桥梁基础设计.docx

1、桥梁基础设计桥梁基础设计一、 设计资料1、 地址及水文河床土质：从地面(河床)至标高 32.5m为软塑粘土，以下为密实粗砂，深度达 30m河床 标高为40.5m, 般冲刷线标高为38.5m，最大冲刷线为35.2m,常水位42.5m。2、 土质指标表1 土质指标类型地基系数m(KN/m)极限摩阻力t (KPa)内摩擦角容重丫(KN/m)软塑粘土8 X 1034020 12密实粗砂25 X 10312038 123 、桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0mX 4.5mx 2.0m。拟定采用四根桩，设计直径1.0m。桩身混凝土用20号,其受压弹性模量Eh =2.6 104MPa。4 、荷载情况上部为等

2、跨25m的预应力梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵桥向荷载为：恒载及一孔活载时：恒载及二孔活载时：ZN0 =6498.2KN桩(直径1.0m)自重每延米为：兀疋1 0 2q 15 =：11.78KN /m (已扣除浮力)4故，作用在承台底面中心的荷载力为：ZN =5659.4 (7.0 4.5 2.0 25) =7234.4KNZH =298.8KNiM =3847.7 298.8 2.0 =4445.3KN m恒载及二孔活载时：EN =64982 + (7.0汉4.5汇2.0汉25 = 8073.2KN。桩基础采用冲抓锥钻孔灌注桩基础， 为摩擦桩。二、单桩容许承载力的确定根据公路桥涵地基与基础设

3、计规范中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反算桩 的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为 h, 般冲刷线以下深度为h3。贝1Nh =P=丄山1宀 mA6 k2 2也 -3)2当两跨活载时：Nh = 8073.2 3.3 11.78 - 11.78h (KN)4 2计算P时取以下数据：桩的设计桩径 1.0m , 冲抓锥成孔直径为 1.15m , 桩周 兀 X1 2U =二 1.15 = 3.61m， A 0.485m ， = 0.70, m = 0.9, K2 = 6.0,4匚0 =550KPa, 2=12KN/m2(已扣除浮力)，-40KPa，.2=120KPa。1P 3.61 2.7 40

4、(h-2.7) 120 0.70 0.9 0.785 550 6.0 12 (h 3.3-3)二 Nh =2057.17 5.89二 h=8.78m现取h=9m桩底标高为26.2m。桩的轴向承载力符合要求。具体见如图所示。桩顶及最大冲刷线处荷载 R、Qi、Mi及P。、Q。、Mo的计算、参数计算、桩的计算宽度b1K0 K d =0.9 (d 1)K =0.9 1 1 K =1.8Kmb1=5_ . EI ；m1h1 m2 2h1 h2 h23 38 10 2.7 25 10 2 2.7 1.3 1.3-0.67Eh40.0491m464hm3 3= 17.25 10 KN /m= 0.67 2.

5、6 107 KN /m24217.25 1 03 1.38,0.67汇2.607 90491二 0.489m 桩在最大冲刷线以下深度h=9m其计算长度则为:h = = 0.489 9 = 4.401 2.5故按弹性桩计算3、桩顶刚度系数匚2、J、6值计算疋 1 nd2 2lo =3.3m;h =9m; ； A 0.785m243 5 3C0 =10m0 =10 25 10 =2.5 10 KN /m按桩中心距计算面积，故取A。 2.5 4.91m241I 39 d1 =10 3h 1 2 + 1 0.785x2.6x107 2.5x105 x4.91AEh5=8.355 10 =0.977EI

6、已知：h - : h =0.489 9 =4.401 4,取用 4l0 - - l0 =0.489 3.3 =1.614查附表 17、18、19得：Xq =0.262564； xm =0.448403； m = 1.063181 r 2 二:3EIxq =0.031EI2k Elx m =0.107 Elt 4 fEI m 7520EI4、计算承台底面原点O处位移a0、b0、一：0 N 7234.4 1851.420 一 n 二1 一 4 0.977EI 一 EImn J J X： =4 0.50EI 0.977EI 4 1.252 = 8.185EIn 4 0.031EI =0.124EIn

7、 4 0.107EI 7.429EI2 . 2 2Z 2 =(0.429EI ) =0.184(EI )校核nQj=4 74.7 =298.8KN H =298.8KN XiR nM i =2 2810.87 -806.33 1.25 4 -141.50i 4= 4445.3KNm 八 M = 4445.3KNmZ nP =2工(2810.87+806.33 )=7234.4KN =P = 7234.4KNi 4:：:三计算最大冲刷线处桩身 弯矩M 0,水平力Q0及轴向力P0M 二Mi Qil。- -141.50 74.7 3.3 =105.00KNmQo =74.7KNPo =2810.87

8、 0.785 3.3 15 =2849.73KN四、最大弯矩Mmax及最大弯矩位置Zmax的计算.桩顶纵向水平位移X1 = 2.644 1.027 12.3 1.042 -0.897 10= 15.43 10 15.43mm水平位移容许值： =0.5.25 =2.5cm，符合要求。六、桩身截面配筋的计算一配筋的计算最大弯矩截面在Z =2.132处，次处设计最大弯矩 为M j =207.06KNm1 1设计最大弯矩为 Nj =2849.73 2.132 11.78 -40 3.61 2.132 2708.36KNj 2 2由截面强度的计算公式Njyb 2-一 RaArcNjy-RgClr2sV/

9、 b f r 3-一 RaBrc丄 RgD3s取以上两式的临界状态 分析，整理得:l 上 Br-A e。 Rg C e -Dgr= 240 MPa现拟定采用20号混凝土，I级钢筋，Ra =11MPa，Rg1计算偏心距增大系数M j 207.06e0 76.5mmN j 2708.39因 a h =4.401 4.0,故桩的计算长度 Ip =0.53.3 +上1= 5.740mm p 847 -0.000885317X1032708 疋 10r 1.963 :0.972.61580.3865 23690 0.6590 0.0(27265761 032708032.1270.982.64240.3

10、717 24012 0.6339 0.0(735336328汉 1032708 汉 102.3360.99 :2.66850.3566 24324 0.6i094 0.0134357067 032708 02.609 11.00 :.6943 0.3413 2.4627 0.5856 0.02163738061 032708 江 102.976由计算表可见，当E =0.97时，计算纵向力Nu与设计值Nj之比较为合理，故取E =0.97 ,卩=0.002726为计算值。3、计算所需纵向钢筋的截面积Ag - ：r2 =0.002726 二 500 2 = 2141mm：现选用10 18， Ag =

11、 25.45cm2，布置如图2土净保护层20c =60 50mm - 25mm,纵向钢筋间净2256mm80mm馳 倒筋布賈示意和尺寸单位；cm）二 对截面进行强度复核长细比b =5.740 ：7，故纵向弯曲系数 =1。dd 2混凝土截面积为Ah - 785398mm2,实际纵向钢筋面积Ag= 2545mm2，,4g则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为.-RaAh Rg Agc S(1 1 、=1 0.95 11 785398 240 2545V1.25 1.25 丿-7030.137KN Nj =2708 KN2、在弯矩作用平面内BgRgrARa CiRgB 11 D 0.01296 0.9

12、240500A 11 C 0.01296 2405500 B 1327.95D -11A 3.110C同样采用试算法可得，当上=0.98时,eA78.99mm,与设计的e。= 76.5mm 很接近，故取上=0.98为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为肌二丄RaAr2 RgCr2c s工095 11 2.6424 500 2 095 240 2.3690 0.007353 500 21.251.25=6327.73 KN Nj =2708KNy yMu =RaBr3D切2Rgc s二095 11 0.3717 500 3 095 240 0.6339 0.007353 500 2 七、承台结1.

13、251.25= 484.07KNm M j =207.06KNm桩截面符合强度要求。构设计计算-Lioo l： 筠Q LiQQ-图承台（见图3）的有效高度为：3桩承台计算图（尺寸单位： cm）h 二 200 - 20 - 3 二 177cm1、承台受冲切验算桩边冲切，计算冲跨比:计算冲切系数:取:hp =1.0,则:满足要求aoxhoa0yho= 100 =0.565177250.14V： 0.2, 取 0.2177084 1.098局x 0.2 0.565 0.20.84 0.840.84心 0.2 二 0.2 0.2 =2.1002 5x be aoy he + ax 阳hp ft ho=

14、2 0.565 1 0.25 2.100 2 1.5 丨 1.0 1100 1.77= 32371.04KN 2810.87KNa1x = 100cm； a“ = 25cm，所以，仪=0.565；桩向上冲切，g = c2 = 150cm；1y -0.2,计算冲切系数：0.560.560.732 入x 0.2 0.565 0.20.56 0.56 d = =1.400 心 0.2 0.2 0.2取:hp =1.0,所以:- Jy ”z 丄 a1x Xx-c2 + 2丿+ 1yG +1(8.20.152 444.33 =140.69kN *m8(2) 假设抽垫木时，先抽空的回填部位已经压实变成支点

15、，此时，沉井的井壁支承在三点上，如下图所示：川I川II川川川川川1|皿丽川0.51支座弯矩：1 pM 支 142.05 0.5 8.2 = -298.48kN *m8跨中弯矩：2M中二 0.07 142.05 0.5 8.2 i； =167.15(3) 配筋计算L/H =8.2/10.1 ： 2，按深梁进行计算，根据钢筋混凝土结构构件设计规范计算如下:L As,min = 0.2% 汇 1000汇 400 = 800mm选用 1016, As =2011mm22.刃脚内侧竖向钢筋计算600mm进行计算，计算简图如下按沉井已部分入土的情况进行计算，刃脚内侧切入土中P-K-I:i取仝-30 （砂垫

16、层内摩擦角）进 行计算a = 600mm,b 二 300mm, c = 300mm600 o:二 arcta n 63300（1） 水平作用力计算井壁单位宽度重量设计值： gs =142.05kN / m土的反力：R =gs 二乂 V2 =204.15kN/m1 2RR-；c b,；二=2b 2c1 1 2RRb142.05 0.3V?b =b工47kN/m2 2 b 2cb 2c0.3 2 0.3H =V2ta n： - - 47.35 tan 63 -30 =30.75kN/m(2)内力计算及配筋1 )刃脚跟部C-C截面的弯矩计算及配筋 计算时，略去刃脚自重和井壁摩阻力2 2Mc aH 0

17、.6 30.75 =12.3kN /m33h = 555mm, b = 1000mm= 0.00416M 12.3 106:fcbh2 _1.0 9.6 1000 5552=1 - 1 -2： s =0.004172 2As 二 bhbrfc/ fy = 74.1mm : A,min = 0.2% 1000 600 = 1200mm按构造配筋，选用 8：14,As = 1231mm22）凹槽下口 D-D截面弯矩计算及配筋,2 , 2M D a 0.9 H 0.6 0.9 30.75 = 39.98kN/m33h0 = 355mm, b = 1000mm39.98 0621.0 9.6 1000 355=1 - 1匚2s = 0-0336代=6务 fc/ fy =381.7mm2 代口山=0.2%汉1000汇 400 = 800mm2按构造配筋，选用 614, As = 923mm2六、井壁水平框架的内力计算及配筋采用公式法计算沉井平面框架的内力，本设计为一单孔矩形沉井，荷载及弯矩分布见下图三三二三三三三三三三mm1 2 1 + P2aMa=Mb=Mc=Md ql12 1 +g1 2