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低桩承台基础设计
一、基本资料
,跨径构成为(60+100+60)m,桥面净宽11m,设计荷载标准为公路Ⅰ级。采纳盆式橡胶支座、等截面单箱双室薄
壁桥墩(以以下图示)。
,,,
2
底截面中心处的设计荷载为:
竖直力Nz=74958kN
水平力Hx=2895kN
纵桥向弯矩My=38209kN·m(坐标规定:纵桥向x轴、横桥向y轴、竖向z轴)
,混凝土标号25。承台顶面与地面平齐,。
自地面向下16m深度范围内为中密细砂加砾石(土层Ⅰ),往下为密实中粗砂加砾石(土层Ⅱ)。地基土的物理力学性质指标为:
土层Ⅰ:qk=55kpa,=,m=10000kN/m4,
a
,
a
3
m=20000kN/m
4
土层Ⅱ:qk=70kp
fa0=500kp,
=
优选
设计参数
承台及基桩资料重度=25kN/m3,
基桩设计相关参数为:Ec=×107kN/m2,λ=,m0=,K2=6
班级
桩径(m)
纵桥向(排)
横桥向(排)
桥1
3
4
桥2、4
3
4
桥3
3
4
二、主墩群桩基础设计要求(以纵桥向控制设计)
(一)设计计算内容:
依据已知条件制定承台平面尺寸;
进行基桩的平面部署;
制定桩长并验算单桩轴向受压允许承载力;
判断能否弹性桩;
桩顶荷载分派并校核;
确立桩长并验算单桩轴向受压允许承载力;
单桩内力及位移计算与验算;
桩身截面配筋设计及桩截面强度验算;
群桩基础承载力和沉降量验算。
(二)设计达成后应提交的文件及图表
(应附计算小图);
桥墩及基础结构结构图;
基桩钢筋结构图。
三、设计依照规范及参照书
(JTGD63-2007)
(JTGD62-2004)
:人民交通第一版社,2004
:人民交通第一版社,2004
:人民交通第一版社,1994
优选
一、制定承台平面尺寸
钻孔灌输桩属于摩擦桩中的钻孔桩,依据规范要求,,此处,横、:横、*=
依据规范,为了防止承台边沿距桩身过近而发生破碎,并考虑桩顶地点同意的误差,边桩外侧到承台边沿的距离,
。
故:承台长L
1638cm
承台宽D
1188cm
二、进行基桩的平面部署
桩的摆列形式采纳队列式,基桩部署如图1所示:
三、制定桩长并验算单桩轴向受压允许承载力
承台每延米自重:
N0=(25-)=
土层Ⅰ中桩每延米自重:
q1
1
(25
)
4
土层Ⅱ中桩每延米自重:
q2
1
(25
)
4
优选
设:第二层土中桩长为hC
依据要求,一般应将桩底至于岩层或坚硬的土层中,已获得较大的承载力和较小的沉降量,若在施工条件同意的深度内没有坚硬土层的存在,应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层,要防止是桩底坐落在软土层上或离脆弱下卧层的距离太近,免得桩基础发生过大的沉降。明显,土层Ⅱ相关于土层Ⅰ更合适成为持力层。
桩底所承受的最大竖向荷载最大值为:
Nh(Nz/12N1
+hC
)
74958/12
hC
计算Ra时取以下数据:
桩的
周长
u
d
=
,
Ap
1
d2
1
,
4
4
,,k2
6,
fa0
500kpa,
2
(16
hC
)/(16
hC)
所以承载力:
Ra
(55
)
(
(+
hC)
(500+6
(16+hC)
(13+hC)))
Nh
hC
解之的hC=
取hC=
所以制定桩长为:L桩=
桩端以上各土层的加权均匀重度值为:
2
16
16
桩端处土的承载力允许值:
qr
m0
fa0
k2
2(h3)
500
6
(
3)
因为qr
>1450kPa,所以取qr
1450kPa
单桩轴向受压承载力允许值的计算:
优选
1u
2
R
ql
i
Aq
a
2
ik
pr
i1
1
()
2
桩底所承受的最大竖向荷载
Nh
(Nz/12N1
.232+hC
)
=
因为Nh
Ra,不知足要求,所以需从头制定桩长。
h
1450
2
取h=。
验算单桩轴向受压允许承载力
桩端以上各土层的加权均匀重度值为:
2
16
16
桩端处土的承载力允许值:
qr
m0
fa0
k22(h3)
500
6
(
3)
因为qr
>1450kPa,所以取qr
1450kPa
单桩轴向受压承载力允许值的计算:
1u
2
R
ql
i
Aq
r
a
2
i
1
ik
p
1
(55
70
)
1450
2
桩底所承受的最大竖向荷载
Nh(Nz/.232+)
=
因为Nh<Ra,知足要求。此时制定的桩长为:L桩=
四、判断能否为弹性桩
,故桩的计算宽度为:b1kkf(d1)
优选
地面线以下桩的计算埋入深度h13(d1)3(),且
。所以
式中:b1--桩的计算宽度(m),b12d;
d--
桩径(m);
kf
桩形换算系数,此题取kf=;
b2
与水平外力作用方向的一排桩的桩数
相关的系数,此题取b
2
。
n
计算可得:
k
b2
1b2gL1
=+
=
b1
kkf(d
1)=
(18.+1)=
,切合要求。
hm2(d1)2()
故整个深度的地基系数比率系数m取第一层土的m,即10000KN/m4
惯性矩I
1
d4
64
抗弯刚度EI
**********kNgm2
5mb1
1
EI
5
11542720
桩的入土深度h'
19m
,故依照弹性桩计算。
五、桩顶荷载分派并校核
(1)桩顶刚度系数PP、HH、MH、MM值的计算:
1
PP=l0h
1
AE
C0A0
优选
式中:l0
0,h
19m,
1,Ap
1
d2
2
4
C0
m0h
190000kN/m3,A0=
S2=
=
4
4
即:
PP=l0
1
h
1
AE
C0A0
=
1
1
107
190000
=
已知:h
h
19
4,取用4。l00
查附表17、附表18、附表19得:、xM
、,
由下式可得:
HH=
3EIxQ
MH=
2EIxM
=
计算承台底面原点0处位移a0、c0、0,低桩承台要考虑桩—土—承台的共同作
用。
即:
n
ppsin2
HHcos2
i)B1Fc
aa
(
i
i
1
n
B1Sc
a
a
[(pp
HH)xisin
icos
i
MH
cos
i]
i1
n
ppsin2
HHcos2
i)xi2
MM)B1Ic
[(
i
2xi
MH
sin
i
i
1
此中
优选
2
i
0,F
c
cnhn
c
cnhn
,I
c
cnhn3
,B1
为承台侧面计算宽度
2
,S
6
12
B1,
cn=mhn,B1
1
考虑到各桩直径相等:
,
c0
N
n
EI
pp
n
xi2)HnMHMB1IcHB1ScM
(nMM
pp
a0
n
i1
n
2c2
n
HH(n
x
2
)n
HHB1I
c
(n
2
)B1F
c
2
I
c
F
c
2n
MM
pp
i
MM
pp
x
B
BS
i
1
1
i
1
i
1
n
xi2
n
MM
pp
12
8
i
1
n
12
,n
12
2
2
(EI)
2
MH
HH
,n
MH
B1Ic
,B1Sc
,B1Fc
代入a0
EI
B1Fc)M(nMH
B1Sc)H
0
(nHM
n
n
c2
n
(n
2
)n
BI
c
(n
2
)BF
c
B
2
I
c
F
c
2
2n
HH
MM
pp
x
HH
MM
pp
x
BS
i
1
i
1
1
1
i
1
i
1
c
2
2
MHB1S
n
MH
c
n
2
2
MHB1S
MH
代入0
EI
计算作用在每根桩顶上的作使劲Pi、Qi、Mi
竖向力:
PiPP(c0+xi0)
=(
)(xi0)
EI
EI
水平力:
Qi
HHa0
HM
0
弯矩值:
Mi
MM0
MHa0
=
校核
单位宽度水平抗力:Ex
a0Fc
0Sc
单位宽度弯矩值:MEx
a0Sc
0Ic
优选
水平力校核:
竖向力校核:
n
Pi4(++)==
i1
弯矩值校核:
n
xiPinMi
4
()+12
(
)
+=40482KNgm
i1
M
38209KNgm
明显,校核结果切合要求。
六、确立桩长并验算单桩轴向受压允许承载力
由上一问可知,单桩桩顶所遇到的最大轴向压力
Nmax
竖向最大荷载:
Nhmax
=
Ra
,不知足要求,所以进行从头计算。
h
2
/
取h=。
桩端以上各土层的加权均匀重度值为:
2
16
16
桩端处土的承载力允许值:
qr
m0
fa0
k22(h3)
6
因为qr
>1450kPa,所以取qr1450kPa
单桩轴向受压承载力允许值的计算:
1
2
Ra
uqikliApqr
2
i1
()
2
优选
因为Nmax=<,知足要求。
从头确立桩长为L桩=24m
七、单桩内力及位移计算与验算
(1)桩身弯矩Mz以及桩身最大弯矩Mmax计算
)因为h4,故能够采纳无量纲法
即:
无量纲系数AM,BM分别由附表查的,Mz计算以下表:
MZ计算列表
Z
z
z
AM
BM
Q0AM
M0BM
MZ
0
优选