《桥梁桩基础知识课程教学设计》.doc

.- 《桥梁桩基础课程设计》 任务书与指导书 广州大学土木工程学院 2015.10 桥梁桩基础课程设计任务书 一、桩基础课程设计题 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（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3.5kPa。 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。 支座对桥墩的纵向偏心距为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2#图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、活载纵向布置时支座最大反力 ⑴、公路I、II级 Ⅰ、车道荷载，集中力布置位置在墩顶； Ⅲ、车道荷载，集中力布置位置在支座顶； 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的计算 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）的竖向力、水平力和弯矩 = ++ （常水位） = + + = 14.7+ 14.05+ 11.25+ 0.3 ——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 ——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：最大竖向力与单桩容许承载力相等。解出桩长h从而确定h值 2、钻孔桩强度复合 ⑴、确定桩的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处桩截面上的弯矩计算 根据 (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： 或 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。 计算弯矩： ——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） 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。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。