7 lATVm8 作用与地面处桩顶上的外力;Vmax = 2928 33 KNAmin= 2717.44/C/VHo =82.5 + 1.157 + 0.85 = 84.507= 695.71 +

32、84.507 x 2.55 = 911 20KN m（二）桩长计算方案比选时已算得桩长h = 22.79/（三）桩的内力计算（m法）1. 桩的计算宽度b：b、= kf （d + ） = 0.9（1.5 + 1.0）= 2.25 m2. 桩的变形系数a：式中：Eh =2.6x01 KN/m2 9 /= 0.049= 0.249/h4受弯构件：El =0.67 Eh Iift:s I 5000 x 2.250.67 x 2.6xl07 x 0.249= 0.304ah = 0.304x 22.79 = 6.93 > 2.5,可按弹性桩计算。3. 地面以下深度Z处桩身截面上的弯矩与水平压应力o

33、工的计算已知作用于地面处桩顶上的外力为：N°=271744KN, 77。= 84.507 KN , M（）=911.20KN 加（1）桩身弯矩MzH.Mz二九+M屁a式中的无量纲系数Am.Bm可由表格查得，计算见表3-26,分布图见图3-29表3-26：桩身弯矩Mz计算（单位：KM-m）ZZ = oZh = ahA”A加 aMoBmMz0. 330. 10L 000. 09960. 9997427.69910. 96938. 650. 660. 201. 000. 196960. 9980654. 75909. 43964.181.320. 40I. 000. 377390. 986

34、17101.91898. 601003. 511.970.60L 000. 529380. 95861147.16873. 491020. 642. 630. 80I. 000. 645610. 91324179. 17832.141011.613. 291.001. 000. 723050.85089201.00775. 33976. 334281.301. 000. 767610.73161213. 38666. 64880. 034. 931.501. 000. 754660. 68694209. 78625. 94835. 726. 582.00L 000.614130. 406581

35、70. 72370. 48541. 198222.504. 000. 398960. 14763110. 90134.52245. 429. 873. 001. 000. 193050. 0759553. 6669.21122. 8711.513. 50L 000. 050810. 0135414. 1212. 3426. 4613. 161. 001. 000. 000050. 000090.010. 080. 10（2）桩身水平压应力b”式中无量纲系数Ax.Bx可由表格查得，z为换算深度，z = Az.计算见表3-27,桩身的水平压应力分布示于图3-29.最大冲刷线z<n)z<

36、n)图 3-29表3-27：水平压力b J|算（单位：KM - m:）ZZ = dZ.4zAx片0. 000. 000. 000. 000. 000. 660. 202.117791. 290884. 819. 6614. 501.320. 101. 802731. 000648. 2314. 9823.212. 300. 701. 360240. 6388510. 8716. 7427.612. 960. 901. 093610.4448111.2414. 9826. 223. 621. 100. 854410.2860610. 7311.7822.514. 931.500. 466140.

37、 062887.983. 5311.516. 582.000. 14696-0. 075723. 36-5.67-2.319. 873.00-0.08741-0. 09171-2.99-10. 63-13. 6313. 164. 00-0.10788-0.01487-4. 93-2. 23-7 15（四）桩身截面配筋与承载力验算（图3-30）20016M = 102064K7VmTV = 2717.44AN桩内竖向钢筋按0.2%配置，则1.52xO.2% = 35.34（67?/2）选用 20也 16,= 40.22cm2 , p = 0.23% , n = EjEc=6.1桩的换算面积为：A

38、j = A/z + nAs =xl.52 +6.7x 40.22 xl04 =1.794/n2桩的换算截面模量为：2R=0.331/;/3/0 = 750/5 =人 一 a = 7o 2 x 0.05/0 = 675 mm 5 = 90 mm4 o取/ =0.7=921加a根据公预规5. 3. 9条和5. 3. 10条相关规定:e0 = Mo INq = 911.2/2717.44 = 335mmG = 0.2 + 2.7 -_= 0.835(ro + QG= 15-0.0厶= 1.0886 >1 ,取 G=1偏心增大系数:按桥墩墩柱的计算方法，查公预规附录C相关表格，可得到相关系数。

39、经试算，当=0. 59时，从表格中査得：A二 1. 4589, B二0. 6635, C二0. 4483, D二 1. 8052另设 g=0. 88,因 P 二023亂 /rrf=11.5MPa, /A/=195MPa,代入下式：Bh+DpgfyAL.+C為0.6635x11.5 + 1.8052x0.0023x0.88x195“=x 7501.4589x11.5 + 0.4485 x 0.0023 x 195=369” a 370mm%Nd = 1x 2717 .44 = 2718.54/C/V< Ar2fcd + Cprfsd =(Afcd + c叽 >2= 16.98x750

40、2 =9550&V7屮血=2718 .54 x 0.37 = 1005 .86KN < Brfcd + DpE仁=(Bfed + Dpgfs<t ”=&34 x 75003 = 3520KN m钻孔桩的正截面受压承载力满足要求。（五）墩顶纵向水平位移验算1.桩在地面处的水平位移和转角（心,久）计算当ah>4, z二0时，查表得到:A = 2.44066,队=1.6213EI =(0.304 )3 X 2.6 X 107 x 0.67 x 0.249 =1.2I9xlO52£/ =(0.304)2 x 2.6 xlO7 x 0.67 x 0.249 = 4.040 xlO53EI = (0.294)3 x3x107x