桥梁桩基础优秀课程设计.doc

《桥梁桩基础课程设计》

任务书和指导书

广州大学土木工程学院
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桥梁桩基础课程设计任务书

一、桩基础课程设计题
中国某公路桥梁采取桩柱式桥墩，初步确定尺寸以下图1所表示。其上部结构为25米预应力混凝土装配式T梁。桥面（行车部分）宽7米，两边各0.5米人行道。设计荷载为公路Ⅰ或ⅠⅠ级（自选），行人荷载为3.5 kPa。

图1
1、桥墩组成：该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。桩径采取=1.2m，墩柱直径采取=1.0m。桩底沉淀土厚度t = (0.2~0.4)d。局部冲刷线处设置横系梁。
2、地质资料：标高25m以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为：容量=18.5kN/m3，土粒比重G=2.70g/，天然含水量，液限，塑限。标高25m以下桩侧及桩底土均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容量=19.5kN/m3，土粒比重G=2.70g/，天然含水量，液限，塑限。
3、桩身材料：桩身采取C25混凝土浇注，混凝土弹性模量，所供钢筋有Ⅰ级钢和Ⅱ级纲。
4、计算荷载
⑴ 一跨上部结构自重G=2350kN；
⑵ 盖梁自重G2=350kN
⑶ 局部冲刷线以上一根柱重G3应分别考虑最低水位及常水位情况；
⑷ 汽—20：
双孔布载，以产生最大竖向力；
单孔布载，以产生最大偏心弯矩。
支座对桥墩纵向偏心距为m（见图2）。计算汽车荷载时考虑冲击力。
⑸ 挂—100
双孔布载，以产生最大竖向力；
单孔布载，以产生最大偏心弯矩。
⑹ 人群荷载：
双孔布载，以产生最大竖向力；
单孔布载，以产生最大偏心弯矩。
⑺ 水平荷载（见图3）
制动力：H1=22.5kN；
盖梁风力：W1=8kN；
柱风力：W2=10kN。采取常水位并考虑波浪影响0.5m，常水位按45m计，以产生较大桩身弯矩。W2力臂为11.25m。
活载计算应在支座反力影响线上加载进行。支座反力影响线见图4。

图2 图3

图4

5、设计要求
⑴ 确定桩长度，进行单桩承载力验算。
⑵ 桩身强度验算：求出桩身弯矩图（用座标纸画），定出桩身最大弯矩值及其对应截面位置和对应轴力，配置钢筋，验算截面强度（采取最不利荷载组合及常水位）。
⑶ 计算主筋长度、螺旋钢筋长度及钢筋总用量。
⑷ 用2#图纸绘出桩钢筋部署图。
二、应交资料
1、桩基础计算书
2、桩基础配筋图
3、桩基础钢筋数量表

桥梁桩基础课程设计指导书(仅供参考)

一、恒载计算（每根桩反力计算）
1、上部结构横载反力N1
2、盖梁自重反力N2
3、系梁自重反力N3
4、一根墩柱自重反力N4
5、桩每延米重N5（考虑浮力）
二、活载反力计算
1、活载纵向部署时支座最大反力
⑴、公路I、II级
Ⅰ、车道荷载，集中力部署位置在墩顶；
Ⅲ、车道荷载，集中力部署位置在支座顶；
⑵、人群荷载
Ⅰ、单孔布载 R= ——人群荷载集度 ——跨径
Ⅲ、双孔布载 R=
2、柱反力横向分布系数计算
柱反力横向分布影响线见图5。

图5
⑴、汽—20级 双列布载
⑵、挂—100
⑶、人群荷载
三、荷载组合
1、计算墩柱顶最大垂直反力R
组合Ⅰ：R= 恒载 +（1+u）+ （汽车、人群双孔布载）
2、计算桩顶最大弯矩
⑴、计算桩顶最大弯矩时柱顶竖向力
组合Ⅰ：R= ++（1+u）+ （汽车、人群单孔布载）
⑵、计算桩顶（最大冲刷线处）竖向力、水平力和弯矩
= ++ （常水位）
= + +
= 14.7+ 14.05+ 11.25+ 0.3
——活载产生竖向力较大者。
四、钻孔灌注桩单桩承载力及强度计算
1、单桩承载力计算
桩长计算：
设最大冲刷线以下桩长为h，通常冲刷线以下桩长为h3，单桩最大竖向力为：
V=+++（低水位）++ qh
——计算柱顶最大垂直反力时活载产生较大值
q ——桩集度（考虑浮力）
单桩许可承载力：

——各层土厚度
——各层土极限抗剪强度
——查表2-5
——土容重（多层土时取加权平均值）
——桩周长
——桩底面积
——查表3-9 ——表3-10
[]——查表2-3
——液性指数 ——天然含水量 ——液限 ——塑限
——天然孔隙比 ——土粒比重 ——容重

令：最大竖向力和单桩许可承载力相等。解出桩长h从而确定h值
2、钻孔桩强度复合
⑴、确定桩计算宽度和变形系数
——查表3-18 =1（桩间影响系数）——桩径
——查表3-16 =0.67
⑵、最大冲刷线以下深度z处桩截面上弯矩计算

依据 (时按4考虑)，查附表3、附表7得、，按上式计算不一样深度处并按百分比绘出桩身弯矩图，求出最大弯矩所在位置、最大弯矩值及对应轴力N（计算轴力N时桩自重考虑浮力并按二分之一考虑，同时应减去摩阻力）。
⑶、计算纵向力、计算弯矩确实定
计算纵向力：
或

当汽车荷载效应占总荷载效应50%及以上时，、系数不再得高，不然应按要求提升，见规范。
计算弯矩：

——制动力、盖梁风力、墩柱风力产生弯矩。恒载弯矩为零。
相对偏心矩：
⑷、桩计算长度确实定
故有：
——局部冲刷线至墩柱顶距离
⑸、偏心矩增大系数值计算

砼、钢筋材料安全系数
构件工作条件系数（偏心受压取0.95）

故：
⑹、桩截面强度复核
设（砼保护层厚度）
，（取0.9）， ——桩半径
25 # 砼：
Ⅰ级钢筋：
桩截面按0.2%含筋率配置钢筋，取定钢筋数量后计算实际采取配筋率。强度复核：
按下列公式采取试算法进行计算

假定值，查附表3.1得A、B、C、D值，代入上式计算值。如计算值和已知值相等或靠近，则对应A、B、C、D值即为计算采取值，不然应重新假定值，查表得A、B、C、D值，再计算值，直至满足要求为止。
用满足要求A、B、C、D值进行承载力和计算

当计算承载力、分别大于计算纵向力和计算弯矩时，强度得到满足，不然应重新进行截面或配筋设计。