下部结构钻孔灌注桩、双柱式桥墩的计算：总结 计划 汇报 设计 纯word可编辑

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1、32 下部结构钻孔灌注桩、双柱式桥墩的计算3.2.1 设计资料1、设计标准及上部构造设计荷载：公路-级；桥面净空：净-8+21m；标准跨径：，梁长12.96m；上部构造：预应力简支空心板。2、水文地质条件冲刷深度：最大冲刷线为河床线下6.88m处；按无横桥向的水平力（漂流物、冲击力、水流压力等）计算。3、材料钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其它均用R235钢筋混凝土：盖梁、墩柱用C30，系梁及钻孔灌注桩用C254、桥墩尺寸图3-17：尺寸单位cm5、设计依据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）3.2.2 盖梁计算（一）荷载计算1、上部结构永久荷载见表3-15： 表3-15每

2、片边板自重（KN/m）每片中板自重（KN/m）一孔上部构造自重（KN）每一个支座恒载反力（KN）1、9号28号边板1、9号中板28号12.7499.513248.49292.86259.632、盖梁自重及作用效应计算（1/2盖梁长度）图3-18表3-16：盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算 截面编号自重（KN）弯矩（）剪力（KN）V左V右1-1=0.70.6251.525+0.21.525=18.75=-0.70.6251.525-0.21.525=-5.61-18.75-18.752-2=（0.9+1.1）0.6251.525=23.44=-0.71.251.5250.625-0.41.525

3、=-24.41-42.19-42.193-3=0.751.11.525=30.94=-0.71.251.5251.375-0.41.525（+0.75）-30.94=-69.61-73.13116.944-4=0.651.11.525=26.81=190.070.65-（30.94+26.81）0.7-0.71.251.5252.025-0.41.525（+1.4）=-0.3690.1390.135-5=2.1851.11.525=90.13=190.072.835-（30.94+26.81+90.13）1.7925-0.71.251.5254.21-0.41.525（+3.585）=98.1

4、200+=190.07KN3、可变荷载计算（1）可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置用偏心受压法。公路-I级 a、单车列，对称布置（图3-19）时：图3-19b、双车列，对称布置（图3-20）时：图3-20c、单车列，非对称布置（图3-21）时：图3-21由，已知， 则 d、双车列，非对称布置（图3-21）时：已知：，（2）按顺桥向可变荷载移动情况，求得支座可变荷载反力的最大值（图3-22）图3-22公路-I级双孔布载单列车时：双孔布载双列车时：单孔布置单列车时：单孔布载双列车时：（3）可变荷载横向分布后各梁支点反力（计算的一般公式为），见表3-17表3-17：各板支点

5、反力计算 荷载横向分布情况公路-I级荷载（KN）计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔对称布置按杠杆法算单列行车公路-I级=0343.890.00447.880.00=0.04415.1319.71=0.456156.81204.23=0.456156.81204.23=0.04415.1319.71=00.000.00双列行车公路-I级0.047687.7832.33895.7642.10=0.454312.25406.68=0.5343.89447.88=0.5343.89447.88=0.454312.25406.68=0.04732.3342.10非对称布置按偏心受压法算单列行车公路-I

6、级0.46343.89158.19447.88206.02=0.337115.89150.94=0.22376.6999.88=0.1137.8349.27=-0.003-1.03-1.34=-0.126-43.33-56.43双列行车公路-I级0.319687.78219.40895.76285.75=0.254174.70227.52=0.196134.80175.57=0.13894.91123.61=0.07954.3370.77=0.01611.0014.33（4）各板永久荷载、可变荷载反力组合：计算见表3-18，表中均取用各板的最大值，其中冲击系数为：表3-18：各板永久荷载、可变

7、荷载基本组合计算表（单位：KN） 编号荷载情况1号板2号板3号板4号板5号板6号板恒载585.73519.26519.26519.26519.26585.73公路-I级双列对称54.18523.31576.33576.33523.3154.18公路-I级双列非对称367.70292.78225.92159.0791.0618.44+639.911042.571095.591095.591042.57639.91+953.43812.04745.18678.3610.32604.174、双柱反力计算（图3-23）所引起的各梁反力表3-19：图3-23：尺寸单位cm表3-19：双柱反力计算 荷载组

8、合情况计算式反力（KN）组合 公路-I级双列对称2778.07组合 公路-I级双列非对称2536.57由上表知应取组合控制设计，此时(二)内力计算1、恒载加活载作用下各截面的内力（1）弯矩计算（图3-23）截面位置见图3-23，为求得最大弯矩值，支点负弯矩取用非对称布置时的数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。各截面弯矩计算式为：各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表3-20表3-20：各截面弯矩计算 荷载组合情况墩柱反力（KN）板支座反力（KN）各截面弯矩（）G1R1R2R3截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5组合公路-I级双列对称2778.07639.911042.571095.59-236.

9、77-716.70558.422103.47组合公路-I级双列非对称2536.57953.43812.65745.18-352.77-1067.84-128.19977.48（2）相应于最大弯矩时的剪力计算一般计算公式为：截面1-1：，；截面2-2：；截面3-3：，；截面4-4：；截面5-5：。计算值见表3-21：表3-21：各截面剪力计算 荷载组合情况墩柱反力（KN）板支座反力（KN）各截面剪力（KN）截面1-1截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5组合6公路一级2778.07639.911042.571095.590-639.91-639.9-639.91-639.912138.1610

10、95.591095.5900组合7公路一级2536.57953.43812.65745.180-953.43-953.4-953.43-953.431583.14770.49770.4925.3125.312、盖梁内力汇总（表3-22）表中各截面内力取表3-20和表3-21中的最大值，按表3-22可绘制内力计算的包络图。表3-22：盖梁内力汇总表 内力截面1-1截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5弯矩-5.61-24.41-69.61-0.3698.120.00-352.77-1067.84558.42977.48-5.61-377.18-1137.45558.061075.60剪力左-1

11、8.75-42.19-73.1390.130.00右-18.75-42.19116.9490.130.00左0.00-953.43-953.431095.5925.31右-953.43-953.432138.161095.5925.31左-18.75-995.62-1026.561185.7225.31右-972.18-995.622255.101185.7225.31（三）截面配筋设计与承载力核算采用C30混凝土，主筋选用HRB335，22，保护层5（钢筋中心至混凝土边缘）。，。 1.正截面抗弯承载力验算 以下取3-3截面作配筋设计，其它截面雷同。已知：，取，即： 化简后为： 解方程得用22

12、钢筋，其根数根，实际选用12根，配筋率：。该截面实际承载力为： 就正截面承载能力与配筋率而言，配筋设计满足公预规要求。其它截面的配筋设计如表3-23 表3-23：各截面钢筋量计算表 截面号所需钢筋面积所需22（根数）实际选用含筋率（%）根数1-1-5.61830410.1932-2-377.1814243.71038010.2413-3-1137.45437911.51239080.2904-4558.0621175.61038010.2415-51075.6413410.91239080.2902.斜截面按公预规5.2.10条要求，当截面符合：可不进行斜截面抗剪承载力计算，仅需按公预规9.3

13、.13条构造要求配置箍筋。式中：预应力提高系数，本例取=1.0； 混凝土抗拉设计强度，本例取=1.39MPa。对于1-1截面： 对于2-2截面5-5截面： 按公预规规定： 对照表3-23，可按构造要求设置斜筋与箍筋，见图3-23。图3-233全梁承载力校核已知，一根主筋22所能承受的弯矩值为：，其中，代入后得，据此绘制弯矩包络图和全梁承载力校核图，如图3-24所示。图3-243.2.3 桥墩墩柱计算墩柱直径为130，用30号混凝土，R235级钢筋。尺寸见图3-25.（一）荷载计算1恒载计算:（1）上部构造恒载，一孔总重：3248.49KN（2）盖梁自重（半根梁重）：190.069KN（3）横系

14、梁重：72.976KN（4）一根墩柱自重：169.23KN作用墩柱底面的恒载垂直力为：KN2汽车荷载计算荷载布置及行驶情况见前述图3-19至图3-21，由盖梁计算得知：（1）公路级单孔荷载单列车时：相应的制动力：按照公预规4.3.6条规定公路级汽车制动力不小于165，故取制动力165KN双孔荷载单列车时： 相应的制动力：，故制动力取165KN汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值，即产生最大墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩柱低弯矩。3 双柱反力横向分布系数计算（汽车荷载位置见图3-25）: 图3-25：尺寸单位cm单列车时：双列车时：4. 荷载组合（1）最大最小垂直

15、反力计算，见下表表3-24：可变荷载组合垂直反力计算（双孔） 编号荷载状况最大垂直反力（KN）最小垂直反力（KN）1公路级单列车1.0621224.13-0.062-71.472双列车0.788908.30.212244.36表中汽车荷载已经乘以冲击系数（1+=1.2868）（2）最大弯矩时计算（单孔） 表3-25：可变荷载组合最大弯矩计算（单孔） 编号荷载情况墩柱顶反力计算式垂直力（KN）水平力H（KN）对柱顶中心弯矩（）1上部与盖梁-1814.31002单孔双列车687.780.7881.2868697.410697.4182.5174.35127.88表内水平力由两墩柱平均分配。（二）截

16、面配筋计算及应力验算1作用于墩柱顶的外力（图3-26）（1）垂直力：最大垂直力：最小垂直力：(需要考虑与最大弯矩值相适应) （2）弯矩： （3）水平力：图3-26：尺寸单位cm2、作用于墩柱底的外力3、截面配筋计算已知墩柱选用C30混凝土，采用2016HRB335钢筋，=40.22,则纵向钢筋配筋率，由于，故不计偏心增大系数：取.0；（1）双孔荷载，按最大垂直力时，墩柱顶按轴心受压构件验算，根据公预规5.3.1条： 满足规范要求。（2）单孔荷载，最大弯矩时，墩柱顶按小偏心受压构件验算： 故 .0，根据公预规5.3.9条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定：设g=0.88,代入=13.8、=28

17、0、=0.003后，经整理得 =按公预规提供的附录C表C.0.2“圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表。经试算查的各系数A、B、C、D为设=1.0，A=2.6943 ,B=0.3413 ,C=2.3082, D=0.6692代入后 =则 =墩柱承载力满足规范要求。324 钻孔灌注桩的设计计算钻孔灌注桩的直径为1.50m，用C25混凝土，16R235级钢筋。由地质资料分析设计宜采用钻孔灌注桩基础。灌注桩按m法计算，设m值为5103kN/m4,桩身混凝土受压弹性模量=2.60104MPa（一）荷载计算每一根桩承受的荷载为：1. 一孔恒载反力（图3-27）2. 盖梁恒重反力3. 系

18、梁恒重反力4. 一根墩柱恒重 作用于桩顶的恒载反力为：5.灌注桩每延米自重 已扣除浮力6.可变荷载反力（1）两跨可变荷载反力（公路-I级）（2）单跨可变荷载反力（公路-I级）（3）制动力作用点在支座中心，距桩顶距离为（4）纵向风力盖梁引起的风力：对桩顶的力臂为： 墩柱引起的风力：对桩顶的力臂为： 横向风因墩柱横向刚度较大，可不予考虑。7.作用于桩顶的外力图3-27：尺寸单位m图3-28（双孔）（单孔）单跨可变荷载时：8.作用与地面处桩顶上的外力（二）桩长计算方案比选时已算得桩长（三）桩的内力计算（m法）1. 桩的计算宽度b：2. 桩的变形系数： 式中： ，受弯构件： 故： ，可按弹性桩计算。3

19、 地面以下深度Z处桩身截面上的弯矩MZ与水平压应力ZX的计算已知作用于地面处桩顶上的外力为： ，（1）桩身弯矩 =式中的无量纲系数可由表格查得，计算见表3-26,分布图见图3-29 表3-26：桩身弯矩计算（单位：KMm） Z0.330.104.000.09960.9997427.69910.96938.650.660.204.000.196960.9980654.75909.43964.181.320.404.000.377390.98617104.91898.601003.511.970.604.000.529380.95861147.16873.491020.642.630.804.00

20、0.645610.91324179.47832.141011.613.291.004.000.723050.85089201.00775.33976.334.281.304.000.767610.73161213.38666.64880.034.931.504.000.754660.68694209.78625.94835.726.582.004.000.614130.40658170.72370.48541.198.222.504.000.398960.14763110.90134.52245.429.873.004.000.193050.0759553.6669.21122.8711.51

21、3.504.000.050810.0135414.1212.3426.4613.164.004.000.000050.000090.010.080.10（2）桩身水平压应力=式中无量纲系数可由表格查得，为换算深度，=z.计算见表3-27，桩身的水平压应力分布示于图3-29.图3-29表3-27：水平压力计算（单位：KMm2）Z0.000.000.000.000.000.660.202.117791.290884.849.6614.501.320.401.802731.000648.2314.9823.212.300.701.360240.6388510.8716.7427.612.960.90

22、1.093610.4448111.2414.9826.223.621.100.854410.2860610.7311.7822.514.931.500.466140.062887.983.5311.516.582.000.14696-0.075723.36-5.67-2.319.873.00-0.08741-0.09471-2.99-10.63-13.6313.164.00-0.10788-0.01487-4.93-2.23-7.15（四）桩身截面配筋与承载力验算（图3-30）图3-30验算最大弯矩值处的截面强度，该处内力值为：桩内竖向钢筋按0.2%配置，则 选用， ，桩的换算面积为：桩的换算

23、截面模量为： 取根据公预规5.3.9条和5.3.10条相关规定： ，取偏心增大系数： 则 。按桥墩墩柱的计算方法，查公预规附录C相关表格，可得到相关系数。经试算，当=0.59时，从表格中查得:A=1.4589,B=0.6635,C=0.4485,D=1.8052另设g=0.88，因=0.23%，=11.5MPa,=195MPa,代入下式： 则： 钻孔桩的正截面受压承载力满足要求。（五）墩顶纵向水平位移验算 1. 桩在地面处的水平位移和转角（）计算 当，z=0时，查表得到： 故： (符合m法计算要求) 同上查表得到： 代入得： 2. 墩顶纵向水平位移验算(图3-31)图3-31上部墩顶截面抗弯刚度为（直径d1=1.3m）,下部桩截面抗弯刚度为EI（直径d=1.5m）,假设n=,，则墩顶的水平位移公式为：式中： 由于，所以，已知： ，故： 墩顶容许的纵向水平位移为： = 符合规范要求。