天橋樁基設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、設(shè)計(jì)計(jì)算書一、 設(shè)計(jì)資料1、 地址及水文河床土質(zhì)：從地面（河床）至標(biāo)高32.5m為軟塑土粘，以下為密實(shí)粗砂，深度達(dá)30m；是；水文：地面（河床）標(biāo)高為40.5m，一般沖刷線標(biāo)高為38.5m，最大沖刷線為35.2m，常水位42.5m。2、 土質(zhì)指標(biāo)表1類型地基系數(shù)m(KN/m)極限摩阻力(KPa)內(nèi)摩擦角容重（扣除浮力）（KN/m）軟粘土8×4216°12密實(shí)粗砂25×12034°123、 樁、承臺(tái)尺寸與材料承臺(tái)尺寸：7.0m×5.8m×2.0m擬定采用四根樁，設(shè)計(jì)直徑1.2m。樁身及承臺(tái)混凝土用20號，其受壓彈性模量=2.6×

2、;MPa。4、 荷載情況上部為等跨25m的預(yù)應(yīng)力梁橋，混凝土橋墩，承臺(tái)頂面上綜橋向荷載為：恒載及活載時(shí)：=6103.4KN =310.25KN =4123.6KNm恒載及二孔活載時(shí)：=6503.24KN樁（直徑1.2m）自重每延米為：q=16.96KN/m（已扣除浮力）故，作用在承臺(tái)底面中心的荷載為：=6103.4+（7.0×5.8×2.0×25）=8133.4KN=310.25KN =4123.6+310.25×2.0=4744.1KNm恒載及二孔活載是：=6503.24+（7.0×5.8×2.0×25）=8533.24K

3、N則擬定樁基礎(chǔ)采用沖抓錐鉆孔灌注樁基礎(chǔ)庫，為摩擦樁。二、單樁容許承載力的確定根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中確定單樁容許承載力的經(jīng)驗(yàn)公式，初步反算樁的長度，設(shè)該樁埋入最大沖刷線以下深度為h，一般沖刷線以下深度為h，則：當(dāng)兩跨活載時(shí)：=8533.24+(38.5-35.2)×16.69+0.5×16.96=2189.28+8.48h（KN）計(jì)算P時(shí)取以下數(shù)據(jù)：樁的設(shè)計(jì)樁徑1.2m，沖抓錐成孔直徑為1.35m，樁周長和面積為U=×1.35=4.24m A= =0.70 =0.9 =6.0 =550KPa =KN/m2（已扣除浮力），=40KPa =120KPaP=21

4、89.28+8.48h解得h=7.53m現(xiàn)取h=8m，樁底標(biāo)高為27.2m。樁的軸向承載力符合要求。具體見下圖三、樁頂最大沖刷線處荷載Pi、Qi、Mi及P0、Qi、Mi的計(jì)算（一）、參數(shù)計(jì)算1、樁的計(jì)算寬度b1b1=K0KfKd Kf=0.9 K0=1+ d=1.2m故，b1=0.9又，L1=3.4-1.2=2.2m h1=3(d+1)=6.6m n=2 b=0.6m又有L1=2.2<0.6h1=3.96故，K= b+所以，b1=1.98×0.822=1.6282、樁的變形系數(shù)最大沖刷線以下hm=2(d+1)=2×2.2=4.4 h1=2.7 h3=4.4-2.7=1

5、.7 m=18.60×103KN/m3E=Eh=0.67×2.6×107KN/m2I=0.1018m4則， =0.443m-1樁在最大沖刷線以下深度h=8m,其換算深度為：=0.443×8=3.544m(>2.5m)故按彈性樁計(jì)算。3、樁頂剛度系數(shù)1、2、3、4值計(jì)算L0=3.3m h=8m = A=1.131m2 C0=8m0=8×18.60×103=1.48×105KN/m3按樁中心距計(jì)算面積，故取A0=×3.42=9.07m2=1.007×106=0.573EI又已知： =h=0.443

6、15;8=3.544m=0.443×3.3=1.462m由和查附表17、18、19并用雙內(nèi)插法得：xQ=0.29193 ； xM=0.47762；=1.092892=0.025EI3=0.094EI4=0.484EI5、 計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)O處位移a0、b0、0 b0=4×0.484EI+0.573EI×4×1.72=8.560EIn2=4×0.025EI=0.1EIn3=4×0.094EI=0.376EI(n3)2=(0.376EI)2=0.135(EI)2 = （二）計(jì)算作用在每根樁頂上的作用力Pi、Qi、Mi豎向力Pi=水平力Qi

7、=0.025EI×=77.52KN彎矩Mi=0.484EI=-183.55KNm校核nQi=4×77.52=310.08KNKN 校核正確=2×（2838.6-1228.10）×1.7+4（-183.55）=4741.50KNm =4744.1 KNm 校核正確2×(2838.6+1228.10)=8133.4KN 校核正確(三)計(jì)算最大沖刷線處樁身彎矩M0，水平力Q0及軸向力P0M0=Mi+Qil0=-183.55+77.52×3.3=72.26KNmQ0=77.52KNP0=2838.60+1.131×3.3×

8、15=2894.58KN四、最大彎矩Mmax及最大彎矩位置Zmax的計(jì)算（按公路橋梁鉆孔樁計(jì)算手冊中介紹的方法）=0.442 =0.442×8=3.544<4m則 =mh=3.544m3.5m 則按h=3.5m查附表m-5y=1.1時(shí)，lm=0.4090.705在其間，則為最大彎矩再由 查附表m-3，4得=0.754KNm =0.817KNmMmax=KNm最大沖刷線到最大彎矩處的距離為：五、樁頂縱向水平位移驗(yàn)算 樁在最大沖刷線處水平位移xo和轉(zhuǎn)角o:由Z=0, h=3.544 m4 m，取4.0。查附表1，2，5，6，得Ax=2.49636 BX =1.63902 A=1.6

9、3902 B=1.75669 =1.596×10-3m=1.596mm6mm（符合規(guī)范要求 ）=5.268×10-4radmM=-183.55 kN·mxM= m樁頂縱向水平位移 X1 = Xoolo+ XQ+Xm =1.596×10-3+5.268×10-4×3.3 +5.239×10-45.637×10-4 =3.29×10-3m=3.29mm水平位移容許值=0.5=2.5cm=25mm 符合規(guī)范要求。六、 樁身截面配筋的計(jì)算（一）配筋計(jì)算最大彎矩截面在Z=2.48m處，此處設(shè)計(jì)最大彎矩為Mj=190

10、.98KNm設(shè)計(jì)最大軸向力為Nj=2894.58+0.5×2.48×16.96-40×4.24×2.48×0.5=2705.31KN采用等效鋼環(huán)法：取以上兩式的臨界狀態(tài)分析，整理得：現(xiàn)擬定采用20號混凝土，I級鋼筋，=9.2MPa，=195MPa 1、 計(jì)算偏心距增大系數(shù)eo=70.6mm又=3.544<4.0,故長細(xì)比，可不考慮縱向彎曲對偏心距的影響，取=1。2、 計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)， 鋼筋保護(hù)層厚度為50mm設(shè)g=0.9,則rg=gr=0.9×600=540mm ag=rrg=60mm =,= = =2517120A+533

11、52000C現(xiàn)采用試算法列表計(jì)算（見表2）表2 受壓區(qū)高度系數(shù) 計(jì)算表 A B C DNu(×103kN)Nj(×10kN)Nu/Nj1.012.71110.33122.49210.5411-0.00270426464.62705.352.391.022.72760.32082.52070.5395-0.00003676860.72705.352.541.032.74400.31082.54840.51730.00343867374.52705.352.731.042.75970.30072.57530.47560.00792578035.52705352.971.052.

12、77550.29052.40140.47450.0140758939.72705.353.30由計(jì)算表可見，當(dāng)=1.03時(shí)，計(jì)算縱向力Nu與設(shè)計(jì)值Nj之比較為合理，同時(shí)滿足最小配筋率0.5%的要求。故取=1.03，=0.00514為計(jì)算值。3、計(jì)算所需縱向鋼筋的截面積現(xiàn)選用2418，Ag=6108mm2混凝土凈保護(hù)層C =，縱向鋼筋間凈距為170mm80mm.（一） 對截面進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核由前面的計(jì)算結(jié)果：a=60mm, g=540 mm, g=0.9實(shí)際配筋率1、 在垂直與彎矩作用平面內(nèi)長細(xì)比，故縱向彎曲系數(shù)混凝土截面面積為。實(shí)際縱向鋼筋面積Ag=6108mm2。則在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的承載力

13、為 = =8814.97 kN2705.36 kN2、 在彎矩作用平面內(nèi) =69.1mm同樣采用試算法可得，當(dāng)=1.04時(shí)，與設(shè)計(jì)的很接近，故取=1.04為計(jì)算值。在彎矩作用平面內(nèi)的承載力為 = =7189.8KNNj=2705.31 KN樁截面符合強(qiáng)度要求.七、 承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算如右圖所示,承臺(tái)的有效高度為:1、 承臺(tái)受沖切驗(yàn)算樁邊沖切,計(jì)算沖跨比: 計(jì)算沖切系數(shù): h=2000,取,則:=23760.77 KN2939.60 KN 滿足要求。樁向上沖切,c1=c2=180cm;a1x=70cm; a1y=50cm,所以,1x=0.398,計(jì)算沖切系數(shù): 1x= 1y=取hp=0.9,所以: = =7398.4 KN2838.60 KN 滿足要求。2、抗剪承載力計(jì)算a1x=70cm; a1y=50cm,所以，因?yàn)閔o=17