钢管桩承载力验算
北延桥钢管桩验算
验算部位：
选取全桥最不利荷载处-中支点墩柱一侧5m范围进行验算。
5m范围内钢管桩数量：
顺桥向，按施工单位提供的钢管桩顺桥向支点位置5m，跨中位置6.5m间距可知，此段5m 范围内共计考虑顺桥向1排钢管桩。
横桥向，按施工单位提供图示，横桥向6根钢管桩，入土20m。
按上所述，顺桥向5m、横桥向18m桥宽范围内（桥梁面积90m2），共计6根钢管桩，桩入土20m。
一、施工单位提供的各项荷载值如下：
恒载：
1、底模、侧模采用竹胶板
覆膜竹胶板自重：0.34kn/m2
2、顺桥向木枋（5×10）间距30cm
自重：0.10kn/m2
3、横桥向木枋（12×12）间距60cm
自重：0.30kn/m2
4、支架体系（碗扣式）
自重：1.74kn/m2（腹板处）
自重：1.06kn/m2（底板、翼缘板处）
5、平台满铺木枋（15×15）
自重：1.20kn/m2
6、纵联I36C工字钢（间距1.0m）
自重：0.712kn/m2
7、横梁I36C工字钢（双拼）
43m宽平台每排钢管桩受横联工字钢自重61.23kn
活载：
1、施工机具及人员荷载：2.5kn/m2
2、倾倒混凝土产生的荷载（泵送）：4.0kn/m2
3、混凝土振捣产生的荷载：2.0kn/m2
二、钢管桩受载计算
考虑荷载分项系数 恒载 1.0 活载1.0
组合后荷载值F 总=1.0*261+1.0*77=338吨 此处为纵向1排，横向6列，故 单根钢管桩荷载值F=338/6=57吨 三、单根钢管桩抗力
本次计算按试桩后对桩侧修正摩阻系数考虑 选取整个钢管桩范围内最不利钻孔ZK6计算，按桩入土20m ，顶标高0.808m ，底标高-19.192m 。 按《公路桥涵地基与基础设计规范》5.3.3第2条沉桩的承载力计算公式计算桩侧
桩周u=PI()*0.6=1.88m
ai 为振动沉桩对各土层桩侧摩阻力的影响系数，按规范取值0.7
各桩侧
l q
sik
∑计算如下表（各项qsik 均为考虑试桩后的修正值）
：
)(2/1][p pk r i sik i a A q a l q ua R +=∑
计算得到桩侧[Ra]=0.5*（1.88*0.7*952.55）=627kN
按规范5.3.7条规定：施工阶段单桩轴向受压承载力容许值应乘以1.25的抗力系数。计算得到不考虑桩端时单桩抗力为1.25[Ra]=784 kN
不考虑桩端时单桩承载力/单桩荷载值=78.4吨/57吨=1.37
四、对桩端承载力的计算
由于《公路桥涵地基与基础设计规范》没有对于钢管桩桩端的计算，
故考虑按《建筑桩基技术规范》5.3.7条计算钢管桩桩端承载力
桩端承载力计算如下：
qpk按规范列表取值1900kPa，
则桩端Qpk=0.8*1900*PI()*(0.6/2)^2=430kN
取2倍安全系数后桩端0.5Qpk=215 kN
由于桩端承载力值有较大的不确定性，计算考虑将这部分抗力作为安全储备。
五、计算结论
按中支点纵向5m间距，一幅桥横向6根钢管桩（管径600mm，入土20m），
单桩承载力/单桩荷载值=1.37。
即钢管桩具有1.37的安全系数。
钢管桩的计算公式
钢管桩的计算公式 条件： 地基土粘土、可塑，承载力特征值f ak ，重度γ，摩擦角φ，作用在基础顶面处内力标准值为：弯距M k ，剪力V k ，竖向轴力N k 一、根据结构力学知识，进行桩顶作用效应计算 求出每个桩顶的力 弯距ki M ，剪力ki V ，竖向轴力ki N , 如左图所示。 二、桩下压承载力计算 （参见《建筑桩基技术规范》） 单桩竖向承载力标准值为： p pk p j sjk pk sk uk A q l q u Q Q Q λ+=+=∑ sjk q ——桩侧第j 层土的极限侧阻力标准值，查表5.3.5-1。 pk q ——极限端阻力标准值，查表5.3.5-2。 j l ——桩周第j 层土的厚度 u ——桩身周长 p λ——桩端土塞效应系数，对于闭口钢管桩取1，对于敞口 钢管桩按下式计算： 当5/ 三、 桩上拔承载力计算，即当0 一、嵌岩桩单桩轴向受压容许承载力计算公式 采用嵌岩的钻（挖）孔桩基础，基础入持力层1～3倍桩径，但不宜小于1.00m，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第4.3.4条推荐的公式计算。 公式为：[P]=(c1A+c2Uh)Ra 公式中，[P]—单桩轴向受压容许承载力(KN)； Ra—天然湿度的岩石单轴极限抗压强度(KPa)，按表4.2 查取，粉砂质泥岩：Ra =14460KPa；砂岩：Ra =21200KPa h—桩嵌入持力层深度(m)； U—桩嵌入持力层的横截面周长(m)； A—桩底横截面面积(m2)； c1、c2—根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的系数。挖孔桩取c1=0.5，c2=0.04；钻孔桩取c1=0.4，c2=0.03。 二、钻（挖）孔桩单桩轴向受压容许承载力计算公式 采用钻（挖）孔桩基础，其单桩轴向受压容许承载力[P]建议按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85第4.3.2条推荐的公式计算。 公式为：[]()R p A Ul Pσ τ+ = 2 1 公式中，[P] —单桩轴向受压容许承载力(KN)； U —桩的周长(m)； l—桩在局部冲刷线以下的有效长度(m)； A —桩底横截面面积(m2)，用设计直径(取1.2m)计算； p τ— 桩壁土的平均极限摩阻力(kPa)，可按下式计算： ∑==n i i i p l l 11ττ n — 土层的层数； i l — 承台底面或局部冲刷线以下个土层的厚度(m)； i τ— 与i l 对应各土层与桩壁的极限摩阻力(kPa)，按表 3.1查取； R σ— 桩尖处土的极限承载力(kPa)，可按下式计算： {[]()}322200-+=h k m R γσλσ []0σ— 桩尖处土的容许承载力(kPa)，按表3.1查取； h — 桩尖的埋置深度(m)； 2k — 地面土容许承载力随深度的修正系数，据规范表 2.1.4取为0.0； 2γ— 桩尖以上土的容重(kN/m 3)； λ— 修正系数，据规范表4.3.2-2，取为0.65； 0m — 清底系数，据规范表4.3.2-3，钻孔灌注桩取为 0.80，人工挖孔桩取为1.00。 钢管桩设计与验算 钢管桩选用Ф800，δ=10mm 的钢管，材质为A 3，E=2.1×108 Kpa,I= 64 π (80.04－78.04)=1.936×10-3M 4。依据386#或389#墩身高度和 周边地形，钢管桩最大桩长按30m 考虑。 1、桩的稳定性验算 桩的失稳临界力Pcr 计算 Pcr= 22 l EI π= 3 2 8 230 10 936.1101.2-????π =4458kN ＞R=658.3 kN 2、桩的强度计算 桩身面积 A=4 π （D 2－a 2） =4 π （802－782）=248.18cm 2 钢桩自身重量 P=A.L.r=248.18×30×102×7.85 =5844kg=58.44kN 桩身荷载 p=658.3+58.44=716.7 kN б=p ／A=716.7×102／248.18=288.7kg ／cm 2=35.3Mpa 3、桩的入土深度设计 通过上述计算可知，每根钢管桩的支承力近658.3kN ，按规范取用安全系数k=2.0，设计钢管桩入土深度，则每根钢管桩的承载力为658.3×2=1316.6kN ，管桩周长 U=πD=3.1416×0.8=2.5133m 。依地质勘察报告，河床自上而下各层土的桩侧极限摩擦力标准值为： 第一层 粉质黏土 厚度为3m ， τ=120 Kpa 第二层 淤泥粉质黏土 厚度为4m ，τ=60 Kpa 第三层 粉砂 厚度为1.8m ，τ=90Kpa N=∑τi u h i N =120×2.5133×3+60×2.5133×4+90×2.5133×h 3=1316.6 kN =904.7+603.1+226.1 h 2 =1316.6kN 解得 h 3=-0.84m 证明钢管桩不需要进入第三层土，即满足设计承载力。 钢管桩实际入土深度： ∑h=3+4=7 m 4、打桩机选型 拟选用DZ90，查表得知激振动570 kN ，空载振幅≮0.8mm ，桩锤全高4.2 m ，电机功率90kw 。 5、振动沉桩承载力计算 根据所耗机械能量计算桩的容许承载力 []P = m 1{ ()[]v a A f m x 12 23 1111 βμα+-+Q } m —安全系数，临时结构取1.5 m 1—振动体系的质量 m 1=Q/g=57000/981=58.1 Q 1—振动体系重力 N g —重力加速度=981 cm /s 2 A X —振动沉桩机空转时振幅 A X = 10.3 mm M —振动沉桩机偏心锤的静力矩 N. cm μ—振动沉桩机振幅增大系数 μ= A n / A x （一）单桩承载力特征值是什么？ 1、单位桩体所能承受的极限荷载力也就是最大静载试验压力除以安 全系数2.0得出的标准值 2、指单桩在外荷载作用下，不丧失稳定，不产生过大变形所能承受的最大荷载特征值。符号为Ra 3、由荷载试验测定的单桩压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值 （二）最近在搞水泥土搅拌桩（桩径500mm），设计给的复合地基承 载力特征值是250kp，现在要计算单桩承载力特征值，应该怎么计算？《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002上有公式计算，但是有好多公式中的符号不知道是什么意思，求高手解答。另外，能不能根据复合地基承载力的特征值推算出单桩的承载力特征值？ 楼主的原意是不是这样：设计给的水泥搅拌桩复合地基承载力特征值是250kp，这是设计要求，桩径500mm，其它还不太清楚，在此条件下，可以按下述步骤依据3楼公式反算： 首先参数确定： fspk─复合地基承载力特征值250kPa，设计要求值； Ap─搅拌桩截面积（m2），500mm桩径为0.19625m^2； fsk─桩间土承载力特征值（kPa），可查勘察报告确定，一般水泥搅拌桩加固作复合地基的地层承载力都不高，假设查勘察报告应取100kPa； m─面积置换率，由计划的加固桩桩间距确定，我们暂时假设按 3d桩间距布桩，则置换率为0.19625/(1.5*1.5)=0.0872； β─桩间土承载力折减系数，一般取0.7。 按3楼搅拌桩复合地基承载力特征值一般可按下式估算： fspk=m（Ra/Ap）＋β（1－m）fsk 则要求的单桩竖向承载力特征值： Ra=Ap（fspk-β（1－m）fsk）/m =0.19625（250-0.7（1-0.0872）100）/0.0872=418.8（kN）就是说按3d桩间距均布500mm搅拌桩，要达到设计要求的 250kPa复合地基承载力需要，当地桩间土承载力特征值为100kPa时，要求的搅拌桩单桩竖向承载力特征值为420kN，按此方案，就可依据 勘察报告提供的搅拌桩桩基参数，进一步确定单颗搅拌桩应该多长，能够达到420kN。 上述步骤才是正确的确定满足设计需要的单桩竖向承载力特征值的正确方法。 边跨现浇直线段支架设计计算 一、计算何载（单幅） 1、直线段梁重：15#、16#、17#混凝土方量分别为22.26、25.18、48m3。端部1.0范围内的重量，直接作用在墩帽上，混凝土方量为： V=1×[6.25×2.5+2×3×0.15+2×2×0.25／2+2× 225 .0 65 .0 ×1－1.2×1.5]=16.125 m3 作用在支架的荷载： G1=（22.26+25.18+48－16.125）×22800×10=1957.78 KN 2、底模及侧模重（含翼缘板脚手架）：估算G2=130KN 3、内模重：估算G3=58KN 4、施工活载：估算G4=80KN 5、合计重量：G5=1957.78+130+58+80=2226KN 二、支架形式 支架采用Φ800mm（壁厚为10mm）作为竖向支承杆件。纵桥向布置2排，横桥向每排2根，其中靠近10#（13#）墩侧的钢管桩支承在承台上，与墩身中心相距235cm，第二排钢管桩与第一排中心距为550cm，每排2根排的中心距离为585cm。钢管桩顶设置砂筒，砂筒上设纵横向工字钢作为分配梁，再在纵梁上敷设底模方木及模板。钢管桩之间及钢管桩与墩身之间设置较强的钢桁架梁联系，在平面上形成框架结构，以满足钢管桩受载后的稳定性要求，具体详见“直线段支架结构图”。 根据支架的具体结构，现将其简化成力学计算模型，如下图所示： 327.5 585 327.5 10×120 20 20 780 550 115 115 纵桥向横桥向 三、支架内力及变形验算 1、 横梁应力验算：横梁有长度为12.4m ，采用2I56a 工字钢，其上 承托12根I45a 工字钢。为简化计算横梁荷载采用均布荷载。 （1）纵梁上面荷载所生的均布荷载： Q 1=2226÷2÷12.25=90.86KN/m （2）纵梁的自重所生的均布荷载： Q 2=0.8038×(1.15+5.5/2)×11÷12.25=2.815N/m （3）横梁自身的重量所生的均布荷载： Q 3=2×1.0627=2.125N/m （4）横梁上的总均布荷载： Q=90.86+2.815+2.125=95.8N/m 钻孔桩单桩承载力特征值计算 一、 按摩擦端承桩计算 已知参数： 根据DBJ15-31-2003中10.2.3条公式a sia i pa p R u q l uq A =+∑计算： 当1000?桩：22211 1.0 3.14 3.14, 1.0 3.140.78544 p u d m A d m ππ==?== =??= ZK1 3.142516.913 4.5330.5500.785=2828kN ZK2 3.14251713 4.6330.5500.785=2795kN a sia i pa p a sia i pa p R u q l uq A R u q l uq A =+=??+?+?+??=+=??+?+?+??∑∑钻孔： （2.3）+1800钻孔： （1.7）+1800当800?桩：22211 0.8 3.14 2.5,0.8 3.140.5044 p u d m A d m ππ==?== =??= ZK1 2.52516.913 4.5330.5500.50=2026kN ZK2 2.5251713 4.6330.5500.50=2000kN a sia i pa p a sia i pa p R u q l uq A R u q l uq A =+=??+?+?+??=+=??+?+?+??∑∑钻孔： （2.3）+1800钻孔： （1.7）+1800二、桩身承载力设计值计算 由DBJ15-31-2003中10.2.7条可知： 2c ,0.70,2511.9/;c c ps c N f A C f N mm φφ≤==其中，砼： 当1000?桩：22211 1.0 3.140.78544 p A d m π= =??= 30.7011.90.785106539c c ps N f A kN φ≤=???= 6539 48431.35 1.35 a N R kN ≤ == 当800?桩：222 110.8 3.140.5044p A d m π==??= 30.7011.90.50104165c c ps N f A kN φ≤=???= 4165 30851.35 1.35 a N R kN ≤ == 三．单桩承载力设计值确定 综上所述： 100025008001800a a R kN R kN φφ==桩，取桩，取 悬臂式板桩和板桩稳定性计算计算书 万科城六期工程；属于结构;地上0层;地下0层；建筑高度：0m；标准层层高：0m ；总建筑面积：0平方米；总工期：0天；施工单位：。 本工程由投资建设，设计，地质勘察，监理，组织施工；由担任项目经理，担任技术负责人。 一、编制依据 本计算书的编制参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），《土力学与地基基础》（清华大学出版社出版）等编制。 二、参数信息 重要性系数：1.00；开挖深度度h：6.00m； 基坑外侧水位深度h wa：8m；基坑下水位深度h wp：2.00m； 桩嵌入土深度h d：6m；基坑边缘外荷载形式：荷载满布 土坡面上均布荷载值q0：1.00kN/m； 悬臂板桩材料：63a号工字钢；弹性模量E：206000N/mm2； 强度设计值[fm]：205N/mm2；桩间距bs：0.50m； 截面抵抗矩Wx：2981.47cm3；截面惯性矩Ix：93916.20cm4； 基坑土层参数： 序号土名称土厚度坑壁土的重度内摩擦角内聚力浮容重 (m) (kN/m3) (°) (kPa) (kN/m3) 1 填土 2 19 16 10 20 2 细砂 1 18 25 0 20 3 中砂 3 18.5 28 0 20 4 砾砂 3 19 30 0 20 5 圆砾 3 20.25 35 5.5 20 6 碎石 3 21 37.5 9 20 三、土压力计算 1、水平荷载 （1）、主动土压力系数： K a1=tan2（45°- φ1/2）= tan2（45-16/2）=0.568； K a2=tan2（45°- φ2/2）= tan2（45-25/2）=0.406； K a3=tan2（45°- φ3/2）= tan2（45-28/2）=0.361； K a4=tan2（45°- φ4/2）= tan2（45-30/2）=0.333； K a5=tan2（45°- φ5/2）= tan2（45-30/2）=0.333； K a6=tan2（45°- φ6/2）= tan2（45-35/2）=0.271； （2）、土压力、地下水以及地面附加荷载产生的水平荷载： 第1层土：0 ~ 2米； σa1上= -2C1K a10.5 = -2×10×0.5680.5 = -15.071kN/m2； σa1下= γ1h1K a1-2C1K a10.5 = 19×2×0.568-2×10×0.5680.5 = 7.075kN/m2; 第2层土：2 ~ 3米； H2' = ∑γi h i/γ2 = 38/18 = 2.111； σa2上= [γ2H2'+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a2-2C2K a20.5 = [18×2.111+1+0]×0.406-2×0×0.4060.5 = 15.828kN/m2； σa2下= [γ2(H2'+h2)+P1+P2a2/(a2+2l2)]K a2-2C2K a20.5 = [18×(2.111+1)+1+0]×0.406-2×0×0.4060.5 = 23.134kN/m2； 第3层土：3 ~ 6米； H3' = ∑γi h i/γ3 = 56/18.5 = 3.027； 单桩竖向承载力特征值按《建筑桩基技术规范》JGJ94 -2008第5.2.2条公式5.2.2计算： R a=Q uk/K 式中： R a——单桩竖向承载力特征值； Q uk——单桩竖向极限承载力标准值； K——安全系数，取K=2。 1. 一般桩的经验参数法 此方法适用于除预制混凝土管桩以外的单桩。 按JGJ94-2008规范中第5.3.5条公式5.3.5计算： 式中： Q sk——总极限侧阻力标准值； Q pk——总极限端阻力标准值； u——桩身周长； l i——桩周第i 层土的厚度； A p——桩端面积； q sik——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值；参考JGJ94-2008规范表5.3.5-1取值，用户需在地质资料土层参数中设置此值；对于端承桩取q sik=0； q pk——极限端阻力标准值，参考JGJ94-2008规范表5.3.5- 2取值，用户需在地质资料土层参数中设置此值；对于摩擦桩取q pk=0； 2. 大直径人工挖孔桩（d≥800mm）单桩竖向极限承载力标准值的计算 此方法适用于大直径（d≥800mm）非预制混凝土管桩的单桩。按JGJ94-2008规范第5.3.6条公式5.3.6 计算： 式中： Q sk——总极限侧阻力标准值； Q pk——总极限端阻力标准值； q sik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，可按JGJ94-2008规范中表5.3.5-1取值，用户 需 1取值，用户需在地质资料土层参数中设置此值；对于扩底桩变截面以上2d范围不计侧阻力；对于端承桩取q sik=0； q pk——桩径为800mm极限端阻力标准值，可按JGJ94-2008规范中表5.3.6- 1取值；用户需在地质资料土层参数中设置此值；对于摩擦桩取qpk=0； ψsi，ψp——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按JGJ94-2008表5.3.6-2取值； 桩基承载力说明与计算 根据箱梁结构形式，支架基础采用Φ820*8钢管桩，每幅单排布置5根，纵向根据现浇梁不同部位的重量不同，根据现浇梁的纵向断面形式不同钢管桩间距距离不同，具体布置形式见现浇支架立面图。现浇梁施工完成后要根据钢管桩的入土深度和桥梁的净高确钢管桩拆除方式。 使用DZ60振动锤打入河床，入土深度要达到DZ60振动锤的最大击振力强度（即每根管桩竖向承载力可达到59t的标准）。 1、钢管计算 （1）、桥梁荷载 ①混凝土荷载 ②施工荷载 ③ （2）、地基承载力计算 根据相关资料查询各种土层的摩阻力分别为：淤泥质粉质粘土桩侧土摩阻力q ik=20kPa（回填土按淤泥质土计算摩阻力）；细砂桩侧土摩阻力q ik=25kPa；中砂层桩侧土摩阻力q ik=35kPa；粗砂层桩侧土摩阻力q ik=60kPa。由地质勘查报告查询，桥位附近地质情况如下： 不同孔号对应的岩层厚度 按照钢管入土长度35m分别计算三处地基的承载力。摩擦桩计算公式：［Ra］=1/2（UΣq ik* l i）+A p* q r ①ZK26处： ［Ra］=1/2（UΣq ik* l i）+A p* q r =0.82*3.14*（6.22*20+7.3*25+13*35+8.48*60）/2=461.79 KN ②ZK28处： ［Ra］=1/2（UΣq ik* l i）+A p* q r =0.82*3.14*（4.41*20+4.2*25+6.39*35）/2=536.65KN ③ZK30处： ［Ra］=1/2（UΣq ik* l i）+A p* q r =0.82*3.14*（7.33*20+7.67*25）/2=338.35KN =375.1 KN≥1.5*203=304.5 KN 钢管桩的承载力满足要求。 （2）、钢管桩刚度计算： [σ]=F/A=304.5/（（0.82*0.82-0.8*0.8）/（3.14*4）） =229.4 MPa≤235 MPa 钢管强度满足承载力要求。 钢管桩设计与验算 810，E=2.1×，δ=10mm的钢管，材质为A钢管桩选用Ф8003?44-34。依据386#或10389#Kpa,I=M(墩身高度－)=1.936×7880..00 64和周边地形，钢管桩最大桩长按30m考虑。 1、桩的稳定性验算 桩的失稳临界力Pcr计算 ?32?82?EI10?1?10?1.936.?2= Pcr= 22l30 =4458kN＞R=658.3 kN 2、桩的强度计算 ?22 aD桩身面积A=（）－4?2 22=248.18cm）－=（80784钢桩自身重量27.85 ×10P=A.L.r=248.18×30× =5844kg=58.44kN p=658.3+58.44=716.7 kN 桩身荷载22=35.3Mpa ／248.18=288.7kgcm／10=pб／A=716.7×3、桩的入土深度设计，按规范通过上述计算可知，每根钢管桩的支承力近658.3kN，设计钢管桩入土深度，则每根钢管桩的承载力k=2.0取用安全系数。依π，管桩周长U=D=3.1416×0.8=2.5133m2=1316.6kN658.3为×地质勘察报告，河床自上而下各层土的桩侧极限摩擦力标准值为：=120 Kpa τ，3m厚度为粉质黏土第一层． 第二层淤泥粉质黏土厚度为4m，τ=60 Kpa 第三层粉砂厚度为1.8m，τ=90Kpa N=∑τu h ii N =120×2.5133×3+60×2.5133×4+90×2.5133× h=1316.6 kN 3=904.7+603.1+226.1 h =1316.6kN 2解得h=-0.84m 3证明钢管桩不需要进入第三层土，即满足设计承载力。 钢管桩实际入土深度：∑h=3+4=7 m 4、打桩机选型 拟选用DZ90，查表得知激振动570 kN，空载振幅≮0.8mm，桩锤全高4.2 m，电机功率90kw。 5、振动沉桩承载力计算 根据所耗机械能量计算桩的容许承载力{}????223??a?Afm1??x11 +Q=1P ?m v1?1m—安全系数，临时结构取1.5 m—振动体系的质量m=Q/g=57000/981=58.1 11Q—振动体系重力N 12—重力加速度=981 cm /sg A—振动沉桩机空转时振幅 A = 10.3mm XX M—振动沉桩机偏心锤的静力矩N. cm μ—振动沉桩机振幅增大系数μ= A/ A xn A－振动体系开始下沉时振幅取1.2 cm n f—振动频率17.5 转/S a—振动沉桩机最后一击的实际振幅取1.0 cm 桩基软弱下卧层的承载力验算 计算书 项目名称 软件测试 工程编号 1-1 计 算_____________校 对_____________审 核_____________ 一、设计资料 ' 基础参数： 基础长度A ： 基础宽度B ： 荷载效应组合： 荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力F k ： 桩基承台自重及承台上的土重标准值G k ： 桩参数： X 向间距：,Y 向间距： 桩行数：8,桩列数：6 桩长l ：,桩径d ：300mm ： 土层参数: 天然地面标高： 水位标高： 桩顶标高： X Y 10000 8000 1200 120012001200 120012001200 1200 1200120012001200 软弱下卧层 54.00 4 4.00 3 8.002 3.60 11.20 天然地面标高 土层参数表格 号 编号 (m) 标高(m) (kN/m3) Es(MPa) (kPa) 力(kPa) 1 1 填土 @ 2 2 粉质粘土、粘质粉土 , 3 3 粘土、粘质粉土 4 . 4 粉砂、细砂 5 5 淤泥质土、粘土 ) 注:表中承载力指天然地基承载力标准值(kPa)、桩侧阻力指桩侧阻力标准值(kPa) 二、下卧土层承载力验算 当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时，应按下式验算软弱下卧层的承载力： z + m h + i (l +t )≤f a \ z = (F k +G k )－m hA －2(A 0+B 0)∑q si l i (A 0+2t ·tan )(B 0+2t ·tan ) 荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力F k = 桩基承台自重及承台上的土重标准值G k = kN 承台底面以上各层土重度（地下水位以下取浮重度）按土层厚度计算的加权平均值 m = ∑i h i ∑h i = 错误! = kN/m 3 承台埋深h = 基础长度桩群外缘矩形面积的长边长A 0 = ×7+ = 基础长度桩群外缘矩形面积的短边长B 0 = ×5+ = ∑q si l i = + += kN ( E s1= ∑E s l i ∑l i = 错误!= kPa 错误!错误! E s1为上层土压缩模量(按土层厚度计算的加权平均值), E s2为下层土压缩模量; 查"北京地区建筑地基基础勘察设计规范"表，得 = °; 坚硬持力层厚度t = ; z = (F k +G k )－m hA －2(A 0+B 0)∑q si l i (A 0+2t ·tan )(B 0+2t ·tan ) = +－×××－2×+×+2××+2×× = 错误! = 错误! 钢管桩检算 ⑴桩基承载力计算： 根据计算，中间钢管桩承载荷载最大，该最大荷载值为：Pmax=170.6KN。 ⑵钢管桩最大容许承载力计算 由于钢管桩打入过程中，桩周淤泥层受到破坏，无法提供桩身与淤泥层之间的摩阻力，本计算暂不考虑淤泥层摩阻力。桩打入桩最大容许承载力： …ρ?=1/k(U∑f 1L 1 +AR) 式中…ρ?--桩的容许承载力KN U-----桩身横截面周长m f 1 ----桩身穿过各地层与桩身之间的极限摩阻力KPa ；查《路桥 施工计算手册》和设计院地质勘探成果，取f 1 =25 L 1----各土层厚度m L 1 =12 A-----桩底支撑面积m2 R-----桩尖极限磨阻力Kpa， R=0 K----安全系数，本设计采用2。 桩基采用φ426mm钢管桩，壁厚δ=8mm，管内填砂密实，采用打桩振动锤击下沉。桩的周长U=1.34m。不计桩尖承载力，仅计算钢管桩侧摩阻。 根据地质情况，按照打入局部冲刷线以下12m 计算： 单桩承载力为…ρ?=201KN,大于钢管桩承受荷载Pmax=170.6KN。 满足要求。 ⑶桩身强度计算 桩基采用φ426mm*8mm钢管桩。对钢管桩的容许承载力，按下式计算： P=∮FR/K P-桩的容许承载力，kN； ∮-纵向挠曲折减系数，根据lp/d查表得出； F-钢管截面的计算面积； R-钢的屈服应力，kPa；本设计中R=235000KPa K-安全系数，摩擦桩取2.5； lp-桩的计算长度，取ht； ht-从土壤表面到桩顶的距离； d-钢管桩外径。 取lp=ht lp/d=1600/63＝25.4 查“轴心受压钢构件的纵向弯曲系数表”，纵向挠曲折减系数∮≈0.9 F=πdδ=0.0158m2 P=∮FR/K=1337KN>单桩设计承载力170.6KN。 满足受力要求。 (4) 结论 经检算知，便桥设计满足受力要求。 单桩承载力如何计算 一、设计资料 1. 基桩设计参数成桩工艺：混 凝土预制桩 承载力设计参数取值：根据建筑桩基规范查表 孔口标高0.00m 桩顶标高0.50m 桩身设计直 径:d=0.80m 桩身长度:l=18.00m 2. 岩土设计参数层号土层名称层厚 (m)层底埋深(m)岩土物理力学指标极限侧阻力 3. qsik(kPa)极限端阻力 qpk(kPa) 层号土层名称层厚层底埋深岩土物理力学指标极限侧阻力极限端阻力 1 填土 3.003.00N=5.0017- 2 红粘土 3.006.00 a w=0.70 , IL=0.5026- 3 红粘土 3.009.00 a w=0.70 , IL=0.5029- 4 红粘土 3.0012.00 a w=0.70 , 5 红粘土 3.0015.00 a w=0.70 , 6 红粘土 3.0018.00 a w=0.70 , 《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)以下简称桩基规范 《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)以下简称基础规范 、单桩竖向抗压承载力估算 1. 计算参数表 土层计算厚度li(m)极限侧阻力qsik(kPa)极限端阻力qpk(kPa) 13.00 仃0 -------------------------------------------------------------------------------- 23.00260 33.00290 43.00320 53.00330 62.50342700 2. 桩身周长u 、桩端面积Ap 计算 u=x 0.80=2.51m Ap=x 0.802/4=0.50m23.单桩竖向抗压承 载力估算 根据桩基规范5.2.8按下式计算 Quk=Qsk+Qpk 土的总极限侧阻力标准 值为： IL=0.5032- IL=0.5033- IL=0.50342700 7 红粘土 3.0021.00 8 红粘土 3.0024.00 4. 设计依据 a w=0.70, IL=0.5032- a w=0.70, IL=0.5032- 钢管桩标准节设计承载力计算 一、φ630钢管桩 钢管桩直径630mm，壁厚8mm。考虑锈蚀情况，壁厚按照6mm进行计算。其截面特性为： 回转半径ix=22.062cm 考虑钢管桩横联间距为10米，即钢管桩的自由长度按10m计算，钢管桩一端固定，一端自由，自由长度系数为2.0，则计算长度为2*10=20m。 钢管桩的长细比：λ=L/ix=20/0.22=90.7 查《钢结构设计规范》表C--2得：φ=0.616 考虑钢材的容许应力为［σ］=180MPa 1.1 最大轴向力计算 []6 2 0.2192.5180100.6160.01180.364*10t N N a N N N A W σσφ-??= +=+===??? 求得：935.1N KN = 1.2 横联计算 根据以上计算结果，按照900KN 轴向力，180KN.m 弯矩来设计横联。横联竖向间距为10米。 1.2.1 2［28a 横联 采用2［28a 作为横联，按照最大长细比［λ］=100来控制。 []=100=1001002 2.33466 4.66y y L i L i cm λ= =??==米 强度复核： 按照桩顶承受18KN 的水平力计算，由λ=100查《钢结构设计规范》表C--2得：φ=0.555 []2 2 18000==4.05215/0.55524010N MPa f N mm A ?≤=??? 则采用2［28a 作为横联的时候，最大间距取4.6米。 1.2.2 φ42.6钢管横联 采用φ42.6钢管横联（考虑锈蚀，壁厚为4mm ）作为横联，按照最大长细比［λ］=100来控制。 单桩水平承载力设计值计算项目名称_____________日期_____________ 设计者_____________校对者_____________ 一、构件编号: ZH-1 二、依据规范: 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94－94) 三、计算信息 1.桩类型: 钢筋混凝土预制桩 2.桩顶约束情况: 铰接、自由 3.截面类型: 方形截面 4.桩身边宽: d=400mm 5.材料信息: 1)混凝土强度等级: C20 ft=1.10N/mm2 Ec=2.55*104N/mm2 2)钢筋种类: HRB335 Es=2.0*105N/mm2 3)钢筋面积: As=1017mm2 4)净保护层厚度: c=50mm 6.其他信息: 1)桩入土深度: h=10.000m 2)桩侧土水平抗力系数的比例系数: m=14.000MN/m4 3)桩顶容许水平位移: χoa=10mm 四、计算过程: 1.计算桩身配筋率ρg: ρg=As/A=As/(d*d) =1017.000/(400.000*400.000)=0.636% 2.计算桩身换算截面受拉边缘的表面模量Wo: 扣除保护层的桩直径do=d-2*c=400-2*50=300mm 钢筋弹性模量Es与混凝土弹性模量Ec的比值 αE=Es/Ec=2.0*105/2.55*104=7.843 Wo=π*d/32*[d*d+2*(αE-1)*ρg*do*do] =π*0.400/32*[0.400*0.400+2*(7.843-1)*0.636%*0.300*0.300] =0.007m3 3.计算桩身抗弯刚度EI: 桩身换算截面惯性矩Io=Wo*d/2=0.007*0.400/2=0.001m4 EI=0.85*Ec*Io=0.85*2.55*104*1000*0.001=28570.447kN*m2 4.确定桩的水平变形系数α: 对于方形桩，当直径d≤1m时: bo=1.5*d+0.5=1.5*0.400+0.5=1.100m α=(m*bo/EI)(1/5)【5.4.5】 =(14000.000*1.100/28570.447)(1/5)=0.884 (1/m) 5.计算桩顶水平位移系数νx: 桩的换算埋深αh=0.884*10.000=8.837m 查桩基规范表5.4.2得: νX=2.441 6.单桩水平承载力设计值Rh: 单桩承载力计算书 一、设计资料 1. 基桩设计参数 成桩工艺: 人工挖孔灌注桩 承载力设计参数取值: 人工填写 孔口标高0.00 m 桩顶标高0.50 m 桩身设计直径: d = 0.80 m 桩身长度: l = 10.00 m 中风化岩 37.50 砾砂 7.50填土5.00 孔口标高 3. 设计依据 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-94) 以下简称 桩基规范 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002) 以下简称 基础规范 二、单桩竖向抗压承载力估 1. ψsi ——大直径桩侧阻尺寸效应系数，按桩基规范表5. 2.9-2确定 2. 桩身周长u 、桩端面积A p 计算 u = π × 0.80 = 2.51 m A p = π × 0.802 / 4 = 0.50 m 2 3.单桩竖向抗压承载力估算 粘性土、粉土中ψsi = 1 砂土、碎石类土中ψsi = ????0.8d 1/3 = 1.00 ψp = ??? ?0.8 d 1/3 = 1.00 根据桩基规范5.2.9采用公式如下 Q uk = Q sk + Q pk 土的总极限侧阻力标准值为： Q sk = u∑ψsi q sik l i = 2.51 × (1.00 × 0 × 5.00 + 1.00 × 160 × 4.20) = 1687kN 总极限端阻力标准值为： Q pk = ψp q pk A p = 1.00 × 1800 × 0.50 = 905 kN 单桩竖向抗压极限承载力标准值为： Q uk = Q sk + Q pk = 1687 + 905 = 2592 kN 单桩竖向承载力特征值R a计算，根据基础规范附录Q条文Q.0.10第7条规定R a = Q uk/2 = 2592/ 2 = 1296 kN 城南路（高浪路~吴都路）工程水中钢管桩承载力计算 本工程桩机平台及现浇箱梁水中部分的基础均采用Φ377的钢管桩作为主要受力构件，上铺14#、20#方钢作为纵横梁与下部的钢管桩有效连接，形成整个基础受力体系。实测水位1.74m ，河床-1.00m ，钢管桩总长7m ，出水1m （桩顶标高2.74m ），入土深度3.26m(桩底标高-4.26) 考虑到钢管桩为开口式打入，承载力计算时主要以摩擦力为主。 参考本工程水中范围内的地质报告，我部钢管桩主要进入的地质层为③2层及④层，分别为粉质粘土夹粉土和粉土层。其地基承载力特征值及侧壁摩擦阻力分别为： ③2粉质粘土夹粉土：τi=49.2kPa ，бR=140kPa ，土层范围（-0.69~-3.29） ④粉土：τi=66.1kPa ，бR=160kPa ，土层范围（-3.29~-9.39） 单桩容许承载力[P]＝K 1安全系数[桩侧极限摩阻力P su ＋桩底极限阻力P pu ] （1）打入桩容许承载力按下式计算 ][2 1][R i i i A l U P σατα+=∑ P －单桩轴向受压容许承载力kN U －桩周长m l i －桩在承台底面或最大冲刷线一下的第i 层土层中的长度m i τ－于l i 相对应的各土层与桩侧的极限摩擦阻力kPa A －桩底面积㎡ R σ－桩底处土的极限承载力kPa αi α－分别为振动下沉对各土层桩侧摩阻力和桩底抵抗力的影响系数，打入桩其值均为1 单根容许承载力： [P]=0.5×（αA бR +U ∑αiLi τi ） =0.5*（1*0.377*3.14*0.2*140+3.14*0.377*（2.29*49.2+0.97*66.1）） =121.2KN=12.12T ㎡ ㎡ 断面范围内为水中满堂支架施工,长度L=10.4m ，该段混凝土方量为： ）（21213 1S S S S l V ?++??= =1/3*10.5*（11.5+8.65+65.8*5.11） =105m 3 荷载P=105*2.5=262.5T 取总荷载Q=1.2P=1.2*262.5=315T 需要钢管桩N=Q/[P]=315/12.12=26根 通航孔范围内的现浇段为贝雷架施工,长度L=21m ，该段混凝土方量为： 单桩承载力计算(DZCZ-1) 项目名称构件编号日期 设计校对审核 执行规范: 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011), 本文简称《地基规范》 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010), 本文简称《抗震规范》 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008), 本文简称《桩基规范》 ----------------------------------------------------------------------- 《湿陷性黄土地区建筑规范》2004版第5.7.5条；本文简称《黄土规范》 《铁路桥涵地基及基础设计规范》2005版第6.2.2条中有关摩檫桩计算部分；本文简称《铁基规范》 ----------------------------------------------------------------------- 1. 设计资料 1.1 桩土关系简图 1.2 已知条件 (1) 桩参数 承载力性状端承摩擦桩 桩身材料与施工工艺混凝土预制桩 截面形状圆形 砼强度等级 C30 桩身纵筋级别 HRB335 直径(mm) 600 桩长(m) 10.000 (2) 计算内容参数 竖向承载力√ 计算方法经验参数法 考虑负摩阻ㄨ 水平承载力√ 桩顶约束情况固接 允许水平位移(mm) 10.0 纵筋保护层厚(mm) 60 抗拔承载力√ 软弱下卧层√ 承载力比 0.33 均匀分布侧阻比 0.50 考虑地基液化不考虑 (m)高(m)(kN/m3 )(kN/m3)(kPa)(kPa)(MN/m4 ) 北延桥钢管桩验算 验算部位： 选取全桥最不利荷载处-中支点墩柱一侧5m范围进行验算。 5m范围内钢管桩数量： 顺桥向，按施工单位提供的钢管桩顺桥向支点位置5m，跨中位置6.5m间距可知，此段5m 范围内共计考虑顺桥向1排钢管桩。 横桥向，按施工单位提供图示，横桥向6根钢管桩，入土20m。 按上所述，顺桥向5m、横桥向18m桥宽范围内（桥梁面积90m2），共计6根钢管桩，桩入土20m。 一、施工单位提供的各项荷载值如下： 恒载： 1、底模、侧模采用竹胶板 覆膜竹胶板自重：0.34kn/m2 2、顺桥向木枋（5×10）间距30cm 自重：0.10kn/m2 3、横桥向木枋（12×12）间距60cm 自重：0.30kn/m2 4、支架体系（碗扣式） 自重：1.74kn/m2（腹板处） 自重：1.06kn/m2（底板、翼缘板处） 5、平台满铺木枋（15×15） 自重：1.20kn/m2 6、纵联I36C工字钢（间距1.0m） 自重：0.712kn/m2 7、横梁I36C工字钢（双拼） 43m宽平台每排钢管桩受横联工字钢自重61.23kn 活载： 1、施工机具及人员荷载：2.5kn/m2 2、倾倒混凝土产生的荷载（泵送）：4.0kn/m2 3、混凝土振捣产生的荷载：2.0kn/m2 二、钢管桩受载计算 考虑荷载分项系数 恒载 1.0 活载1.0 组合后荷载值F 总=1.0*261+1.0*77=338吨 此处为纵向1排，横向6列，故 单根钢管桩荷载值F=338/6=57吨 三、单根钢管桩抗力 本次计算按试桩后对桩侧修正摩阻系数考虑 选取整个钢管桩范围内最不利钻孔ZK6计算，按桩入土20m ，顶标高0.808m ，底标高-19.192m 。 按《公路桥涵地基与基础设计规范》5.3.3第2条沉桩的承载力计算公式计算桩侧 桩周u=PI()*0.6=1.88m ai 为振动沉桩对各土层桩侧摩阻力的影响系数，按规范取值0.7 各桩侧 l q sik ∑计算如下表（各项qsik 均为考虑试桩后的修正值） ： )(2/1][p pk r i sik i a A q a l q ua R +=∑ 单桩承载力计算 城南路（高浪路~吴都路）工程水中钢管桩承载力计算本工程桩机平台及现浇箱梁水中部分的基础均采用Φ377的钢管桩作为主要受力构件，上铺14#、20#方钢作为纵横梁与下部的钢管桩有效连接，形成整个基础受力体系。实测水位1.74m，河床-1.00m，钢管桩总长7m，出水1m（桩顶标高2.74m），入土深度3.26m(桩底标高-4.26) 考虑到钢管桩为开口式打入，承载力计算时主要以摩擦力为主。参考本工程水中范围内的地质报告，我部钢管桩主要进入的地质层为③2层及④层，分别为粉质粘土夹粉土和粉土层。其地基承载力特征值及侧壁摩擦阻力分别为： ③2粉质粘土夹粉土：τi=49.2kPa，бR=140kPa，土层范围（-0.69~-3.29） ④粉土：τi=66.1kPa，бR=160kPa，土层范围（-3.29~-9.39）单桩容许承载力[P]＝1[桩侧极限摩阻力Psu＋桩底极限阻力Ppu] 安全系数K （1）打入桩容许承载力按下式计算 1[P][U ili i A R] 2 P－单桩轴向受压容许承载力kN U－桩周长m li－桩在承台底面或最大冲刷线一下的第i层土层中的长度m i－于li相对应的各土层与桩侧的极限摩擦阻力kPa A－桩底面积㎡ R－桩底处土的极限承载力kPa i －分别为振动下沉对各土层桩侧摩阻力和桩底抵抗力的影响系数，打入桩其值均为1 单根容许承载力： [P]=0.5×（αAбR +U∑αiLiτi） =0.5*（1*0.377*3.14*0.2*140+3.14*0.377*（2.29*49.2+0.97*66.1）） =121.2KN=12.12T ㎡ ㎡ 断面范围内为水中满堂支架施工,长度L=10.4m，该段混凝土方量为：桩基承载力计算公式(老规范)
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