下部结构设计计算

1、!-某桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩的设计、设计资料1. 设计标准以及上部构造c12.625设计荷载:桥面净宽:公路一I级；净一11+2X 1.5m；标准跨径:上部构造:lb 13m，梁长9.96m，计算跨径9.7m； 钢筋混凝土实心板梁桥。2. 水文地质条件各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。3. 材料钢筋：盖梁主筋用 HRB335钢筋，其他均用 R235钢筋;混凝土盖梁、墩柱用 C30,系梁及钻孔灌注桩用C254. 桥墩尺寸二、盖梁计算（一）恒荷载1. 一孔主梁恒载集度（kN/M）梁长（m自重（kN）118 号12.7712.62252.632. 其他恒载计算盖梁自重:墩身自重

2、:细粮自重:N1N2N3ViV2V337.8619.222525946.5(kN)480.42(kN)315(kN)!-3.单根桩顶承受的恒载N1 N3 N 主2(二)活载计算1.顺桥向活载计算a.单孔单列汽车l'05kN/nb.B1 0B2B B1 B2双孔单列汽车Blqkl/2 R 10.5 9.7/20 249.73249.73(kN)198.8249.73(kN)N2946.5 315 2198.21480.421633.66(kN)ia.5kN/rqB110.5 9.7/250.93(kN)B B1 B2B210.5 9.7/2 198.8249.73(kN)50.93 24

3、9.73300.66(kN)c.单孔单侧人群B10 B2B B1 B2qrbl/2 3.5 2 9.7/20 33.9533.95(kN)33.95(kN)d.双孔单侧人群BB2 3.5B B1 B21 Cn . limn卩卩T I讪 昇 ID I ign I1 mn吒ncn I in lan , i飞n inn,n All2 9.7/233.95(kN)33.95 33.9567.9(kN)2.三柱支反力横向分布计算汽车非对称布载：a.汽车单列非对称布载b.10.746, 20.254,汽车双列非对称布载c.10.54, 20.46, 3汽车三列非对称布载d.10.334, 20.666,汽

4、车四列非对称布载二書-Q:i.、T710.126, 20.874,汽车对称布载：J.1-710,21,30e.人群单侧布载1 1.066, 2d.人群双侧布载0.066, 3 01 1.066, 20.132, 31.0661.3221 )(1布载情况B1号柱垂直反力2号柱垂直反力3号柱垂直反力1(1 )B 12(1 )B 23(1)B 3双孔单列300.660.746/0296.54/00.254/1100.97/397.500/00/0双孔双列601.320.540/0429.30/00.460/1365.70/795.010/00/0双孔三列901.980.334/0398.30/00.

5、666/1794.21/1192.520/00/0双孔四列1202.640.126/0398.29/00.874/11389.67/1590.020/00/0单侧人群67.91.06672.38-0.066-4.4800双侧人群135.81.066144.76-0.132-17.931.066144.76b.汽车及人群单孔布载产生的最大偏弯矩，即产生最大墩柱弯矩。（见附表）3.活载计算a.汽车及人群双孔布载产生的最大支反力，即产生最大墩柱垂直力。三、钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为1.40m，用C25混凝土，HRB335级钢筋。灌注桩按 m法计算，m值为。桩身混凝土受 压弹性模量Eh 2.8 104

6、Mpa。（一）荷载计算每根桩承受的荷载为：1.作用于桩顶的恒载反力：N恒1633.66（kN）2.灌注桩每延米自重:3.a.可变荷载反力：双孔可变荷载反力:2q 1.4 15 20.08(kN/m)(已扣除浮力)41590.02（kN）（公路一I级）144.76（kN）（人群荷载、双侧）b.单孔可变何载反力： N2N21320.67（ kN）（公路一I级）95.7（kN）（人群荷载、双侧）4.作用于地面处桩顶上的外力：N max1633.661590.02 144.763368.44(kN)(双孔)N min1633.66 1320.6795.73050.03(kN)(单孔)M413 11.3

7、6 6.69 11.96443.01(kN m)(二)桩长计算1 7假设桩长底到达层土灌注桩最大冲刷线以下的桩长为h，则：Ra -Ui 1q讣qrm。fa0k? 2(h 3)ApqrN1N1桩身周长：U1.454.55(m)桩端截面面积:Ap冲刷线以下土层厚度：ii清底系数： m00.80修正系数：0.72 20.71.54(m )28.27m桩端土的承载力基本容须值:fa0 160k Pa随深度的修正系数:k2桩端以上土层的加权平均值:2.519.54 10 9.54(kN/m)Ra1 4.55 1357.3721.540.8 0.7200 2.5 9.54 (h 3)RaN需要19.09h

8、 3190.883368.44 1.54 h159.548.41h 3368.44则:故取RaRa16.63m28m，即地面以下桩长19.09 28 3190.88 3725.65KN)32.68m。Ra8.41 32.68 3368.44 3643.28(kN)N，故桩的轴向承载力能满足要求。四、桩的内力计算1.桩的计算宽度bb,kf(d 1) 0.9 (1.4 1) 2.16( m)2.桩的变形系数hm2(d 1)1 1.25(12 (1.4 1)h/hm)214.8(m)1.25 (1 3.10/4.8)20.84)m20.84Ecm1 (12.8 107k Pa440.491 1.40

9、.189m4.5 (1 0.84) 156.18崙鳥.兽07嚮89 0.3270.327 32.68 10.69 2.5ah故为弹性桩。3. 作用在局部冲刷线处的基本组合值:M。1.4M 汽 0.6(1.4M 制动 1.1M 风 1.4M 人)1.4 413.54 0.61.4 256.05 1.111.36 6.691.4 11.96816.00(kN m)H 00.7(1.4H 制动 1.1H 风)0.7 (1.4 45 1.1 5.4)48.26(kN)01B3D4B4 D32.441HH3eiA3B4A B30.32730.42336 1070.164104001A3D4A4D31.6

10、25MH1HM2eiAB4A4B30.32720.423360.03610401AC4A4C31.751MMEIAB4A4B30.3270.423361070.0131044.单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生的变位计算ah 10.69 4，取 ah 4。5.局部冲刷线处变位计算:107X0 H0 Hh M0 Hm 48.26 0.16410 48160.036 10 43.76H 0 MH M 0 MM48.260.03610 4816 0.013 10 420.123 10 26.局部冲刷线以下深度各截面内力计算:MZEIX0A3H03EID32EIX 0A3EI 0B3M0C

11、3 -H0D32EIX0EI 0270.3270.42336 100.370.327 0.42336 10710 20.1671040.123 100.170 10448.26 147.580.32744M 0.167 104A30.170 104B3816C3 147.58D3由表可知：最大弯矩设计值Md 860.2137(kN m)，Z 1.223241m桩身弯矩计算表hZAsB3C3D3MZ0.20.611620-0.00133-0.000130.999990.2843.50770.41.223241-0.01067-0.002130.999740.39998860.6190.82.44

12、6483-0.08532-0.034120.991810.79854842.68511.03.058104-0.16652-0.085320.975010.99445809.32471.23.669825-0.28737-0.172600.937831.18342753.43051.64.892966-0.67629-0.543480.738591.50695619.59681.85.504587-0.95564-0.867150.529971.61162548.53462.06.116208-1.69334-1.90567-0.270871.57538423.22592.47.339450-

13、2.62126-3.59987-1.877340.91679345.66523.09.174312-3.54058-5.99979-4.68788-0.89126330.03223.611.00917-3.91921-9.54367-10.3404-5.85402377.45564.012.23242-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755399.92257.轴向力组合计算Nd 1.2N 恒 1.4N 汽 0.8 1.4N 人1.2 1633.66 1.4 1590.02 0.8 1.4 144.764348.55(kN)H 1330 - ng h2nh2 ?h1 h-

14、, h2E1I1 3M 外 h； ng 2h2hl五、桩顶水平位移计算:h14.25m, h20H45 2.2547.25kNE1I12.8 10740.049 1.20.284107nE1I11.24El 1.440.54M外413.5411.96 256.0511.36692.91 kN m47.251 3-0.54 4.2533030.54 4.25 04.2500.284 107692.91200.54 4.2520 4.250.0012620.284 107X00 h1h2 0则有:式中2巳110.126 10 22 20.37 100.123 104.25 0210.99 109.

15、9mm水平位移容许值5.oAo 15.8>9.9,符合要求。!-六、桩身配筋计算1. 按偏心受压构件进行配筋计算截面设计:110偏心矩：e0业860竺70.198mNd4348.55偏心矩增大系数:e00.2 2.7 皂 0.2 2.7h。0.1980.70.88 0.70.621.15 0.011.15h280.01 1.40.95主筋采用配筋率:承载力:Ip0.7(100.7 (2840.327)28.16(m)1 -(-)2 11400e0/h0 h11400 0.198/(0.70.88 0.7)2.13e。2.13 0.1980.422(m)HRB335级钢筋。fcd Br A

16、( e0)fsd C( eo) Dgr11.5 700B 422A280 422C616D28.75B 17.33A422C616DNu Ar2 fcd C r2fsd7002 11.5A 7002 280C(詈)2 O.62 o.95EABCDPNu0.40.86670.54140.47491.88010.00044910009563500CA 137200000C当 0.4，计算纵向力0.0004<0.005，故取As钢筋配筋如图所示。所需钢筋面积:Nu略大于设计值N。0.005。r2 0.005 70027696.90(mm2)主筋选用16根公称直径为25的HRB335钢筋，实际的

17、配筋率27854-As/ r20.0051700箍筋采用螺旋箍筋 R235级，直径8mm螺旋筋的间距S 200mm。125. 387. J!-某桩柱式桥墩钻孔灌注桩端承桩的设计、设计资料1. 设计标准以及上部构造c12.6 25设计荷载:桥面净宽:公路一I级；净一14+2 X 2m标准跨径:lb 20m，梁长9.96m,计算跨径9.7m;上部构造:钢筋混凝土实心板梁桥。2. 水文地质条件各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。3. 材料钢筋：盖梁主筋用 HRB335钢筋，其他均用 R235钢筋;混凝土盖梁、墩柱用 C30,系梁及钻孔灌注桩用C25二、盖梁计算（一）恒荷载1. 一孔主

18、梁恒载2.其他恒载计算盖梁自重:墩身自重:细粮自重:NiN2N3集度（kN/M）梁长（m自重（kN）118 号12.599.72198.21Vi37.86 25V2V328.53 25946.5(kN)713.28(kN)315(kN)!-3.单根桩顶承受的恒载N1 N3 N 主2N2946.5 315 2198.21713.281866.52(kN)（二）活载计算1.顺桥向活载计算a.单孔单列汽车l'05kN/nb.B1 0B2B B1 B2双孔单列汽车c.d.Blqkl/2 R 10.5 9.7/20 249.73249.73(kN)198.8249.73(kN)ia.5kN/rq

19、B210.5 9.7/2 198.8249.73(kN)50.93 249.73300.66(kN)B110.5 9.7/250.93(kN)B B1 B2单孔单侧人群Bi 0 B2B B1 B2qrbl/2 3.5 2 9.7/20 33.9533.95( kN)33.95(kN)双孔单侧人群BB2 3.5B B1 B2汽车非对称布载:于riRn I a白Dll i矗a Di 1 i Hfl氓 ri u- niinI anion32 9.7/233.95(kN)33.95 33.9567.9(kN)2. 三柱支反力横向分布计算010,2 h 30a.汽车单列非对称布载b.,0.746, 20

20、.254,汽车双列非对称布载c.10.54, 20.46, 3汽车三列非对称布载d.,0.334, 20.666,汽车四列非对称布载10.126, 20.874,汽车对称布载：£lxr-X!-e.人群单侧布载1 1.066, 2d.人群双侧布载0.066, 3 01 1.066, 20.132, 31.0661A3B4 A4B30.5322 0.42336 1071.3221 )(12.灌注桩每延米自重:3.a.可变荷载反力：双孔可变荷载反力:2 一q 1.4 15 20.08(kN/m)(已扣除浮力)4b.N1N1N21590.02（kN）（公路一I级）144.76（kN）（人群荷

21、载、双侧）1320.67（ kN）（公路一I级）N295.7（kN）（人群荷载、双侧）作用于地面处桩顶上的外力：N max1633.661590.02 144.763368.44(kN)(双孔)N min1633.66 1320.6795.73050.03(kN)(单孔)M413 11.36 6.69 11.96443.01(kN m)单孔可变荷载反力:4.桩长计算由于端承桩必须打在持力层上，所以拟定桩长为 1N N 恒 N5 l0q -qh恒 214.40m，h14.4 3.66 10.74m，则:布载情况B1号柱垂直反力2号柱垂直反力3号柱垂直反力1(1 )B 12(1 )B 23(1)B

22、 3双孔单列300.660.746/0296.54/00.254/1100.97/397.500/00/0双孔双列601.320.540/0429.30/00.460/1365.70/795.010/00/0双孔三列901.980.334/0398.30/00.666/1794.21/1192.520/00/0双孔四列1202.640.126/0398.29/00.874/11389.67/1590.020/00/0单侧人群67.91.06672.38-0.066-4.4800双侧人群135.81.066144.76-0.132-17.931.066144.76b.汽车及人群单孔布载产生的最大

23、偏弯矩，即产生最大墩柱弯矩。（见附表）3.活载计算a.汽车及人群双孔布载产生的最大支反力，即产生最大墩柱垂直力。三、钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为 1.40m，用C25混凝土，HRB335级钢筋。灌注桩按 m法计算，m值为。桩身混凝土受 压弹性模量Eh 2.8 104Mpa。（一）荷载计算每根桩承受的荷载为：1.作用于桩顶的恒载反力：N恒1866.52（kN）1866.52 1590.02 144.761 20.08 10.7423709.12(kN)m 1Ra GApfrk UC2ihi frkii 1qAp frk0.6mUC2i hi frkii 11 n .sUliqik2 i 12.08

24、 1901 20%4.55 0.051.54-0.5 4.5521.08 210 0.4nsUliqiki 110619.2 1032620%0.48 26 10632.27 101.5 1600.28 1653.6 175 0.88 180 0.52 170 1.7 185200 1.12 2802835.9(kN)Ra 19.2 103 2.7 103 2835.9 24735.9(kN) 符合承载力要求。四、桩的内力计算1.桩的计算宽度bb kf(d 1)0.9 (1.4 1) 2.16(m)2.桩的变形系数由于在局部冲刷线以下hm 2(d 1) 2(1.4 1) 4.8深度内有4层土，

25、物性很相近，根据规范选取70000kM m2.8 107k Pa0.491 1.44Ec0.189m470 103 2.160.67 2.8 107 0.1890.5320.532 14.4 7.66 2.5ah故为弹性桩。3. 作用在局部冲刷线处的基本组合值:M01.4 M 汽 0.6(1.4M 制动 1.1M 风 1.4M 人)1.4 413.540.61.4 256.05 1.111.366.691.4 11.96816.00(kN m)H00.7(1.4H 制动 1.1H 风)0.7 (1.4 45 1.1 5.4)48.26(kN)4. 单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生

26、的变位计算ah 7.66 4，取 ah 4。 0 1HH苍B3D4 B4 D3A3B4A4B32.441370.5320.42336 100.038 10400MHHM2eiA3D4 A4D31.6250.014 104!-A3C4ACsAsB4At Ba0.008 1040MMEl0.5321.7510.42336 1075. 局部冲刷线处变位计算:X0 H0 HhM0 Hm48.26 0.03810 48160.014 10 4SLQL2141.3 6H0Mh M00 MM48.260.01410 4816 0.008 10 420.072 106. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算:MZ

27、EIX0A3H0D32EIX 0A31EI0B3 M0C3 H 0D322EIX0El 00.5322 0.42336 107 0.130.532 0.42336 10710 20.072 100.15621040.162 104-H0148.26 90.710.53244M 0.156 10 A3 0.162 10 B3 816C3 90.71D3由表可知：最大弯矩设计值Md 838.88(kN m) , Z 0.75188m桩身弯矩计算表hZAB3C3D3MZ0.20.375940-0.00133-0.000130.999990.2832.270.40.751880-0.01067-0.0

28、02130.999740.39998838.880.81.503759-0.08532-0.034120.991810.79854803.931.01.879699-0.16652-0.085320.975010.99445764.261.22.255639-0.28737-0.172600.937831.18342703.931.63.007519-0.67629-0.543480.738591.50695564.811.83.383459-0.95564-0.867150.529971.61162492.632.03.759398-1.69334-1.90567-0.270871.5753

29、8367.452.44.511278-2.62126-3.59987-1.877340.91679293.883.05.639098-3.54058-5.99979-4.68788-0.89126290.203.66.766917-3.91921-9.54367-10.3404-5.85402377.994.07.518797-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755496.3810 HOjCM!-11.15O.O十 1.151.41.0717.轴向力组合计算Nd 1.2N 恒 1.4N 汽 0.8 1.4 Na1.2 1866.52 1.4 1590.02 0.8 1.4 144.76五、4627.98(kN)嵌固深度计算4.0时的弯矩496.38 kN m计算Jo.0655 frkdMh496.38V 0.0655 1 26103 1.40.52 0.5八、桩顶水平位移计算X00 0h2也 1 nh,E1I1 3h23 nh2?h1h1 h2M外 2h； ng 2h2 h. 2E1I12121式中：h 6.31m,h2H 45 2.2547.25kNE1I12.8 107E1I11.24n0.049 1.240.284 1070.54E2I21.44M 外 413.54 11.96 256.05 则有：47.25070.28