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1、例题:双柱式桥墩钻孔灌注桩计算示例（单排桩）1. 设计资料1.1 地质与水文资料最大冲刷线位于河床线下2.8m ；地基土上层为硬塑黏性土，地基土比例系数m=15000kN m4 ；桩周土摩阻力标准值q二60kPa。下层为中密细砂夹砾石；桩周土摩阻力标准值q = 50kPa ；地基承载力基本容许值 kf 二 220kPa，地基土比例系数 m=18000kN m4a 0地基土平均有效重度丫 二8.0kNm2 （已考虑浮力）一般冲刷线高程为342.00m，常水位高程为344.00m,局部冲刷线高程为339.20m1.2 桩、墩尺寸与材料墩帽顶高程350.00m，桩顶高程为344.00m，墩柱顶高程为
2、348.80m。墩柱直径为1.30m，混凝土强度等级为 C25，钢筋为HRB335，混凝土弹性模量E 二 2.8 x107 kN/ m2桩身直径为1.50m，混凝土强度等级为C25，混凝土弹性模量E二2.8x107 kN/m21.3 荷载情况桥墩为双柱式桥墩，桥面净宽7m,附0.75m人行道，人群荷载为3.0kNm2，设计荷载为公路-II级，结构重要性系数为1.0.上部为 30m 预应力混凝土梁，每一根桩承受荷载为： 两跨恒载反力N = 834.53kN1 盖梁自重反力N = 183.10kN2 系梁自重反力N二48.00kN3 一根墩柱自重力N = 187.30kN4 桩每延米自重力q =兀
3、x1.52/4x（25 10）二26.5（kNm）（已扣除浮力）活载反力I）两跨活载（汽车+人群）反力：N = 536.6塔kN5II）单跨汽车荷载反力：N = 389.21kN，顺桥向弯矩M = 119.84kN-m61单跨人群荷载反力：N二20kN，顺桥向弯矩M二6.16kN-m72车辆荷载反力已按偏心受压原理考虑横向分布的分配影响。III）制动力T二90.00kN （作用点在支座中心，距桩顶距离为6.197m）W）纵向风力：盖梁部分W二2.65kN，对桩顶力臂为5.45m。1墩身部分W = 2.35kN，对桩顶力臂为2.45m。2采用旋转钻孔灌注桩基础，摩擦桩。2. 桩长计算 该地基土层
4、由两层组成，根据公桥基规中确定单桩轴向受压承载力容许值的经验公 式初步反算桩长。设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为h，一般冲刷线以下的深度为h3=h+2.8，则由轴向受压承载力要求得：N =y R Ra2.1 N 为一根桩受到的全部竖向荷载，包括桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时， 置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑。采用正常使用极限状态的短期效应组合，各系 数均取 1.0.当两跨活载时（此时为轴力最不利状况）N = N + N + N + N + N + q（l + h）-yrhA123450兀=834.53 +183.10 + 48 +187.30 + 536.68 + 26.5 x
5、（4.8 + h） - 8.0 x h x - x 1.52=1916.81 + 12.36h2.2 Y为单桩轴向受压容许承载力的抗力系数，按公桥基规中表5.3.7选用。因计R算使用阶段、短期效应组合，荷载仅包括结构自重、汽车和人群荷载，所以，Y二1.0。R2.3 R 为摩擦桩钻孔灌注桩的单桩轴向受压承载力容许值aR = u 工 q l + A qa 2ik i p rq = m 九f + k Y （h - 3）r 0 a 02 23桩的设计直径d=1.5m，采用旋转钻施工，Ad=5cm,则(1)桩周长 u =n xl.55 = 4.87 (m)兀兀（2）桩端面积A d2 = x1.52=1.
6、77p 44（ 3）清底系数 m =0.80（4）修正系数九，按二420，桩端为透水性土情况选用，九-0.70d（5）f 为桩端土的承载力基本容许值，第二层土f 220kPaa 0a0（6）k为承载力容许值随深度的修正系数，中密细砂取k 3.022（7）Y桩端以上各土层的加权平均重度，当持力层为透水性土时，水中部分土层取浮2重度，笃丫 = 8 kN m3（8）h桩端的埋置深度，对有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算h3=h+2.833R - ua 2 ik i p 0 a 02 231-X 4.87 X 60 X 4 + 50 x （h - 4） +1.77 x 0.8 x 0.7 x 220
7、+ 3 x 8 x （h + 2.8 - 3） 2310.71 +145.54h（kN）由N 丫 R Ra得1916.81+12.36h 1.00 x (310.71+145.54h)所以1916.81 - 310.71145.54 -12.3612.06 (m)取h=12.1m,即局部冲刷线以下桩长为12.1m。此时，桩端处的承载力容许值为q m-3）r 0a 02 2 30.8 x 0.7 x 220 + 3 x 8 x （12.1+ 2.8 3）满足要求283.14kPa 0.2，则mh 5mhY = 1 -1.25(1- )2 = 1 -1.25(1- 0.8)2 = 0.95hmm
8、= Y m + (1-Y )m12二 0.95 x 15000 + (1-0.95) x 18000二 15150(kNm4)3.1.2桩的计算宽度b由于桩径d=1.5m1.0m,贝V计算宽度q的计算公式为:b 二 kk (d +1)1f式中：单排桩：k=1.0；圆形截面：kf=0.9。则b = kk (d +1)二 1.0 x 0.9 x (1.5+1)二 2.25(m)1f3.1.3桩的抗弯刚度EI受弯构件兀EI 二 0.8E I 二 0.8x 2.8x 107 xx 1.54=5.57x 106(kN -m2)c643.1.4 桩的变形系数a =mbEIa h = 0.36 x12.1
9、= 4.37 2.5 ，按弹性桩计算。3.2计算局部冲刷线上的外力N、H、M000汽车按一跨布载考虑，内力按承载能力极限状态下作用效应基本组合计算，除汽车荷载效应外，还考虑人群荷载、汽车制动力、风荷载的可变效应.即Y S = Y Y S +Y S +0 y S )i=10 ub 0Gi GikQ 1 Q1kcQj Qjkj=2重要性系数Y = 1.00永久荷载分项系数Y = 1.2Gi汽车荷载分项系数Y二1.4Q1人群荷载、制动力分项系数Y二1.4Qj风荷载分项系数Y二1.1Qj除汽车荷载外，还考虑人群、制动力、风荷载三项可变荷载，因此组合系数0 = 0.6,c则局部冲刷线处的轴力、水平力和弯
10、矩为：N = 1.01.2(N + N + N + N + ql ) +1.4N + 0.6 x 1.4N 01234067=1.2 x (834.53 +183.10 + 48 +187.30 + 26.5 x 4.8)+1.4 x 389.21+0.6 x1.4 x 20=2217.85H = 0.61.4T + 1.1(W + W )0 1 2=0.6 x 1.4x 90 + 1.1x (2.65 + 2.35)=78.9(kN)M = 1.4M + 0.61.4M + 1.4T x (6.197 +1 ) + 1.1W (5.45 +1 ) + 1.1W (2.45 +1 )0 1 2
11、 0 1 0 2 0=1.4 xll9.84 + 0.6 x 1.4x 6.16 +1.4 x 90 x (6.197 + 4.8)+ 1.1x 2.65 x (5.45 + 4.8) + 1.1x 2.35 x (2.45 + 4.8)=1033.50(kN - m)3.3 单位“力”作用在局部冲刷线处，桩柱在该处产生变位计算由于ah = 4.37 2.5，所以 0=0；又由于ah 二 4.37 4.0，所以按a h 二 4.0 查表 p.0.8 确定 A3、B3、C3、D3、A4、B4、C4、 D4,得父1 BD -B DO (0) =-3 44 3HH a 3EI A B - A B3
12、443_1-11.73066 x (-23.14040) - (-0.35762) x (-15.0755)-0.363x5.57 x 106-1.61428x (-0.35762) -9.24368x (-11.73066)=9.39 x 10 -6 (m； kN)O (0)MH1a 2 El(AD -AD )3443(AB -AB )3 44 3=2.25 x 10 -6 (m.kN)O (0)MM1a EI(AC -AC )3_44_3(AB -AB )3 44 3=8.73 x10-7 (m；kN)3.4 局部冲刷线处桩柱变位计算X = Q a00 HH 0 QM=78.9 x 9.3
13、6 x 10-6 +1033.50 x 2.25 x 10-6=3.063 x10-3 m = 3.063mm 10mm申=-(h a(0)+ m a(0)00 MH 0 MM=-(78.9 x 2.25 x 10-6 +1033.50 x 8.73 x 10-7)= -1.079x10-3(rad )3.5局部冲刷线以下深度z处桩身各截面内力计算p MHM = a 2 EI (X A + 0 B +0 C +0 D )z0 3 a 3 a 2 EI 3 a 3 EI 3=2.21x 103 A 2.16 x103 B + 1033.50C + 219.17 D3333A3、B3、C3、D3可从表p.0.8中，按a z查取。计算结果列于下表。rzzA3B3C3D3MZ0.20.56-0.00133-0.000130.999990.21074.670.41.11-0.01067-0.002130.999740.399981101.920.61.67-0.036-0.01080.998060.599741106.710.82.22-0.08532-0.034120.991810.798541085.1912.78-0.16652-0.083290.975010.99445103
