桥台桩基础设计计算书

一、荷载计算(―)、恒载恒载可以为桥台自重，桥台上土自重和上部恒载组成，桥台尺寸如下图所示。1、桥台、承台及上部填土重力计算桥台背墙：0.4x2.5x60x25=1500加台身重：1x7x60x25=105000承台重：1x4x60x25=60000承台上土的加权平均重度：=17.8kN/m3_£竹1、 17x2.5+17x0.9+18x1.3+18x3.9+=17.8kN/m3承台上土重：2x9.5x60x17.8=20292加NP=150mi050(^600(^20292=3829心M=-1500x(4/2-2-0.4/2)-10500<(4/2-2-1/2)-20292x(4/2-2+1)=-14742<Nm2、上部构造恒载计算本飞机滑行道桥为22+28+28+22跨径预应力混凝土连续箱梁桥，桥厚2.5m,桥梁设计总宽度为6OnioP.fl=(112x60x2.5x30)/20=25200kNex=1-(4/2-2-1/2)=1.5111Mln=PMxe=25200x1.5=378001^4miLlThx(二)、土压力计算:1、台后填土表而无飞机时土压力计算将两层土的重度内摩擦角按土层厚度进行加权平均，得:=£为虬17x2.5+17x0.9+18x1.3+18x3.9+0.9x20二”?^/3_TK 芸 . 111E利h, 22x2.5+14x0.9+18x1.3+30x3.9+0.9x34一。土］= =25.1°台后填土自重引起的主动土压力:EA=l/mH2KaB式中：rm一一墙后填土重度的加权平均值(kN/m3)；H一一土压力作用的高度；B一一土压力作用的宽度；Ka一一主动土压力作用系数。土压力作用系数如下：K= cosco〜0xcos(25.1o/2+0)x[l+件co〜0xcos(25.1o/2+0)x[l+件(25.1。/2+25.1。)顶】(25.1。-。)『Vcos(25.1o/2+0)cos(0-0)=0.52式中：一一墙后填土内摩擦角的加权平均值；8—一墙背与竖直线之间的夹角；6一一墙背与填土间的摩擦角：P一一填土面与水平面之间的倾角：Ka一一主动土压力作用系数。台后填土自重引起的主动土压力：Ea=2KaB=-xl7.8x9.52x0.52x60=25060.62加 2水平分力：Eax=EaCOS(5+5)=2506062cos(25.1+0)=22694120作用点与基础底面的距离：ev=--x9.5=-3.17m

y3水平方向土压力对基底形心轴的弯矩：Mex=Eg=2269412x(-3.17)=-719403处Im竖向分力：EAy=Easin(5+s)=2506062sdn(25.1°+0)=106307kN与基础底面的距离:3cM*os(S+，)x[l+1岫阳蛔“)『\COS(3+£)COS(£-/?)cos2(25.1°-0)ex=6.84/3=2.2&nX竖直方向土压力对基底形心轴的弯矩：Mev=EAvex=106307x2.28=2423Z99&N-mey k2、台后填土表面有飞机荷载时土压力计算由飞机荷载换算成等代的均布土层厚度Bloy式中：1。一一破坏棱体长度，l°=Htan。；H 桥台高度；。一一破坏棱柱体滑动面与水平面之间的夹角。tan6=—atailco+J(cot甲+tanco)(tanco+tana)=—tan37.65+J(8t25.1+tan37.65)(tan37.65+tanO)=0.72破裂棱柱体长度：\o=Htan<9=9.5x0.72=6.84m在破坏棱体范I韦I内布满均布荷载：£G=15004将飞机荷载转换为等效土层，厚度为：,YG150011=——= =0.21mBlo/60x6.84xl7.8台背在填土连同破坏接体上飞机荷载作用下的引起的土压力：EA=|/mH(2h+H)KaB=lxl7.8x9.5x(2x0.21+9.5)x0.52x60=26168.5602水平方向的分力Eax=Eacos(5+s)=2616856xcos(37.65°+0)=2071914kN作用点与基础底而中心的距离:y--VTH+211=-(1x9.5+95+3x0-21)=-4.19m3 9.5+2x0.21水平方向土压力对基地形心轴的弯矩：Mex=E^eyU2071914x(-4.19)=-868132kNni竖向分力：EAy=Easin(^+£)=2616856《n(37.65°+0)=159847IkN与基础底面的距离：ex=6.84/3=2.2竖直方向土压力对基底形心轴的弯矩：Mev=EAyxex=15984.71x2.28=36445.1415ST•m(三)、支座活载反力计算设计荷载为空客380F类荷载，重150吨。R&=150(kN桥上飞机荷载反力对基础底面产生的弯矩为：M&=[1-(4/2-2-1/2)]x1500=2250kN.m(四、支座摩阻力计算滑动支座摩擦系数取*0.05,则支座摩阻力：F=Ptllf=25200X0.05=1260kN支座厚42皿，支座摩阻力与承台底面的竖直距离：ey=0.042+9.5+1=10.542111支座摩阻力与承台底面形心轴的弯矩：M支=Fxey=1260x10.542=1328292kN.m在一联内支座全部采用活动支座，即采用漂浮体系。如果制动力大于支座摩阻力，结构以位移抵消这部分力，因此只计算支座摩阻力，不需要与制动力比较。(五)、荷载组合根据实际可■能发生的组合，应按三种情形进行荷载组合，即：桥上有飞机，台后无飞机荷载;桥上有飞机，台后也有飞机荷载；桥上无飞机，台后有飞机荷载。荷载组合基本公式：(m n )/o^ud=7o£/ai^aik+/q1^Qlk+但£7q,^Qjk\i=l j=2 J式中：氟一一承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；/o一一结构重要性系数，该桥为中桥，取为=1；7^一一第1个永久作用效应的分项系数，桥台自重、恒重、填土自重取1.2,土的侧向压力取1.4/Q1 汽车荷载效应的分项系数，取/qi=14；/q一一在作用效应组合中除飞机荷载效应外的其它可变作用效应的分项系数，人群荷载分项系数取1.4,幺一一在作用效应组合中除飞机荷载效应外的其它可变作用的组合系数。1、 桥上有飞机，台后无飞机荷载/o=1.2x(38292+2520()+1.4x106307+1.4x1500=9317338kN"Hud=1.4x22694.12-1.4x1260=30007.7680/oMud=1.2x(14742+3780()-1,4x24237996+1.4x2250+1.4x1328292=50863.293kN.m2、 桥上有飞机，台后也有飞机荷载/o =1.2x(38292+2520Q+1.4x1598471+1.4xl500=100668994kN/oHud=1.4x20719.14-1.4xl260=27242.796kNZoMud=1.2x(14742+37809—1,4x3644514+1.4x2250+1.4x1328292=33773.292kN.m3、 桥上无飞机，台后有飞机荷载乙=1.2x(38292+2520()+1.4x1598471=9856899<N/oHud=1.4x20719.14=29006.796kN/oMud=1.2x(14742+3780()-1,4x3644514+1.4x1328292=24137.87kN.m荷载组合汇总表荷载组合竖直力（kN）水平力（kN）弯矩（kN.m）—•93173.3830007.76850863.293100668.99427242.79633773.29298568.99129006.79624137.87三种荷载组合的汇总表如表所示，综上所述，最不利的荷载组合如下：=100668.994kNHxld=3007.768kN =50863.293kN.m二、桩基础设计（-）单桩承载力计算试设计桩长20m,微型细石混凝土灌注桩基，顶在中密卵石土层中，19m在密实卵石土层中，桩径去300mmc根据地基基础规范经验公式Quk=Qsk+Qj±"UpEoskL+cipk桩侧土的极限侧阻力标准值如下：中密卵石土层，取q31k=85kPa.密实卵石土层，取q，2k=90kPa。桩的极限端阻力标准值如下：密实卵石土层，取qpk=2200kPaQuk-Qsk+Qp +qpkA=344x0.3x（85x1+90x19）+3.14x0.152x2200=18463g单桩哓向承载力特征值：Rl=Qlk/K=184632/2=923.16kN根据上部荷载初步估计桩数为N2鸟=10066899% =109.04取n=120根虬 />Z3.1o（二）计算桩顶R、Q、M,桩的计算宽度场计算=KfKoKd（注：《基础工程》公式4-6）Kf一形状换算系数，圆形截面取0.9K。一受力换算系数，圆形截面取l+j=l+土=4.33心>0.61^—K=1.0心<0.61^—K=b+•垃0.6也L]一沿水平力H作用方向上的桩间净距匕=2in0-桩在地下的计算深度hi=3（d+1）=3x（0.3+l）=3.9m<h（=24m）b'—与一排中的桩数n有关的系数n=2.b'=0.6•.•1^<0.6hi（=2.34m）f.（L-b）L 1-0.6 2K=b+ >_=o.6+ x——=0.940.6场 0.6 3.9故桩的计算宽度b]=0.9x4.33x0.94x0.3=1.09911换算多层土的m值弹性桩1】>三，m为地面以卜.01范围内的系数。=2（d+1）=2x（0.3+1）=2.6m在局部冲刷线以下土层范围内有两层土，但因uh=m2,均为60000kPa/m2,则m不需要换算,m=in1=60000kPa/m2o则in=k-m=0.91X60000=56400kPa/m2桩-土的变形系数aEl=0.67EhI=0.67x3x107xx0.34=7.99x104

mb56400x1.099八心a=5—1=5 =0.95VElV79900桩在最大冲刷线以下深度20m,则其计算长度：h=cdi=095X20=19m>2.5m属于弹性桩，按弹性桩计算.计算桩顶刚度系数Q］、必、0、APi=.一」一—（注：《基础工程》4-37）1。+牛1式中：该承台为低桩承台10=0h=20m钻孔灌注桩季=0.5持力层为密实的砾类土，查表可知=56400C。=moh=564OOx2O=l.128x106心”（注：《基础工程》4-3）持力层为密实卵石土土其等代内摩擦角为：hxtan—=20xtan9=3.24故取%=弋”=8.04m2=2.05xl05=2.57EIA=itx0.152=2.05xl05=2.57EIP1~0+0.5x20 10.07x3xl071.128xl06x8.04桩的换算深度：h=oil=0.95x20=19111(>4m)取h=4m低桩承台lo=0查《基础工程》附表17.18.19得2q=1.06423/m=0.98545久=1.48375p2= =0.953X1.06423EI=0.912EIp3=<Z2EI^=0.952X0.98545EI=0.889EI(注：《基础工程》4-39d)P4=网％=0.95x1.4837更I=L41EI计算承台底而中心处的位移a。、b。、pQNN_Ni=l100668994_326.42'120x2.57EI一El（注：《基础工程》4-44）np4+ =120xl.41EI+2.57EIxl20xl=477.6EIX=1np2=120x0.912EI=109.44EInp3=120x0.889EI=106.68EI1啊+必£才H+1W3Mzv-A HJ 。。-/ n\nq+Qif"-n2p32\ i=l)（注：《基础工程》4-48）（注：《基础工程》（注：《基础工程》4-48）（注：《基础工程》4-49）109.44EIx477.6EI-106.682E312167.84Eln "应+np3H=―1 厂""^―二1必nP4+PlY^-HR\ 1=1_(109.44x50863293+106.68x300Z768)EI- 109.44EIx477.6EI-106.682E3I3143.99EI计算各桩桩顶所受作用力Q、Mxpx= =Pi(bo+Vo)=2-57EIxLtFx—kEIEI_120895kN一'46S85kN16784 14399Qx=p2aQ-p3flQ=0.912EIx―:—-0.889EIx——=25.060EI EI143.99 167.84Mi=PA-p3aQ=1.41EIx 0.889EIx =53.82由mEI EI校核：nQ=120x25.06=3007.2kN却£H=3007.768kNn£状+1皿=60x(120895-468.85)x1+120x53.82i=l=508644kN•ma£M=50863293kN•mn=60x(120895+46&85)=10066^« =100668994kNi=l ~符合规范要求。三、桩基础强度验算1.验算单桩轴向承载力按土的支承力确定单桩轴向允许承载力(经验公式法)单桩轴向允许承载力：Ng+?<回其中Ngx：单桩最大承载力，取1208.95kNG:为整个桩重，取G=30x20x '°3=42.41kN,则有4[P]=7UErixli+她aQ%]+k2/2(h-3)}Li=l采用旋挖钻进成孔，则U=兀X(0.3+0.3)=1.8位II；第一层土为中密卵石土I】=lm,ri=20QnPa；第二层土为密实卵石土 13=19m,r2=30QnPa由于%=2%3=6667,旦装底部不透水，则4=0.72%=°・%3=L67,则取叫=0.6A乃"7X0.32 ，A= = =0.07nr4 4由于基底为密实砂砾，则查表有[a0]=100QnPa虹=6.0/2=lx2°+19x22=21920h=20m代入有:Nf+—=120895+05x30x20x-x3.14x(03)2=1230155kNmax2 4代入有:[P]=0.5xl.88x(lx200+19x300)+0.72x0.6x0.07x[1000+6x21.9x(20-3)]=231619kN>Nh=123Q55kN即有该单桩的轴向承载力满足要求。2、桩内力及位移计算M°=M,+0二53.82kN.mQo=Qi=25.06kN与=1{=1208.95kN3、计算最大冲刷线以下深度Z处桩截面上的弯矩％及水平压应力b„M2=^4x+M0Bm

a=a^-aX-BzZ=aZh=ahAnBgMoBmMz(kn.m)00401053.8253.820.21052630.240196960.998065.19559753.7155958.911190.42105260.440377390.986179.95515153.0756763.030820.63157890.640539380.9586114.2282851.5923965.820670.84210530.840645610.9132417.0305149.1505866.181091.0526316140723050.8508919.073345.794964.86821.26315791.240761830.7741520.0962741.6647561.761031.89473681.840684880.4988918.0664126.8502644.916672.1052632240614130.4065816.200121.8821438.08224内力汇总表表1.3

704、桩顶纵向水平位移验算桩顶的水平位移和水平位移转角:查附表1,得X*=2044066查附表5,得=1.62100犯=岛入+噩B,25.06 53.82= 5 Tx2.044066+ s tx162100=1.96nin <6mm0.953x7.99xlO4 0.95-x7.99x104虹果』+性7B0a-El胡aEl查附表2,得^=-162100查附表6,得B广T7505825.06 53.82%=—— x(—1.62100)+ x(—1.75058)0.952x7.99xlO4 0.95x7.99xlO4=-1.8xl0~3radQ1J25.06x0八Xq= = =03EI3EIQI；25.06x0八x=W= =02EI 2El桩顶纵向水平位移：X]=确+£1。+Xq+、1=（1.96+0.59x2）x10-3=3.14mm水平位移容许值：[A]=0.5^2=70inm3.14mm<[△]=70mni,所以桩顶纵向水平位移符合要求5、桩身截面配筋的验算（1）配筋的计算最大弯矩截面在Z=0.8m处，此处设计的最大弯矩为Mj=66.1殴N・m恒载安全系数12,活载安全系数14,最大承载力：1 172N）=（4427.157--x3.14x—-x2.4x25）xl.2=50931kN由截面强度计算公式得N,〈KAp+RgCur2Nj 《KBr'+RgDugr，取以上两式的临界状态分析，整理得K、，Br-A（曜）

LL— X RgC（7/eo）-Dgr现拟定采用C20混凝土，HRB钢筋，R,=llMPa,Rg=340MPa3、计算偏心距增大系数%=MjNj=1627.74/527352=309mm因cdi=4m,故桩的计算长度 Ip=0.5x4/0.417=4.8mm长细比lp/d=4800/1200=4<7,可不考虑纵向弯曲对偏心距的影响，取〃=1。、计算受压区高度系数7/eo=lx309=30ftmnr=d/2=120(/2=60Qnni设g=09,贝'Jr=gr=0.9x600=54(111111oKvB—"。)LL— A AC(；7eo)-Dgr11 60(B-32(A 660B—152/34032CC-540D"1O88GCO-1836(D)=1lxAx60(f+x340xC/zx6002=396000(A+122400000X1受压区高度系数&计算表 表1.5gABCDNuNjNJNj0.621.554806666061391.73870.0042544375093.11.1480.631.586806666067391.71030.0049350855093.10.9980.641.6188066610.73731.67630.0057252645093.11030.651.6508066510.80801.63430.00675471.85093.11.074由计算表可知，当&=0.64时，计算纵向力1电与设计值Nj之比较为合理，故取£=0.64,0=000572为