橋臺樁基礎(chǔ)設(shè)計計算書

橋臺樁根底設(shè)計計算書路橋073張金輝荷載計算上部構(gòu)造恒載反力及橋臺臺身、根底土重的計算該局部的計算列于以下的恒載計算表中。〔彎矩正負規(guī)定如下：逆時針方向取“+”，順時針方向取“—”〕該橋臺的側(cè)立面圖、平面圖如圖〔一〕、圖〔二〕所示，在計算橋臺混凝土自重時，將其分為11塊分別進行計算，最后將其求和累加。上部構(gòu)造恒載計算：上部構(gòu)造恒載=EQ邊梁重量+中梁重量+橋面鋪裝重量=4723.587KN距離承臺底形心軸的距離=1.48m對承臺底形心軸的彎矩為：=-*4723.587*1.48=-3495.454KN·m圖(二)恒載計算表序號計算式豎直力對基底中心軸偏心彎矩1×××25×2×××××3×××3+1.74〕×254×0.3×××〕×25×5×××3+1.74〕×25×6×××2×25×7×××3+1.74〕×25669.57×8×1××25×1××25133×1××25×1××259××3××252-1-3×=00××3××252-1-3×=00××3××251972-1-3×=00××3××252-1-3×=0010×××4×2517820011×××6×2589100上部恒載××橋臺土合計土壓力計算根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)》，取臺背與填土間的摩擦角δ=。土壓力按臺背豎直〔ε=0〕，回填土為兩層：0~1.5m采用天然級配砂礫回填=40°，ε=0，δ==20°，β=0，；下局部采用原土碾壓回填=16°，c=30°，；根據(jù)土壓力相等的概念來計算1.5m以下回填土的等效內(nèi)摩擦角：＝H=6.606+1.5+1.37+0.75-1.5=8.726m其中6.606=〔+++〕/4，那么有＝＝o因為回填土分為兩層，故將兩層土的重度、內(nèi)摩擦角的值按土層厚度進行加權(quán)平均，即＝＝＝1.臺后填土外表無活載時的土壓力計算臺后填土自重所引起的主動土壓力按庫倫土壓力公式計算：式中：——墻后填土重度的加權(quán)平均值〔〕；H――土壓力作用的高度；B――土壓力作用的寬度；――庫倫主動土壓力作用系數(shù)；其中＝＝＝故有其水平方向的分力：＝水平方向的分力作用點距離承臺底面的距離：水平方向土壓力對承臺底形心軸的彎矩：在豎直方向的分力：＝＝1184.769kN豎直方向的分力作用點距離承臺底面的距離：豎直方向土壓力對承臺底形心軸的彎矩：2.臺后填土外表有車輛荷載時的土壓力計算圖〔三〕〔a〕.〔b〕車輛荷載的立面、平面尺寸圖〔四〕車輛橫向分布示意圖當(dāng)橋涵設(shè)計車道數(shù)大于2時，有汽車荷載產(chǎn)生的效應(yīng)應(yīng)按規(guī)定的多車道折減系數(shù)進行折減，查《公路橋涵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》表4.3.1.1-4可知，橫向布置的車道數(shù)為3時，橫向折減系數(shù)取0.78。由汽車荷載換算的等代均布土層厚度為：式中：――破壞棱體長度，；H――橋臺高度；――破壞棱體滑動面與水平面之間的夾角；其中====0.452m破裂棱柱體長度：當(dāng)臺背為豎直時，ε=0故=〕×=4.622m在破壞棱體長度范圍內(nèi)不能完全放一輛重車，因此按照不利的情況擺放車輛，只將汽車的兩個后軸放置于破壞棱體長度范圍內(nèi)，如下列圖〔5〕所示：圖〔五〕汽車荷載：＝3×〔140+140〕＝840kN在破壞棱體范圍內(nèi)汽車荷載換算的等代均布土層厚度為：：＝＝臺背在填土連同破壞接體上車輛荷載作用時引起的土壓力：在水平方向的分力：作用點與承臺底面中心的距離：水平方向土壓力對承臺底形心軸的彎矩：豎直方向的分力：＝＝×=1273.227kN作用點與承臺底面的距離：豎直方向土壓力對基底形心軸的彎矩：3.臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力在計算時，以橋臺前側(cè)邊緣垂線作為假想臺背，土外表的傾斜度以溜坡坡度為1:1.5，算得β°那么承臺底邊緣至坡面的垂直距離為:等代內(nèi)摩擦角：＝主動土壓力系數(shù)：＝=承臺底邊緣至坡面的垂直距離為:所以主動土壓力為：水平方向的分力作用點與承臺底面中心的距離：水平方向土壓力對基地形心軸的彎矩：豎直方向的分力：＝＝156.365kN豎直力與承臺底面的距離：豎直方向土壓力對承臺底形心軸的彎矩：〔三〕支座活載反力計算1.橋上有活載，臺后無汽車荷載〔1〕汽車及人群荷載反力在橋上的汽車荷載布置如下列圖〔6〕所示圖〔六〕車道荷載支座反力：人群荷載支座反力：支座反力作用點離承臺底形心軸的距離：對承臺底形心軸的彎矩：=(795.612+165)×1.48=1421.705〔2〕汽車荷載制動力車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，而集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線的峰值處。即圖〔六〕所示跨徑上布滿均布的車道荷載，而集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于在左側(cè)的平板橡膠支座上，那么由一個設(shè)計車道上由汽車產(chǎn)生的制動力標(biāo)準(zhǔn)值按《公路橋涵設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計算得總重力的10%計算，但本設(shè)計中公路-1級汽車荷載的制動力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165KN，且同向行駛?cè)嚨罏橐粋€設(shè)計車道的2.34倍。那么其單車道制動力：×19.46+237.84〕×10%=44.217kN<165KN故取同向行駛?cè)嚨郎掀嚭奢d制動力為：×165=386.1KN對于端部橋臺設(shè)滑板橡膠支座的簡支梁橋臺，應(yīng)計的制動力為：0×386.1=115.83KN〔3〕支座摩阻力支座摩阻力=上部構(gòu)造恒載××f根據(jù)支座類型，取f=0.05，那么有××0.05=118.09KN對承臺底形心軸的彎矩：支座底到承臺底的豎直距離h=1.5+6.606+1.1=9.206m×118.06=1087.137KN·m2.橋上有活載，臺后也有汽車荷載在橋跨上的汽車荷載布置如圖〔7〕所示：圖〔七〕將臺后長度=4.622m范圍內(nèi)的均布車道荷載換算成與前面土壓力計算的填土相同的等代土層厚度，即破裂棱柱體長度：＝4.622m在破壞棱體范圍內(nèi)布滿車道均布荷載：＝3×××那么車道均布荷載轉(zhuǎn)換為等效土層，厚度為：故臺背在填土連同破壞接體上有車道均布荷載作用下的引起的土壓力：水在水平方向的分力：作用點與承臺底面中心的距離：水平方向的分力對承臺底形心軸的彎矩：豎直方向的分力：＝＝1200.063kN豎直力作用點與承臺底面形心軸的距離：豎直方向的力對承臺底形心軸的彎矩：荷載組合根據(jù)實際可能發(fā)生的組合，應(yīng)按五種情形進行荷載組合，即：橋上有活載，臺后無汽車荷載；橋上有活載，臺后也有汽車荷載；橋上無活載，臺后有汽車荷載。荷載組合根本公式：式中：——承載能力極限狀態(tài)下作用根本組合的效應(yīng)組合設(shè)計值；——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，該橋為中橋，取=1；——第i個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)；——汽車荷載效應(yīng)的分項系數(shù)；——在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)外的其它可變作用效應(yīng)的分項系數(shù)；——在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)外的其它可變作用的組合系數(shù)；橋上有活載，臺后無汽車荷載根本組合：恒載+橋上活載+臺前土壓力+臺后土壓力+支座摩阻力第一個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：上部結(jié)構(gòu)恒載KN·m由于該作用對結(jié)構(gòu)承載力不利，取=1.2；第二個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：橋臺混凝土自重=4945.774，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；=2389.855KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；第三個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：橋臺中土的自重=11947.48KN，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；=2844.47KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；第四個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：臺前土壓力〔水平力方向以臺前指向臺后為正〕=156.365，對結(jié)構(gòu)承載力不利；=249.165KN，對結(jié)構(gòu)承載力不利；=486.619KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利；=-422.184KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力有利=1.0；第五個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：臺后土壓力=1184，769KN，對結(jié)構(gòu)承載力不利；=-2833.948KN，對結(jié)構(gòu)承載力有利=1.0；=-9659.984KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力有利=1.0；=3198.876KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.4；汽車荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值〔可變作用〕=795.612KN，=1.4；1.48=1177.506KN·m，=1.4；人群荷載〔可變作用〕：=165KN，=1.4；=1651.48=244.2KN·m，=1.4；支座摩阻力〔可變作用〕：=118.09KN，=1.4；9.206=1087.137KN·m，=1.4；除汽車荷載外，尚有兩種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)=0.70.綜上豎直力××××1184.769+××795.612=26282.302kN水平力××××0.8=-2352.856kN彎矩×〔3495.454+2389.855+2844.470〕×.0×+×××1.4)×××=8506.478橋上有活載，臺后也有汽車荷載根本組合：恒載+橋上活載+臺前土壓力+臺后有車道均布荷載時的土壓力+支座摩阻力第一個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：上部結(jié)構(gòu)恒載=+3495.454KN·m由于該作用對結(jié)構(gòu)承載力不利，取=1.2；第二個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：橋臺混凝土自重=4945.774，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；=2389.855KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；第三個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：橋臺中土的自重=11947.48KN，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；=2844.47KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；第四個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：臺前土壓力=156.365，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.4；=249.165KN，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.4；=486.619KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.4；=-422.184KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力有利=1.0；汽車荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值〔可變作用〕=795.612KN，=1.4；1.48=1177.506KN·m，=1.4；人群荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值〔可變作用〕：=165KN，=1.4；=1651.48=244.2KN·m，=1.4；支座摩阻力〔可變作用〕：=118.09KN，=1.4；9.206=1087.137KN·m，=1.4；臺后有車道均布荷載時的土壓力效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值(可變作用)：=1200.063KN，=1.4；=-2870.532KN，=1.4；=-9845.925+3240.171=-6605.754KN·m，=1.4；除汽車荷載外，尚有兩種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)=0.70.綜上豎直力×〔4945.774+11947.48+2361.794〕+〔××1200.063〕×××=kN水平力×+1.4×9-××kN彎矩××××××)××=7952.816橋上無活載，臺后有汽車荷載根本組合：恒載+臺前土壓力+臺后有車輛荷載時的土壓力+支座摩阻力第一個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：上部結(jié)構(gòu)恒載=+3495.454KN·m由于該作用對結(jié)構(gòu)承載力不利，取=1.2；第二個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：橋臺混凝土自重=4945.774，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；=2389.855KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；第三個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：橋臺中土的自重=11947.48KN，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；=2844.47KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.2；第四個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值：臺前土壓力=156.365，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.4；=249.165KN，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.4；=486.619KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力不利=1.4；=-422.184KN·m，對結(jié)構(gòu)承載力有利=1.0；臺后有汽車荷載時的土壓力效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值〔可變作用〕：=1273.227KN，=1.4；·m，=1.4；=-3045.538KN，=1.4；支座摩阻力〔可變作用〕：=118.09KN，=1.4；9.206=1087.137KN·m，=1.4；綜上，豎直力×〔4945.774+11947.48+2361.794〕××1273.227+×=kN水平力×.4××1.4=-kN彎矩××1.4+〔1.4××7301.713〕××=對于實體式埋置式橋臺不計汽車荷載的沖擊力。同時從以上對制動力和支座摩阻力的計算結(jié)果說明，支座摩阻力大于制動力。因此，在根本組合中，以支座摩阻力作為控制設(shè)計。荷載組合表荷載組合豎向力(KN)水平力(KN)彎矩〔kN.m〕〔一〕〔二〕〔三〕由上表可知第1組為最不利組合，即有H=(KN)N=(KN)M=〔kN.m〕多排樁計算1.樁的計算寬度根據(jù)地基的土質(zhì)情況，假定樁長h=22m，即樁底放置在密實的礫類土中。樁的直徑d=1.20m。查教材表4—3得形狀換算系數(shù)=0.9；受力換算系數(shù)：；樁間的相互影響系數(shù)：沿水平力H作用方向上的樁間凈距L1=2.0m，樁在地面下的計算深度=3〔d+1〕=3×〔1.2+1〕=6.6<h=22m，那么有×6.6=3.96>L1=2.0m，一排中有四根樁，即n=4，當(dāng)n4時，取，故那么樁的計算寬度×××=1.441m且n=4×1.441=5.765m<×3+1.2+1=18.7m，并且2b；2.計算地基系數(shù)隨深度變化的比例系數(shù)m：，將地面以下深度內(nèi)的土層，根據(jù)換算前后地基系數(shù)圖形面積在深度內(nèi)相等的原那么，換算成為一個當(dāng)量的m值，作為整個深度的m值。即查《根底工程》教材表4-1得，在0——3.9m的范圍內(nèi)，取m=12=6.307<22m，屬于彈性樁，按彈性樁計算.4.計算樁頂剛度系數(shù)樁露出地面長m；樁的埋置深度；鉆挖孔樁采用；樁的橫截面積；樁底平面的地基土豎向地基系數(shù)=將地面以下各層土的重度，內(nèi)摩擦角值按土層厚度進行加權(quán)平均，即＝＝＝樁底平面處地基沉降計算，假定外力界樁側(cè)土的摩阻力和樁身作用，自地面以/4角擴散至樁底平面處的面積上，那么有又以相鄰樁底面中心距為直徑所得到的面積為：故取所以：查附表17.18.19得所以5．計算承臺底面中心處的位移、、6．計算各樁樁頂所受作用力、、豎向力水平力:=彎矩校核：4×()=N=26282.302KNEQ軸向力=-KNmQI=KN=KN8.按土的支承力確定單樁軸向允許承載力〔經(jīng)驗公式法〕單樁軸向允許承載力：其中：單樁最大承載力，取KnG:為整個樁重，取G=2522，那么有采用旋挖鉆進成孔，那么U=；第一層土為粉性黃土；第二層土為中密砂礫第三層土為細實砂礫由于，且裝底部不透水，那么那么取由于基底為密實砂礫，那么查表有h=22m代入有：kN即有該單樁的軸向承載力滿足要求。9．樁的內(nèi)力及位移計算〔1〕樁身最大彎矩位置及最大彎矩計算計算樁頂以下深度Z處樁截面上的彎矩MZ內(nèi)力匯總表=a(kn.m)00000．80.614130.40658150.443340.2426212.80.269960.1197910.136150.05099圖〔八〕由圖〔八〕可知，〔2〕配筋計算及樁身材料截面強度驗算最大彎矩最大彎矩所在位置是樁頂。樁在受到外荷載的作用下，可將其視為一偏心受壓構(gòu)件，認為桿件兩端均為不移動鉸。取計算長度。采用C20混凝土，HRB335鋼筋，，，。計算偏心距增大系數(shù)：長細比，應(yīng)考慮縱向彎曲對偏心距的影響；截面的有效高度那么偏心距增大系數(shù)為故；計算受壓高度系數(shù)：受壓區(qū)高度系數(shù)ξξABCD1.905324由計算表可知，當(dāng)ξ時，計算縱向力與設(shè)計值之比擬為合理，故取ξ，以為計算值。計算所需縱向鋼筋的截面積：現(xiàn)選用8根32，實際，鋼筋布置如圖1.7所示：圖〔八〕鋼筋布置示意圖〔單位mm〕混凝土保護層厚度,縱向鋼筋間凈距為471〔3〕樁頂?shù)乃轿灰乞炈悖翰楦奖?，得查附表5，得〔1〕樁頂處的局部受壓驗算式中：——承臺內(nèi)一根承受的最大計算軸向力kN，其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；只有人群荷載參與組合時，荷載組合系數(shù)取；結(jié)構(gòu)平安系數(shù)；那么有——材料平安系數(shù)，對于混凝土取=1.54；——局部承壓時提高系數(shù)，；——局部受壓時計算面積，局部受壓面積邊緣至靠近的構(gòu)件邊緣〔又稱臨空面〕的最小距離，所以沿各邊向外擴大的有效距離為0.5m，所以——承臺內(nèi)基樁樁頂橫截面的面積，；所以，=；那么有