橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算部分要點(diǎn)

1、一 方案比選優(yōu)化公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮到結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的多種作用，例如橋涵結(jié)構(gòu)構(gòu)件上除構(gòu)件永久作用（如自重等）外，可能同時(shí)出現(xiàn)汽車荷載、人群荷載等可變作用。公路橋規(guī)要求這時(shí)應(yīng)該按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行作用效應(yīng)組合，并取其最不利組合進(jìn)行計(jì)算。1、按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，可采用以下兩種作用效應(yīng)組合。（1）基本作用效應(yīng)組合?；窘M合是承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)的組合，基本組合表達(dá)式為 (1-1)或 (1-2)0橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采用，對(duì)于公路橋梁，安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，分別為1.1、1.0和0.9；G

2、i第i個(gè)永久荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。分項(xiàng)系數(shù)是指為保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)的可靠度而在設(shè)計(jì)表達(dá)式中采用的系數(shù)，分為作用分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)兩類。當(dāng)永久作用效應(yīng)（結(jié)構(gòu)重力和預(yù)應(yīng)力作用）對(duì)結(jié)構(gòu)承載力不利時(shí)，Gi=1.2；對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力有利時(shí)，Gi=10；其他永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)詳見公路橋規(guī)；Q1汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù),取Q11.4；當(dāng)某個(gè)可變作用在效用組合中，其值超過汽車荷載效用時(shí)，則該作用取代汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采用汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對(duì)專門為承受某種作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計(jì)時(shí)該作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷載同值；計(jì)算人行道板和人行道欄桿的局部荷載時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)也

3、與汽車荷載取同值。Qj在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載以外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取Q11.4,但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取Q11.1；Sgik、Sgid第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；SQjk在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；Sud承載能力極限狀態(tài)下，作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值等于作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值Sd與作用分項(xiàng)系數(shù)的乘積。SQ1k、SQ1d汽車荷載效用含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；c在作用效應(yīng)組合中，除汽車荷載效應(yīng)效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）以外其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，

4、當(dāng)永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時(shí)，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)取0.80； 當(dāng)除汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）以外尚有兩種其他可變作用參與組合時(shí)，其組合系數(shù)取0.70；尚有三種可變作用組合時(shí)，其組合系數(shù)取0.60； 尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時(shí)取0.50。（2）偶然荷載。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.0與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗(yàn)取用適當(dāng)?shù)拇碇?。地震作用?biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按現(xiàn)行公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定采用。表1-1 永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)序號(hào)作

5、用類型永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力不利時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力有利時(shí)1混凝土和垢工結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）1.21鋼結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）1.10或1.2012預(yù)加力1.213土的重力1.214混凝土的收縮及徐變115土側(cè)壓力1.416水的浮力117基礎(chǔ)變位作用混凝土和垢土結(jié)構(gòu)0.50.5鋼結(jié)構(gòu)111.1 上部荷載計(jì)算1.1.1 永久荷載 主要考慮樁基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)的自重荷載，其他形式的永久作用如砼收縮作用等可忽略。計(jì)算簡式如下：永久荷載=預(yù)應(yīng)力T型梁重+蓋梁重+系梁重+墩身重 (1-3)鋼筋與混凝土的比例小于3，不考慮鋼筋的重量。1 T梁自重單位體積重26KN/m3 GT梁 =20

6、5.9626=5354.96KN2 墩身重單位體積重24KN/m3，則：墩身體積 3.14/415.14=30.43墩身重量G墩身=2430.43=730.32 KN3 蓋梁重單位體積重24KN/m3 體積:V1=11.950.852=20.32 V2= (11.952-1.352)/20.852=18.02 V3=20.350.52=0.75 蓋梁體積V改良體積= V1 +V2 +V3=20.32+18.02+0.75=39.09 2439.09=938.16KN4 系梁重單位體積重24KN/m3 系梁體積V系梁體積=7.251.81.5=19.58 m3系梁重量G系梁=2419.58=46

7、9.92 KN 5 橋面鋪裝單位體積重26KN/m3 橋面鋪裝體積V橋面鋪裝=38.27 m3；G橋面鋪裝=38.2726=995.02 KN6 防撞墻單位體積重24KN/m3；防撞墻體積V防撞墻=21.06m3； G防撞墻=21.0624=505.44 KN作用在墩身底面總的垂直永久荷載為：G= GT梁/2+G墩身+G蓋梁/2+G系梁/2+G橋面鋪裝/2+G防撞墻/2 =5354.96/2+730.32+938.16/2+469.92/2+995.02/2+505.44/2 =4862.07 KN1.1.2 可變荷載 為高速公路橋梁,可變荷載主要考慮汽車荷載、汽車沖擊力、汽車制動(dòng)力(風(fēng)荷載，

8、流水荷載，溫度荷載等均可忽略)幾個(gè)方面。(1) 汽車荷載 計(jì)中汽車荷載采用2車道荷載進(jìn)行分析，由于汽車荷載等級(jí)為公路-級(jí)，據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTCD-60-2004,車道荷載計(jì)算圖示如下:P一集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 q一均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTCD-60-2004,公路-級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5KN/m標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定選?。簶蛄河?jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)，P=180 KN；算跨徑等于或大于50m時(shí)，P=360KN；橋梁計(jì)算跨徑在5m50m之間時(shí)P值采用直線內(nèi)插求得。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。P=180+180/45（30-5）=280

9、KNq =10.5 (KN / m )計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk乘以1.2；汽車荷載P =2801.2+10.530=651 KN(2) 汽車沖擊力據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTCD-60-2004，汽車荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)可按下式計(jì)算：f表示結(jié)構(gòu)基頻（HZ）；當(dāng)f1.5HZ 時(shí)，=0.05；當(dāng)f14HZ 時(shí)，=0.45；當(dāng)1.5HZf14 HZ 時(shí)，；汽車沖擊力=汽車荷載此橋的頻率f=4HZ,帶入式中，故u0.228；則汽車沖擊力N1=6510.228=148.43 KN(3) 汽車制動(dòng)力 一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按規(guī)范規(guī)定的車道荷載標(biāo)

10、準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算以總重力的10%計(jì)算，但公路級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165KN。 10%的總重力=322 KN165KN； 取汽車制動(dòng)力N2=322 KN； 由以上計(jì)算可變荷載可歸納列入下表：表1-2 可變荷載汽車荷載(KN)汽車沖擊力（KN）汽車制動(dòng)力(KN)可變荷載651148.43322(4) 偶然荷載本合同段區(qū)內(nèi)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期小于0.35s，對(duì)應(yīng)地震基本烈度小于度，故地震力可不進(jìn)行計(jì)算。1.1.3 上部荷載總算 據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTCD-60-2004； （1-4） 其中：0=1.1； Qj =1.2； SQ

11、1=1.4；豎向荷載PV=1.1（1.24862.07+1.4(651+148.43+322)） =8144.94KN 橫向荷載PH=3221.4 =450.80KN 彎矩=2690.625表1-3 樁頂上部荷載總算表豎向荷載(KN)水平荷載(KN)彎矩()8144.94450.802690.6252.1 方案一：單排墩柱式樁基礎(chǔ)（1）2.1.1 工程地質(zhì)介紹總體上橋位區(qū)內(nèi)地形變化較大，相差高度大，橋位覆蓋層厚度小，下伏基巖為花崗巖，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，全風(fēng)化層厚度大，最大厚度將近30米，該層在水的作用下崗地邊坡坡面抗沖刷能力差，洼地內(nèi)上部承載力偏低，橋位中風(fēng)化基巖埋深大，且受地域地質(zhì)影響，中風(fēng)化花

12、崗巖巖體破碎，橋位洼地內(nèi)地下水位埋深淺，中風(fēng)化基巖雖破碎，但飽和單軸抗壓強(qiáng)度高，可作為樁基的持力層。2.1.2 基礎(chǔ)類型的選擇 選擇樁基礎(chǔ)是,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場的條件,并考慮各種不同情況,包括荷載的大小和性質(zhì)、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、料具的用量價(jià)格（包括料具的數(shù)量）、施工難易程度、物質(zhì)供應(yīng)和交通運(yùn)輸條件以及施工條件等等，經(jīng)過綜合考慮后對(duì)以下四個(gè)可能的基礎(chǔ)類型，進(jìn)行比較選擇，采用最佳方案高承臺(tái)樁基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ),因?yàn)橛泻芎玫某休d力的持力層,按柱樁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 淺基礎(chǔ)：建筑物的淺平基多用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土等材料組成，因?yàn)椴牧系目估阅懿?，截面?qiáng)度要求較高，埋深較小，用料省，無需復(fù)雜的施工設(shè)

13、備，因而工期短，造價(jià)低，但只適宜于上部荷載較小的建筑物。 低承臺(tái)：穩(wěn)定性較好，但水中施工難度較大，故多用于季節(jié)性河流或沖刷深度較小的河流，航運(yùn)繁忙或有強(qiáng)烈流水的河流。位于旱地、淺水灘或季節(jié)性河流的墩臺(tái)，當(dāng)沖刷不深，施工排水不太困難時(shí)，選用低承臺(tái)樁基有利于提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。 高承臺(tái)：由于承臺(tái)位置較高或設(shè)在施工水位以上，可減少墩臺(tái)的塢工數(shù)量，可避免或減少水下施工，施工較為方便，且經(jīng)濟(jì)。高樁承臺(tái)基礎(chǔ)剛度較小，在水平力的作用下，由于承臺(tái)及樁基露出地面的一段自由長度周圍無土來共同承擔(dān)水平外力，樁基的受力情況較為不利，樁身的內(nèi)力和位移都將大于低承臺(tái)樁基，在穩(wěn)定性方面也不如低承臺(tái)樁基。 沉井：沉井基礎(chǔ)占地面

14、積小，施工方便，對(duì)鄰近建筑物影響小，沉井內(nèi)部空間還可得到充分利用。沉井法適用于地基深層土的承載力大，而上部土層比較松軟，易于開挖的地層。根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ024-85)的規(guī)定,選鉆孔樁、鉆（挖）孔樁適用于各類土層（包括碎石類土層和巖石層）。一般情況下樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需經(jīng)過以下步驟：（1）通過環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)荷載條件、地質(zhì)施工條件、經(jīng)濟(jì)條件等確定樁型；（2）確定基樁幾何尺寸；（3）確定樁數(shù)及平面布置；（4）驗(yàn)算樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況做出以下計(jì)算。 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)(1)樁身設(shè)計(jì)1.樁材選擇：根據(jù)本工程的特點(diǎn)，選擇鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。2.樁徑：初步選定樁徑為1.80m。 3.樁

15、長：由于設(shè)計(jì)樁為端承樁，根據(jù)（JTJ024-85.公路橋涵與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 第條）；當(dāng)河床巖層有沖刷時(shí)，樁基須嵌入基巖，按樁底嵌固設(shè)計(jì)，其應(yīng)嵌入基巖的深度按下式計(jì)算；圓形樁： （2-1）在基巖頂面處的彎矩()；樁嵌入基巖中（不計(jì)風(fēng)化層）的有效深度不得小于0.5m；天然濕度的巖石單軸極限抗壓強(qiáng)度（kpa）；鉆孔樁的設(shè)計(jì)直徑（m）；系數(shù)，根據(jù)巖層側(cè)面構(gòu)造而定，節(jié)理發(fā)達(dá)的取小值，節(jié)理發(fā)達(dá)的取大值；h=1.6m 故設(shè)計(jì)嵌入深度h=1.6m；4.驗(yàn)算單樁承載力；根據(jù)（JTJ024-85.公路橋涵與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 第條）；支撐在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆（挖）孔樁、沉樁、和管樁的單樁軸向受壓容許承載力可按下式計(jì)算

16、； (2-2)單樁軸向受壓允許承載力(KN)；天然濕度的巖石單軸極限抗壓強(qiáng)度（Kpa）；樁嵌入基巖深度（m）；U樁嵌入基巖部分的橫截面周長（m），對(duì)于鉆孔樁和管樁按設(shè)計(jì)直徑采用；A樁底橫截面面積（m2），對(duì)于鉆孔樁和管樁按設(shè)計(jì)直徑采用；根據(jù)清孔情況，巖石的破碎程度等因素而定的系數(shù)，按下表2-1取用；表2-1 系數(shù)C1、C2值條件C1C2良好的0.60.05一般的0.50.04較差的0.40.03注：1 當(dāng)h0.5m時(shí)，C1采用表列數(shù)值的0.75倍，C2=0； 2 對(duì)于鉆孔樁，系數(shù)C1、C2值可降低20%采用；取C1=0. 40.8=0.32；C2=0.030.8=0.024；將各系數(shù)值統(tǒng)計(jì)到下

17、表2-2；表2-2 承載力公式系數(shù)表C1C2（Kpa）()(m)(m)0.320.024350002.542.651.6p=(0.322.54+0.0245.651.6) 35000=35920.64KN 滿足上部荷載的要求；2.1.4 沉降計(jì)算根據(jù)簡化法計(jì)算單樁沉降量，即在豎向工作荷載作用下，單樁沉降S由樁身壓縮變形和樁端土的壓縮變形組成，本設(shè)計(jì)為端承樁，故計(jì)算公式為： (2-3)式中：N作用于樁頂?shù)呢Q向壓力（KN），樁自重對(duì)沒有影響，所以不考慮樁身自重；E樁身材料的受壓彈性模量（Mpa）,取2.80104 Mpa；l樁的長度（m），實(shí)際樁長為23.06+1.6=24.66m； 樁底處巖層的

18、豎向抗力地基系數(shù)，根據(jù)(JTG-63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 表P.0.2-2)取值，即在表2-3中取值；A樁的橫截面面積；表2-3 巖石地基抗力系數(shù)C0編號(hào)（Kpa）Co（KN/m2）110003000002不小于250001500000033500015000000注：Ra為巖石的單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；對(duì)于無法進(jìn)行飽和的試樣，可采用天然含水量單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；當(dāng)1000Ra25000時(shí)，可用直線內(nèi)插法確定Co。表2-4沉降計(jì)算表N(kN)8144.945.05（mm）E(Kpa)2.8l(m)24.66(kN/)15000000A()2.54 由于S2.0=9.9mm沉降滿

19、足規(guī)范要求。單樁內(nèi)力及變位計(jì)算； 圖1 柱頂自由，樁底嵌固在基巖中的單排樁式橋墩 根據(jù)(建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ-94-2008)第：樁的水平變形系數(shù)和地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m可按下列規(guī)定確定：（1）決定樁測土抗力的計(jì)算寬度b0 ；圓形單樁：b0=0.9(d+1)k； (2-4)其中k為構(gòu)件相互影響系數(shù)；b0=0.9（1.8+1）1.0=2.52（2）計(jì)算樁基變形系數(shù)； （2-5）式中 m樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)； b0樁身的計(jì)算寬度； EI樁身抗彎剛度，按該規(guī)范第條的規(guī)定計(jì)算；對(duì)于鋼筋混 凝土樁，EI=0.85EcI0；其中Ec為混凝土彈性模量，I0為樁身換 算截面慣性矩：圓形截面為

20、I0=W0d0/2；查規(guī)范建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ-94-2008表取m=100000 KN/m4，Eh=2.8107 Kpa；EI=0.80.82.8=1.1542； =0.47；樁在最大沖刷線以下深度h=14.66m,其計(jì)算長度為=0.4714.66=6.892.5所以應(yīng)該按彈性樁設(shè)計(jì)。 (3) 因?yàn)榈孛媾c最大沖刷線重合，樁（直徑1.8m）每延米重q計(jì)算如下：q=（25-10）=38.15KN（扣除浮力）；墩柱樁頂上外力Ni，Qi，Mi及最大沖刷處樁頂上外力N0，Q0，M0.的關(guān)系如下；Ni= 8144.94+8.438.151.2=8529.49KN；Qi=Q0=450.80 KN=H0;

21、Mi= M=2690.625;(4) 最大沖刷線（即樁頂）處樁變位X0，0計(jì)算； 已知:=0.47； EI=1.1542；當(dāng)樁置于巖石類土且3.5時(shí)，取Kh=0；h計(jì)算長度=6.894，按h計(jì)算長度=4m計(jì)算，查JTGD63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范表P.0.8 計(jì)算樁身作用效應(yīng)無量綱系數(shù)用表得:A1=-5.85333；B1=-5.94097；C1=-0.92667； D1=4.54780；A2=-6.53316； B2=-12.15810；C2=-10.60840；D2=-3.76647；A3=-0.80848；B3=-11.73066 C3=-17.91860；D3=-15.07

22、550；A4=9.24368；B4=-0.35762；C4=-15.61050 D4=-23.14040； H0=1作用時(shí)； （2-6）=2.01110-6m （2-7）=6.29810-7rad M0=1作用時(shí)； （2-8）= =6.29810-7m （2-9） = =3.20410-7rad X0，0的計(jì)算； （2-10）-6-7 =2.60mm6mm(符合m法要求) （2-11） = _ -7-7) = _11.4610-4rad（5）最大沖刷線（即地面）以下深度Z處樁截面上的彎矩Mz及剪力Qz的計(jì)算； （2-12） （2-13）式中無量綱系數(shù)A3，B3，C3,，D3與A4，B4，C4，

23、D4，查JTGD63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范表P.0.8 計(jì)算樁身作用效應(yīng)無量綱系數(shù)用表得，Mz與Qz值計(jì)算列表如下表2-5與表2-6；彎矩圖與剪力圖如下圖的圖2與圖3；圖2 彎矩Mz圖圖3 剪力Qz圖表2-5 Mz值計(jì)算列表表2-6 Qz值計(jì)算列表(6) 樁柱頂水平位移的計(jì)算； 樁頂為自由端，其上作用有H與W，頂端位移可應(yīng)用疊加原理計(jì)算。設(shè)樁頂?shù)乃轿灰茷?，它是由下列各項(xiàng)組成：樁在地面處的水平位移X0、地面處轉(zhuǎn)角0所引起的樁頂?shù)乃轿灰?l0、樁露出地面段作為懸臂梁樁頂在水平力H以及在M作用下產(chǎn)生的水平位移 0，即 （2-13） h1+h2=0+8.4=8.4（m）; n=I1

24、E1/EI=(1.6/1.8)4=0.624;n：樁式橋墩上段抗彎剛度E1I1與下段抗彎剛度EI的比值，E1I1=E0I1;EI=0.8E0I，其中E0為樁身混凝土抗壓彈性模量，I1為樁上段毛截面慣性矩； （橋墩） （2-14） =8.43+8.42=32mm;=1.879_( _9.65510-48.4)+32=33.89mm;代入數(shù)據(jù)解=3.4cm =0.5=27.4cm；符合設(shè)計(jì)要求。(7) 樁的配筋及樁截面抗壓承載力計(jì)算； 樁身最大彎矩位置及最大彎矩計(jì)算； 樁地面處的剪力和彎矩：H0=H=450.8KN；M0=M+H0l0=2690.625+450.88.4=6477.345； 地面以

25、下樁身最大彎矩； Mmax=H0/a mH+M0mm （2-15） 確定最大彎矩位置； 由Qz=0得；im計(jì)=7.75； 據(jù)=4.0m,查公路橋梁鉆孔樁計(jì)算手冊附表m-5，；當(dāng)ay=0.5時(shí)，im=6.93111.667，im計(jì) 在其之間，故為最大彎矩位置，再據(jù)=4.0m，ay=0.4；查附表m-3，m-4，得到； mH=0.86；mm=0.378； Mmax=450.8/0.540.86+6477.3450.378=3166.38；地面至最大彎矩?cái)嗝婢嚯x；ym=ay/a=0.5/0.47=1.06m； 樁側(cè)土壤最大應(yīng)力計(jì)算： Qmax=a2/b0（H0/a+M0Qm） （2-16）確定最大應(yīng)

26、力位置； IQ計(jì)=im計(jì)=7.75；據(jù)=4.0m,查公路橋梁鉆孔樁計(jì)算手冊附表m-8，；當(dāng)ay=0.7時(shí)，im=1.55720.538，im計(jì) 在其之間，故為最大應(yīng)力位置，再據(jù)=4.0m，ay=0.7；查附表m-6，m-7，得到； QH=0.935； Qm=0.441； Qmax=0.472/2.52（） =210.43KN地面至最大應(yīng)力斷面距離；ym=ay/a=0.7/0.54=1.30m； 配筋計(jì)算及樁身材料截面強(qiáng)度驗(yàn)算； 根據(jù)公路橋梁鉆孔樁計(jì)算手冊；樁的計(jì)算長度；lp=k1+l0 （2-17）其中：k1=5.37m；l0：樁的懸出長度取8.4m； lp=k1+l0=5.37+8.4=13

27、.77m；因?yàn)閘p/D=13.77/1.8=7.657；固應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù) ；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；采用混凝土C25，fcd=11.5Mpa；HRB335級(jí)鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 混凝土保護(hù)層厚度取60mm，擬采用25鋼筋（外徑28.4m）； 則：rs=1800/2-（60+28.4/2）=825.8mm；g=rs/r=825.8/900=0.918； e0=M/N=3166.38/8144.94=0.389m； EI=1.1542； （2-16）式中： e0=0.389mm；h0=r+rs=825.8+900=1725.8mm；0.2+2.7e0/h0=0.2+2.7389/1725.8=0.8

28、11，取=1； 將數(shù)據(jù)代入式（2-16）得；=1.15； 計(jì)算偏心距：1.150.389=0.447 m采用查表法計(jì)算（參考公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）附錄C-表）；假設(shè)0.39；查表可得各系數(shù)分別如下：A=0.8369， B=0.5304， C=-0.5227， D=1.8711； 代入下式計(jì)算配筋率： = -0.0238 按構(gòu)造配筋計(jì)算軸向力設(shè)計(jì)值； （2-17） 將數(shù)據(jù)代入式（2-17）得； =8078.26KN與實(shí)際作用軸向力設(shè)計(jì)值8144.94KN偏差在2%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)規(guī)范；所以樁基只需按構(gòu)造配筋，根據(jù)規(guī)范要求，選配2825，鋼筋截面面積As

29、=13745.2mm2。樁基礎(chǔ)工程概算；相對(duì)于陸上鉆孔來說，水中鉆孔灌注樁主要在圍堰筑島、工作平臺(tái)等輔助工程方面有所差別，另外水中鋼護(hù)筒的設(shè)置、泥漿船的使用、水上拌和站、施工棧橋等也是需要考慮的問題。在條件允許的情況下首先考慮圍堰筑島的方案是較經(jīng)濟(jì)的，當(dāng)水深1.5m、流速O.5m/s的淺灘、且河床滲水性較小時(shí)，可采用土圍堰;水深3.0m、流速1.5m/s、且河床滲水性較小或淤泥較淺時(shí)，可采用土袋(草袋、麻袋等)圍堰;若水深在37.0m、流速2.0m/s也可采用竹籠、木籠鐵絲圍堰，否則應(yīng)考慮采用樁基工作平臺(tái)。文件說明：結(jié)合本工程的實(shí)際情況，采用446.5m竹籠鐵絲圍堰；砼強(qiáng)度等級(jí)水下C25，鋼筋

30、保護(hù)層為60mm；鉆孔設(shè)備按6臺(tái)套記，工程采用正循環(huán)方法成孔，鉆機(jī)為GPS15 型鉆機(jī)3 臺(tái)，泥漿泵為流量l08 的離心泵4 個(gè)，挖泥漿池4個(gè)，尺寸為542m；材料運(yùn)輸及其加工，所有材料考慮汽車運(yùn)輸，泥漿運(yùn)輸距離5km。編制依據(jù)：公路工程預(yù)算定額；公路基本建設(shè)工程概算預(yù)算編制辦法。表2-7 橋樁基礎(chǔ)費(fèi)用計(jì)算表序號(hào)項(xiàng)目名稱單位工程量1成孔和灌注樁2605.802人工挖孔方139.203人工挖溝槽307.204鋼筋籠t92.255泥漿運(yùn)送3052.26鋼筋籠吊焊t90.27大型機(jī)械安拆臺(tái)次48大型機(jī)械場外運(yùn)輸臺(tái)次4表2-8 灌注樁工程量表定額標(biāo)號(hào)項(xiàng)目名稱計(jì)量單位工程量基價(jià)（元）單價(jià)金額11人工挖孔

31、樁1001.392352489.98114人工挖孔槽1030.72661.520321.28238鋼筋籠t92.253375.3311371.43240成孔和灌注樁10260.586111.61592560.73247泥漿運(yùn)送10305.22811.7247747.072115鋼筋籠吊焊t90.2354.431966.88序22大型機(jī)械安拆臺(tái)次42728.310913.2序25大型機(jī)械場外運(yùn)輸臺(tái)次42775.811103.2合計(jì)2226473.77表2-9 灌注樁費(fèi)用計(jì)算表序號(hào)項(xiàng)目名稱取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)金額1定額直接費(fèi)分項(xiàng)工程定額基價(jià)2226473.772雨季施工增費(fèi)定額直接費(fèi)的0.7%15585.32

32、3生產(chǎn)工具增費(fèi)定額直接費(fèi)的1%222647.384檢查試驗(yàn)費(fèi)定額直接費(fèi)的0.2%6361.355工程定位，場地清理費(fèi)定額直接費(fèi)的0.3%9542.036材料二次搬運(yùn)費(fèi)不計(jì)7夜間使用費(fèi)定額直接費(fèi)的0.2%6361.358施工圖預(yù)算定額直接費(fèi)的4%190840.619價(jià)差10施工管理費(fèi)定額直接費(fèi)的16%763362.4411臨時(shí)設(shè)備費(fèi)定額直接費(fèi)的2.5%119275.3812勞動(dòng)保險(xiǎn)費(fèi)定額直接費(fèi)的4.8%229008.7313直接費(fèi)與間接費(fèi)之和112的總和3789422.3614計(jì)劃利潤（直接費(fèi)+間接費(fèi)）9%341048.0115稅金不含稅工程造價(jià)3.14%72874.2316含稅金額造價(jià)（13）

33、+（14）+（15）4203344.63.1 方案二：單排墩柱式樁基礎(chǔ)（2） 3.1.1 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) (1) 樁身設(shè)計(jì)； 根據(jù)本工程的特點(diǎn)，選擇鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。 墩的尺寸不變，樁型仍為端承樁，樁尺寸擬定如下： 直徑d=1.9m，樁長24.06m，嵌入基巖深度h=1m，樁身混凝土強(qiáng)度C25，受壓彈性模量Ec=2.8104MPa； (2) 驗(yàn)算單樁承載力； 根據(jù)（JTJ024-85.公路橋涵與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 第條）；將數(shù)據(jù)代入式（2-2）； =（0.322.83+0.0245.971）30000=31446.4KN 滿足上部荷載的要求； 其中：系數(shù)C1，C2在表2-1中分別取0.4，0.03降

34、低20%采用，即C1=0.32，C2=0.024。 3.1.2 沉降計(jì)算 根據(jù)簡化法計(jì)算單樁沉降量；將數(shù)據(jù)代入式（2-3）中，計(jì)算結(jié)果如下表3-1：表3-1沉降計(jì)算表N(kN)8144.942.66（mm）E(Kpa)2.8l(m)24.06(kN/)15000000A()2.83 由于S2.0=9.8mm沉降滿足規(guī)范要求。 3.1.4 單樁內(nèi)力及變位計(jì)算；根據(jù)(建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ-94-2008)第5.7.5：樁的水平變形系數(shù)和地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m可按下列規(guī)定確定：（1）決定樁測土抗力的計(jì)算寬度b0 ； 圓形單樁：b0=0.9(d+1)k；代入數(shù)據(jù)得：b0=0.9（1.9+1）

35、1.0=2.61（2）計(jì)算樁基變形系數(shù)； =0.47樁在最大沖刷線以下深度h=15.66m,其計(jì)算長度為=0.4715.66=7.362.5所以應(yīng)該按彈性樁設(shè)計(jì)。(3) 樁（直徑1.8m）每延米重q計(jì)算如下：q=（25-10）=42.51KN（扣除浮力）； 墩柱樁頂上外力Ni，Qi，Mi及最大沖刷處樁頂上外力N0，Q0，M0.的關(guān)系如下；Ni= 8144.94+8.442.511.2=8573.44KN；Qi=Q0=450.80 KN=H0;Mi= M=2690.625; (4) 最大沖刷線（即樁頂）處樁變位X0，0計(jì)算； 已知:=0.47；EI=0.80.82.81073.141.94/64

36、=1.432當(dāng)樁置于巖石類土且3.5時(shí)，取Kh=0；h計(jì)算長度=7.364，按h計(jì)算長度=4m計(jì)算，查JTGD63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范表P.0.8 計(jì)算樁身作用效應(yīng)無量綱系數(shù)用表得:A1=-5.85333；B1=-5.94097；C1=-0.92667； D1=4.54780；A2=-6.53316； B2=-12.15810；C2=-10.60840；D2=-3.76647；A3=-0.80848；B3=-11.73066 C3=-17.91860；D3=-15.07550；A4=9.24368；B4=-0.35762；C4=-15.61050 D4=-23.14040； H

37、0=1作用時(shí)； （2-6）=1.36110-6m （2-7）=5.05810-7rad M0=1作用時(shí)； （2-8）= =5.05810-7m （2-9） = =2.57410-7rad X0，0的計(jì)算； （2-10）-6-7 =1.974mm6mm(符合m法要求) （2-11） = _ -7-7) = _9.20610-4rad（5）最大沖刷線（即樁頂）以下深度Z處樁截面上的彎矩Mz及剪力Qz的計(jì)算； 將數(shù)據(jù)分別代入下式； 式中無量綱系數(shù)A3，B3，C3,，D3與A4，B4，C4，D4，查JTGD63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范表P.0.8 計(jì)算樁身作用效應(yīng)無量綱系數(shù)用表得，Mz與Q

38、z值計(jì)算列表如下表3-2與表3-3；彎矩Mz圖和剪力Qz圖如圖4與圖5所示；(6) 樁柱頂水平位移的計(jì)算； 樁頂為自由端，其上作用有H與W，頂端位移可應(yīng)用疊加原理計(jì)算。設(shè)樁頂?shù)乃轿灰茷?，它是由下列各項(xiàng)組成：樁在地面處的水平位移X0、地面處轉(zhuǎn)角0所引起的樁頂?shù)乃轿灰?l0、樁露出地面段作為懸臂梁樁頂在水平力H以及在M作用下產(chǎn)生的水平位移 0，即 （2-13） h1+h2=0+8.4=8.4（m）;n=I1E1/EI=(1.6/1.9)4=0.503;n：樁式橋墩上段抗彎剛度E1I1與下段抗彎剛度EI的比值，E1I1=E0I1;EI=0.8E0I，其中E0為樁身混凝土抗壓彈性模量，I1為樁上

39、段毛截面慣性矩； （橋墩） （2-14） =8.43+8.42=23.7mm;=1.974_( _9.20610-48.4)+23.7=25.68mm;代入數(shù)據(jù)解=25.68mm =0.5；符合設(shè)計(jì)要求。(7) 樁的配筋及樁截面抗壓承載力計(jì)算； 樁身最大彎矩位置及最大彎矩計(jì)算； 樁地面處的剪力和彎矩：H0=H=450.8KN；M0=M+H0l0=2690.625+450.88.4=6477.345； 地面以下樁身最大彎矩； Mmax=H0/a mH+M0mm （2-15） 確定最大彎矩位置； 由Qz=0得；im計(jì)=aM0/H0=6.75； 據(jù)=4.0m,查公路橋梁鉆孔樁計(jì)算手冊附表m-5，；當(dāng)

40、ay=0.5時(shí)，im=6.93111.667，im計(jì) 在其之間，故為最大彎矩位置，再據(jù)=4.0m，ay=0.4；查附表m-3，m-4，得到； mH=0.86；mm=0.378； Mmax=450.8/0.470.86+6477.3450.378=3273.30；地面至最大彎矩?cái)嗝婢嚯x；ym=ay/a=0.5/0.47=1.06m； 樁側(cè)土壤最大應(yīng)力計(jì)算： Qmax=a2/b0（H0/a+M0Qm） （2-16）確定最大應(yīng)力位置； IQ計(jì)=im計(jì)=7.76；據(jù)=4.0m,查公路橋梁鉆孔樁計(jì)算手冊附表m-8，；當(dāng)ay=0.7時(shí)，im=1.55720.538，im計(jì) 在其之間，故為最大應(yīng)力位置，再據(jù)

41、=4.0m，ay=0.7；查附表m-6，m-7，得到； QH=0.935； Qm=0.441； Qmax=0.472/2.61（） =317.67KN地面至最大應(yīng)力斷面距離；ym=ay/a=0.7/0.47=1.49m； 配筋計(jì)算及樁身材料截面強(qiáng)度驗(yàn)算； 根據(jù)公路橋梁鉆孔樁計(jì)算手冊；樁的計(jì)算長度；lp=k1+l0 （2-17）其中：k1=5.84m；l0：樁的懸出長度取8.4m； lp=k1+l0=5.84+8.4=14.24m；因?yàn)閘p/D=14.24/1.9=7.497；固應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù) ；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；采用混凝土C25，fcd=11.5Mpa；HRB335級(jí)鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 混凝土保護(hù)層厚度取60mm，擬采用25鋼筋（外徑28.4m）；則：rs=1900/2-（60+28.4/2）=875.8mm；g=rs/r=875.8/950=0.922； e0=M/N=3273.3/8144.94=0.402m； EI=1.4322； （2-16）式中： e0=0.402mm；h0=r+rs=875.8+950=1825.8mm；0.2+2.7e0/h0=0.2+2.7402/1825.8=0.791，取=1； 將數(shù)據(jù)代入式