桥梁地基与基础结构设计.docx
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桥梁地基与基础结构设计
桥梁地基与基础结构计算书
孟明新25120102201554
结构设计说明
上部结构为多跨简支梁体系，跨径为4x20m，箱形截面，上部结构自重110kN/m，设计荷载为公路一级，重要性系数1.0。
桥面行车道宽度7m（2车道），两边各0.75m人行道。
地基土的比例系数m＝10000kN/m4。
本墩柱为双柱式（直径1.5m，C30），采用桩柱式或多排桩承台基础，嵌岩桩，桩径1.2m，单桩承载力7000kN；嵌岩桩，桩径1.8m，单桩承载力17000kN。
标高如下：
桥墩到承台面9m，承台高1.8m，承台底面（标高为水位以下2m）到局部冲刷线7m，局部冲刷线以下（嵌入基岩1.5m）15.5m。
两双柱墩中心距离3m。
水平力取汽车制动力；单桩承载力要承担上部结构自重加桥墩。
要计算内容：
1、荷载计算，要取标准组合；（记得要进行偏心布置以得到桥墩的最大竖向荷载）
2、进行基础选型，验算单桩承载力；
3、桩的计算长度，对于有承台的桩，取k＝0.7，长度为冲刷线以上加上4/a;对于桩柱式，取k＝1.0；
4、桥墩的计算长度：
对于有承台的墩，取k＝0.7；对于桩柱式，取k＝1.0；
5、对桥墩和系梁、承台进行配筋计算。
一、荷载计算确定
（一）水平荷载的确定
1.地震力按7度考虑，计算如下：
X号桥墩（两个墩柱）受到的地震力为：
；
重要性修正系数
场地系数
，阻尼调整系数
，
地震动加速度A=0.15g（7度设防），
桥墩基本周期：
，
（从使用阶段结构重力支承反力求和）,
，
，
由于是两个柱，则：
；
查抗震规范25页二类场地土，由T＝0.42s，
得加速度反应谱S：
每个墩柱受到地震水平力为921/2＝460.5KN
2.汽车制动力按汽车活载的0.1计算，桥梁每跨20m，去计算长度19.5m。
则每个墩柱受到的水平力为：
按规范规定，公路一级的制动力不得小于165KN，
取每个墩柱受到的水平力为：
165kN。
由于地震水平力远大于汽车制动力，故本计算不考虑汽车制动力参与计算，仅考虑地震效应组合。
（二）设计荷载计算
（1）上部结构传到该桥墩每个墩柱的重力标准值：
2200/2=1100KN，
（2）上部结构传到该桥墩每个墩柱的汽车荷载标准值：
公路一级荷载：
均布荷载q=10.5KN/m
集中荷载
单面荷载作用下:
双空双列汽车荷载：
上部结构上部结构传到该桥墩每个墩柱的汽车荷载标准值：
500/2=250KN
（3）桥墩重力：
（4）承台重量（承台尺寸：
5.7mx9m）：
，纵向水平地震力：
460.5kN
则：
1.作用在承台顶面中心处的设计荷载为：
2.作用在承台底面中心处的设计荷载为：
二、桥墩计算
直径1.5m高9m桥墩，估算钢筋后，配置58根HRB335直径28钢筋，配筋率为2.02%。
1.任务类型:
截面验算
-------------------------------------------------------------------------------
截面高度:
1.5m
构件计算长度:
18.0m
-------------------------------------------------------------------------------荷载信息:
荷载类型:
轴力（KN）剪力（KN）弯矩（KN-m）
结构重力1747.4460.54144.5
汽车冲击系数:
0.0
-------------------------------------------------------------------------------
计算信息:
钢筋混凝土截面承载能力极限状态荷载组合I
-------------------------------------------------------------------------------
计算结果:
荷载组合结果:
内力最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩
轴力2.1e+031.75e+032.1e+031.75e+032.1e+031.75e+03
剪力553461553461553461
弯矩4.97e+034.14e+034.97e+034.14e+034.97e+034.14e+03
-------------------------------------------------------------------------------承载能力极限状态荷载组合I强度验算结果:
●最大轴力强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=2.1e+03KN,Qj=553KN,Mj=4.97e+03KN-m
截面抗力:
NR=2.65e+03KN>=Nj=2.1e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=3.53e-03m**2<实际配筋面积Ag=3.57e-02m**2（满足）
●最小轴力强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=1.75e+03KN,Qj=461KN,Mj=4.14e+03KN-m
截面抗力:
NR=2.65e+03KN>=Nj=1.75e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=3.53e-03m**2<实际配筋面积Ag=3.57e-02m**2（满足）
●最大弯矩强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=2.1e+03KN,Qj=553KN,Mj=4.97e+03KN-m
截面抗力:
NR=2.65e+03KN>=Nj=2.1e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=3.53e-03m**2<实际配筋面积Ag=3.57e-02m**2（满足）
●最小弯矩强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=1.75e+03KN,Qj=461KN,Mj=4.14e+03KN-m
截面抗力:
NR=2.65e+03KN>=Nj=1.75e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=3.53e-03m**2<实际配筋面积Ag=3.57e-02m**2（满足）
-------------------------------------------------------------------------------
计算信息:
钢筋混凝土截面正常使用极限状态荷载组合I
-------------------------------------------------------------------------------
计算结果:
正常使用极限状态荷载组合I抗裂性验算:
上缘
下缘
长期荷载弯矩:
M=4.14e+03KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=4.14e+03KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=0.0mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
上缘抗裂性验算满足
长期荷载弯矩:
M=4.14e+03KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=4.14e+03KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=0.118mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
下缘抗裂性验算满足
-------------------------------------------------------------------------------计算信息:
钢筋混凝土截面正常使用极限状态荷载组合II
-------------------------------------------------------------------------------计算结果:
正常使用极限状态荷载组合II抗裂性验算:
上缘
下缘
长期荷载弯矩:
M=4.14e+03KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=4.14e+03KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=0.0mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
上缘抗裂性验算满足
长期荷载弯矩:
M=4.14e+03KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=4.14e+03KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=0.118mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
下缘抗裂性验算满足
-------------------------------------------------------------------------------计算成功完成
三、单桩承载力计算
-------------------------------------------------------------------------------数据:
桩类型:
嵌岩桩
桩截面周长:
3.768m,桩截面面积:
1.130m*m
岩石特征:
抗压强度Ra=9000.00KPa,桩嵌入岩石深度h=1.500m,系数C1=0.500,C2=0.040
-------------------------------------------------------------------------------计算结果:
容许承载力:
[P]=7119.7KN
-------------------------------------------------------------------------------计算成功完成
四、弹性多排弹性基础计算
由于弯矩较大，采用6根直径1.2m的钻孔桩。
：
桩的变形系数：
，
，
，
；
，按照弹性桩基础计算。
（小于2.5，按照刚性桩基础计算）
，按照弹性桩基础计算。
（小于2.5，按照刚性桩基础计算）
-------------------------------------------------------------------------------计算类别:
多排弹性基础计算
-------------------------------------------------------------------------------输入数据:
h=15.500m,lo=17.000m
=0.362,m=10000.000,Co=4901000.000,Ao=1.130m*m,EA=27100000.000KN,EI=2448000.000KN-m*m
外力P=2504.5KN,H=460.5KN,M=4973.4KN-m
基底嵌入岩石层
桩排信息:
桩排号桩坐标桩数
1-3.3002
20.0002
33.3002
-------------------------------------------------------------------------------承台刚度信息:
承台单位竖向位移时,桩顶竖向反力合计=4.348e+006KN
承台单位水平位移时,桩顶水平反力合计=1.660e+004KN
承台单位水平位移时,桩顶反弯矩合计=-1.814e+005KN-m
承台单位转角时,桩柱顶反弯矩合计=3.423e+007KN-m
承台位移计算结果:
承台竖向位移=0.0006m,水平位移=0.0311m,转角位移=0.0003弧度
各单桩桩顶内力及地面处的内力列表
桩号X坐标NQMMoQo
1-3.3-324.776.8-803.8500.976.8
20.0417.476.8-803.8500.976.8
33.31159.676.8-803.8500.976.8
单桩效应输出
地面处桩柱弯矩:
Mo=500.9KN-m,剪力Ho=76.8KN
桩柱顶弯矩:
Ma=-803.8KN-m
地面处桩柱变位:
水平位移=0.0041m,转角=-0.0014弧度
桩柱底弯矩:
Mh=-129.9KN-m
坐标位移弯矩剪力土应力
0.000.0041500.976.80.0
-0.780.0031556.060.924.0
-1.550.0022590.125.334.7
-2.330.0015593.5-16.735.5
-3.100.0010565.2-55.629.8
-3.880.0005510.0-86.420.6
-4.650.0002435.7-103.910.7
-5.420.0000351.7-111.01.8
-6.20-0.0001266.2-108.7-4.7
-6.98-0.0001184.8-100.5-8.4
-7.75-0.0001110.5-89.7-9.5
-8.53-0.000146.7-79.8-8.1
-9.30-0.0001-11.0-72.2-5.3
-10.08-0.0000-65.3-67.7-2.7
-10.85-0.0000-116.7-66.1-0.6
-11.630.0000-129.9-65.70.0
-12.400.0000-129.9-65.70.0
-13.180.0000-129.9-65.70.0
-13.950.0000-129.9-65.70.0
-14.730.0000-129.9-65.70.0
-15.500.0000-129.9-65.70.0
-------------------------------------------------------------------------------计算成功完成
规范：
墩顶水平位移不应超过
，l为计算跨经；地面处桩身截面水平位移最大值不超过6mm。
由以上计算可知，地面处桩身截面水平位移最大值为4mm，满足要求。
受力最大桩顶为竖向力1159.6kN，
桩自重的0.5倍：
单桩承载力:
[P]=7119.7KN>1159.6+813=1972.6kN，满足要求。
3.桩配筋计算
桩的计算长度：
；
由多排弹性基础计算得知，单桩最大弯矩：
500.9KNm；最大轴力：
1159.6kN；最大剪力76.8KN.
直径1.2m桩，估算钢筋后，配置20根HRB335直径28钢筋，配筋率为1.08%。
任务类型:
截面验算
-------------------------------------------------------------------------------截面高度:
1.2m
构件计算长度:
19.6m
-------------------------------------------------------------------------------荷载信息:
荷载类型:
轴力（KN）剪力（KN）弯矩（KN-m）
结构重力1.16e+0376.8501
汽车冲击系数:
0.0
-------------------------------------------------------------------------------计算信息:
钢筋混凝土截面承载能力极限状态荷载组合I
-------------------------------------------------------------------------------计算结果:
荷载组合结果:
内力最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩
轴力1.39e+031.16e+031.39e+031.16e+031.39e+031.16e+03
剪力92.276.892.276.892.276.8
弯矩601501601501601501
-------------------------------------------------------------------------------承载能力极限状态荷载组合I强度验算结果:
●最大轴力强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=1.39e+03KN,Qj=92.2KN,Mj=601KN-m
截面抗力:
NR=4.38e+03KN>=Nj=1.39e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=2.26e-03m**2<实际配筋面积Ag=1.23e-02m**2（满足）
●最小轴力强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=1.16e+03KN,Qj=76.8KN,Mj=501KN-m
截面抗力:
NR=4.38e+03KN>=Nj=1.16e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=2.26e-03m**2<实际配筋面积Ag=1.23e-02m**2（满足）
●最大弯矩强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=1.39e+03KN,Qj=92.2KN,Mj=601KN-m
截面抗力:
NR=4.38e+03KN>=Nj=1.39e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=2.26e-03m**2<实际配筋面积Ag=1.23e-02m**2（满足）
●最小弯矩强度验算
截面受力性质:
下拉偏压
内力描述:
Nj=1.16e+03KN,Qj=76.8KN,Mj=501KN-m
截面抗力:
NR=4.38e+03KN>=Nj=1.16e+03KN（满足）
最小配筋面积Agmin=2.26e-03m**2<实际配筋面积Ag=1.23e-02m**2（满足）
-------------------------------------------------------------------------------计算信息:
钢筋混凝土截面正常使用极限状态荷载组合I
-------------------------------------------------------------------------------计算结果:
正常使用极限状态荷载组合I抗裂性验算:
上缘
下缘
长期荷载弯矩:
M=501KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=501KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=0.0mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
上缘抗裂性验算满足
长期荷载弯矩:
M=501KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=501KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=5.37e-02mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
下缘抗裂性验算满足
-------------------------------------------------------------------------------计算信息:
钢筋混凝土截面正常使用极限状态荷载组合II
-------------------------------------------------------------------------------计算结果:
正常使用极限状态荷载组合II抗裂性验算:
上缘
下缘
长期荷载弯矩:
M=501KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=501KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=0.0mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
上缘抗裂性验算满足
长期荷载弯矩:
M=501KN-m
全部使用荷载弯矩:
Mo=501KN-m
长期荷载裂缝宽度:
d_f=5.37e-02mm
容许裂缝宽度:
d_fo=0.2mm
下缘抗裂性验算满足
五、承台计算
估算钢筋：
承台上下部均配置HRB335级28@80钢筋，下排钢筋中心至承台底部16cm，上排钢筋中心至承台顶部8cm。
受力最大桩顶为竖向力1159.6kN.
1.承台短悬臂承载力验算：
1）撑杆的抗压承载力：
；
；
；
，
满足要求；
，
满足要求；
2）系杆抗拉承载力验算：
，
满足要求。
2.承台斜截面抗剪承载力计算
，
满足要求。
3.承台冲切承载力计算
1）桥墩向下冲切承载力验算：
，
，
满足要求。
2）边桩、角桩向上冲切承载力验算：
角桩：
；
，
满足要求。
边桩：
满足要求
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