桥梁桩基础课程设计任务
书
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一、桩基础课程设计资料
我国某公路桥梁采用桩柱式桥墩,初步拟定尺寸如下图1所示。其上部结构为25米预应力混凝土装配式T梁。桥面宽7米,两边各0.5米人行道。设计荷载为公路Ⅱ级,人群:3.5 kN/m2。
图1
1、桥墩组成:该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。桩径采用
=1.2m,墩柱直径采用
=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:桩身采用25号混凝土浇注,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公路Ⅱ级 :
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。
支座对桥墩的纵向偏心距为
m(见图2)。计算汽车荷载时考虑冲击力。
⑸ 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。
⑹ 水平荷载(见图3)
制动力:H1=22.5kN;
盖梁风力:W1=8kN;
柱风力:W2=10kN。采用常水位并考虑波浪影响0.5m,常水位按45m计,以产生较大的桩身弯矩。W2的力臂为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 确定桩的长度,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相应截面位置和相应轴力,配置钢筋,验算截面强度(采用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A3纸绘出桩的钢筋布置图。
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计算书
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
EMBED Equation.DSMT4
3、系梁自重反力N3
4、一根墩柱自重反力N4
低水位:
常水位:
5、桩每延米重N5(考虑浮力)
二、活载反力计算
1、活载纵向布置时支座最大反力
⑴、公路II级:
,
Ⅰ、 单孔布载
Ⅲ、双孔布载
⑵、人群荷载
Ⅰ、单孔布载 R1=
Ⅲ、双孔布载 R2=
2、柱反力横向分布系数
的计算
柱反力横向分布影响线见图5。
图5
⑴、公路II级 双孔布载
车道:
车辆:
=
⑵、人群荷载
=1.33
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 (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)
EMBED Equation.3 +
EMBED Equation.3 (汽车、人群单孔布载)
⑵、计算桩顶(最大冲刷线处)的竖向力
、水平力
和弯矩
=
+
+
(常水位)
=
+
+
EMBED Equation.DSMT4
= 14.7
+ 14.05
+ 11.25
+ 0.3
=
——组合Ⅰ中活载产生的竖向力的较大者。
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,一般冲刷线以下桩长为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的较大值
q ——桩的集度(考虑浮力)
单桩容许承载力:
——各层土的厚度,
——各层土的极限抗剪强度,
——查表2-5、
——土的容重(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
取
=10.9m,
=h-10.9m,
=45,
=80,
=2.5,
,
设计桩径1.2m,考虑冲抓锥成孔直径1.3m,桩周长
,
,
kPa,取
(由
得),
=0.7 (由
得)。
令最大竖向力与单桩容许承载力相等,即
解得h=17.6m,取h=18m。
——液性指数
——天然含水量
——液限
——塑限
软塑:
硬塑:
——天然孔隙比
——土粒比重
——容重
软塑:
硬塑:
=18.1+3.6=21.7m取22m
2、钻孔桩强度复合
⑴、确定桩的计算宽度
和变形系数
——查表4-3
=1(桩间影响系数)
——桩径
查表得
,
——查表4-1
=0.67
查表得
⑵、最大冲刷线以下深度z处桩截面上的弯矩
计算
根据
,
=0.4
18=7.2,所以按弹性桩考虑(其中
时按4考虑),查附表3、附表7得
、
,按上式计算不同深度
处的
并按比例绘出桩身弯矩图,求出最大弯矩所在位置
、最大弯矩值
及相应轴力N(计算轴力N时桩自重考虑浮力并按一半考虑,同时应减去摩阻力)。
⑶、计算纵向力
、计算弯矩
的确定
计算纵向力
:
当汽车荷载效应占总荷载效应50%及以上时,
、
的系数不再得高,否则应按规定提高,见
规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
。
计算弯矩
EMBED Equation.3 :
——制动力、盖梁风力、墩柱风力产生的弯矩。恒载弯矩
为零。
相对偏心矩:
⑷、桩的计算长度
的确定
故有:
——局部冲刷线至墩柱顶的距离
⑸、偏心矩增大系数
值的计算
砼、钢筋材料安全系数
构件工作条件系数(偏心受压取0.95)
其中,
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用的配筋率
。
取
,
强度复核:
按下列公式采用试算法进行计算
假定
值,查附表3.1得A、B、C、D值,代入上式计算
值。如计算的
值与已知的
值相等或接近,则相应的A、B、C、D值即为计算采用值,否则应重新假定
值,查表得A、B、C、D值,再计算
值,直至满足要求为止。
用满足要求的A、B、C、D值进行承载力
和
的计算
当计算的承载力
、
分别大于计算纵向力
和计算弯矩
时,强度得到满足,否则应重新进行截面或配筋设计。
设
,
接近
0.38
满足要求。
满足要求。
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1
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