低桩承台桩基内力与位移计算书
低桩承台桩基的内力分析与检算
低桩承台桩基的内力分析与检算摘要：作者结合国外某一铁路工程项目的实际情况，应欧洲某一咨询公司结构工程师的要求，采用中国现行实施的标准对该项目上使用的低桩承台桩基的结构进行分析。
为此，我们选择具有代表性桥墩的钻孔柱桩基础作为检算对象，通过借助铁路桥梁工程师2.0软件进行建模，再采用位移法计算弹性桩的方法求出桩顶内力和桩身各截面的弯矩，最后完成对桩基强度、配筋及其稳定性的验算，帮助咨询更容易理解和确认我公司的设计，从而达到较快批复图纸的目的。
关键词：低桩承台桩基内力检算calculating object, through the help of the railway bridge engineer 2.0 software modeling, and then using displacement method to calculate the method of elastic pile out of the internal force for pile top and pile body each section of the bending moment, finally complete to pile foundation intensity, reinforcement and the stability analysis, help consulting easier to understand and confirm our design, so as to achieve the purpose of fast reply drawings.Key words: low pile cap by calculating of internal force of the pile foundation1、工程概况该单线曲线桥为该铁路全线项目的控制性工程，桥长443.8m，曲线半径2500m，设计最高行车速度为150km/h。
基桩内力和位移计算
0 Q
桩身最大弯矩位置 和最大弯矩 的确定
刚性桩与弹性桩
• 弹性桩 2.5 h 当桩的入土深度 时，这时桩的相对刚 度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩 来计算。其中 称为桩的变形系数
5
• 刚性桩 2.5 h 当桩的入土深度 时，则桩的相对刚度 较大，计算时认为属刚性桩，
m b1 EI
“m”法计算单排基桩的内力和位移
• 计算参数：地基土水平抗力系数的比例系数m值宜通过桩的水
桩的挠曲微分方程的建立及其解
zx Cx z mZxz
zx
M0 Q0 m Zxz m Z( x0 A1 B1 2 C1 3 D1 ) a a EI a EI
0
桩的挠曲微分方程的建立及其解
0 M0 Q0 z x0 A2 B 2 2 C 2 3 D2 EI EI
b1 K f K0 K b(或d )
桩的计算宽度
计算宽度换算
基 础 形 状 名 称 符 号
形状换算 系数
Kf
1.0
0.9
d 1 0.1 B
0.9
受力换算 系数
K0
1 1 b
1 1 d
1 1 B
1 1 d
桩的计算宽度
• K——各桩间的相互影响系数，L1≥0.6h1时 K=1.0； 1 b' L1 K b' 当L1＜0.6h1时 0.6 h1
基桩内力和位移计算
基桩内力和位移计算
基本概念 “m”法计算桩的内力和位移 单排桩内力计算示例 多排桩内力与位移计算 多排桩算例 基桩自由长度承受土压力时的计算 低桩承台考虑桩-土-承台共同作用的计算
基本概念
桩基础的设计计算
上式中：E、I——桩的弹性模量及截面惯矩
zx——桩侧土抗力zx=Cxz=mZxz，C为地基系数； b1——桩的计算宽度； xz——桩在深度z处的横向位移（即桩的挠度）。
将上式整理可得：
d4xz dZ4
mEb1I Zxz
0
（1）
或
d4xz dZ4
a5Zxz
0
式中：——桩—土变形系数，
5
mb 1
EI
从上式中不难看出：桩的横向位移与截面所在深度、桩的刚度（包括桩身材料和截面尺寸）
以及桩周土的性质等有关，是与桩土变形相关的系数。
式（1）为四阶线性变系数齐次常微分方程，在求解过程中注意运用材料力学中有关梁的 挠度xz与转角z、弯矩Mz和剪力Qz之间的关系即
将式（7）代入式（2）得
x z Q 3 E 0A x 0 IM 2 E 0B x 0 I A 1 B 1 (Q 2 E 0A 0 I M E 0 B 0 ) I M 2 E 0 C 1 I Q 3 E 0D 1
Q 3 E 0(A 1 I A x 0 B 1 A 0 D 1 ) M 2 E 0(A 1 I B x 0 B 1 B 0 C 1 )
2）当基础侧面为数种不同土层时，将地面或局部冲刷线以下hm深度内各土层的mi，根据换算前 后地基系数图形面积在深度hm内相等的原则，换算为一个当量m值，作为整个深度的m值。
3）桩底面地基土竖向地基系数Co为： C0=m0h
（二）单桩、单排桩与多排桩
单桩、单排桩：指在与水平外力H作用面相垂直的平面上，由单根或多根桩组成的单根（排） 桩的桩基础，如下图a）、b）所示，对于单桩来说，上部荷载全由它承担。
B 0 也都是Z的函数，根据Z值制
桩基桩长及内力的计算
桥梁桩基是桥梁构造的最基础也是最重要的部位之一，桩基设计的准确对桥梁稳定性起着至为关健的作用。
桥梁所有荷载最终传递给桩基承受。
把握好桩基的设计和施工质量对桥梁整体建设意义重大。
一、桩基的类别针对界溪段桥梁下部构造施工图中存在两类桩：端承桩和摩擦桩。
端承桩：桩基自身重及桩顶以上荷载由桩端持力层承受。
摩擦桩：桩基自身重及及桩顶以上荷载由桩基周身与岩土摩擦阻力承受。
二、单桩基桩长理论计算公式及相关参数表（一）单桩桩基竖向承载力计算单桩竖向承载力应由土对桩的承载能力、桩身材料强度以及上部结构所容许的桩定沉降三方面控制。
1、摩擦桩单桩土对桩的承载力容许值计算公式：[Ra]=（1/2）*u*∑Qik*l i+Ap*QrQr=m0*K*[f ao]+k2*R*(h-3)式中：[Ra]——单桩轴向受压承载力容许值（KN），桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑；u——桩身周长（m）Ap——桩端截面面积（㎡）n——土的层数（注：公式中未写出）Li——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（m），扩孔部分不计；Qik——与Li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kPa），宜采用单桩摩阻力实验确定，当无实验条件时按表5.3.3-1选用；Qr——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），当持力层为砂石、碎石土时，若计算值超过下列值，宜采用：粉砂1000kP；细砂1150kP；中砂、粗砂、砾砂1450kP；碎石土2750kP；[f ao]——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），按《公路桥涵地基及基础设计规范》第3.3.3条确定；h——桩端的埋置深度（m），对于有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算；对无冲刷的桩基，埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线算起；h的计算值不大于40m，当大于40m时，按40m计算；k2——容许承载力随深度的修正系数，根据桩端处持力层土类按《公路桥涵地基及基础设计规范》3.3.4选用；K——桩端以上各土层的加权平均重度（kN/m3）,若持力层在水位以下且不透水时，不论桩端以上土层的透水性如何，一律取饱和重度；当持力层透水时，则水中部分土层取浮重度；R——修正系数，按表5.3.3-2选用；m0——清底系数，按表5.3.3-3选用。
基础工程课程设计——低桩承台基础设计
基础工程课程设计----低桩承台基础设计一、基本资料1．某跨线桥主桥上部结构为预应力混凝土连续梁，跨径组成为〔60+100+60〕m，桥面净宽11m，设计荷载标准为公路Ⅰ级。
采用盆式橡胶支座、等截面单箱双室薄壁桥墩〔如以下图示〕。
2．主墩高度18m，箱壁厚度，纵隔板厚度，墩身顶部及底部2m均为实心段，矩形墩底截面尺寸为(4×14)m2，采用30号混凝土。
作用于墩身底截面中心处的设计荷载为：竖直力N=74958kNz=2895kN水平力Hx纵桥向弯矩 M=38209 kN·my〔坐标规定：纵桥向x轴、横桥向y轴、竖向z轴〕3．主墩基础拟采用12根钻孔灌注桩群桩基础，混凝土标号25。
承台顶面与地面平齐，厚度为。
4．地质资料自地面向下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:q=55kp a，γ3， m=10000kN/m4,土层Ⅰ：kq=70kp a,[]0a f=500kp a,γ3 m=20000kN/m4土层Ⅱ：k5. 设计参数承台及基桩材料重度 =25kN/m3，基桩设计有关参数为：Ec =2.8×107kN/m2,λ=0.85, m=0.8, K2=6二、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：1.根据已知条件拟定承台平面尺寸；2.进行基桩的平面布置；3.拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力；4.判断是否弹性桩；5.桩顶荷载分配并校核；6.确定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力；7.单桩内力及位移计算与验算；8.桩身截面配筋设计及桩截面强度验算；9.群桩基础承载力和沉降量验算。
〔二〕设计完成后应提交的文件及图表1．低桩承台群桩基础设计计算书〔应附计算小图〕；2. 桥墩及基础结构构造图；3. 基桩钢筋构造图。
三、设计依据标准及参考书1．公路桥涵地基及基础设计标准〔JTG D63-2007 〕2．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准〔JTGD62-2004〕3. 王晓谋.基础工程.北京：人民交通出版社，20044. 叶见曙.结构设计原理. 北京：人民交通出版社，20045. 江祖铭等主编.墩台与基础.北京：人民交通出版社，1994一、拟定承台平面尺寸钻孔灌注桩属于摩擦桩中的钻孔桩，根据标准根据标准，为了防止承台边缘距桩身过近而发生破裂，并考虑桩顶位置允许的偏差，边桩外侧到承台边缘的距离，对于桩径大于1.0m 的桩不应小于0.3倍桩径并不小于0.5m 。
桩 基 承 台 计 算 书
桩基承台计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：承台类型：八桩承台承台计算方式：验算承台尺寸1．依据规范：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）2．几何参数：承台边缘至桩中心距: C = 500 mm桩列间距: A = 750 mm 桩行间距: B = 1000 mm承台根部高度: H = 1100 mm 承台端部高度: h = 1100 mm纵筋合力点到底边的距离: a s = 100 mm 平均埋深: h m = 2.50 m矩形柱宽: B c = 300 mm 矩形柱高: H c = 400 mm方桩边长: L s = 400 mm3．荷载设计值：(作用在承台顶部）竖向荷载: F = 3170.00 kN绕X轴弯矩: M x = 0.00 kN·m 绕Y轴弯矩: M y = 200.00 kN·mX向剪力: V x = 50.00 kN Y向剪力: V y = 0.00 kN 4．材料信息：混凝土强度等级: C35f c = 16.70 N/mm2f t = 1.57 N/mm2钢筋强度等级: HRB335 f y = 300.00 N/mm2三、计算过程：1．作用在承台底部的弯矩绕X轴弯矩: M0x = M x－V y·H = 0.00－0.00×1.10 = 0.00kN·m绕Y轴弯矩: M0y = M y＋V x·H = 200.00＋50.00×1.10 = 255.00kN·m 2．基桩净反力设计值：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）N i = F/n±M0x·y i/∑y j2±M0y·x i/∑x j2（8.5.3－2）N1 = F/n＋M0y·x1/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×(-1.50)/10.13 = 358.47 kNN2 = F/n＋M0y·x2/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×0.00/10.13 = 396.25 kNN3 = F/n＋M0y·x3/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×1.50/10.13 = 434.03 kNN4 = F/n＋M0y·x4/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×(-0.75)/10.13 = 377.36 kNN5 = F/n＋M0y·x5/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×0.75/10.13 = 415.14 kNN6 = F/n＋M0y·x6/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×(-1.50)/10.13 = 358.47 kNN7 = F/n＋M0y·x7/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×0.00/10.13 = 396.25 kNN8 = F/n＋M0y·x8/∑x j2= 3170.00/8＋255.00×1.50/10.13 = 434.03 kN3．承台受柱冲切验算：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）F l≤2[β0x·(b c＋a0y)＋β0y·(h c＋a0x)]·βhp·f t·h0（8.5.17－1）X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：a0x = 0.40 my方向上自柱边到最近桩边的水平距离：a0y = 0.60 m承台有效高度：h0 = H－a s = 1.10－0.10 = 1.00 m作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：F l = F－∑Q i = 3170.00－0.00 = 3170.00 kNX方向冲跨比：λ0x = a0x/h0 = 0.40/1.00 = 0.40Y方向冲跨比：λ0y = a0y/h0 = 0.60/1.00 = 0.60X方向冲切系数：β0x= 0.84/(λ0x＋0.2) = 0.84/(0.40＋0.2) = 1.40Y方向冲切系数：β0y= 0.84/(λ0y＋0.2) = 0.84/(0.60＋0.2) = 1.052[β0x·(H c＋a0y)＋β0y·(B c＋a0x)]·βhp·f t·h0= 2×[1.40×(0.40＋0.60)＋1.05×(0.30＋0.40)]×0.97×1570.00×1.00= 6536.30 kN > F l = 3170.00 kN, 满足要求。
计算书
桩基础设计计算书一、基础结构布置的选择基础结构布置方案如附图1-1和附图1-2所示，采用低承台桩基础，且承台为柱下柱基础独立承台。
二、持力层选择及桩型确定1、根据工程地质资料选择持力层和确定桩型根据设计条件可知，采用混凝土预制桩，持力层为粉土层。
2、确定桩的断面尺寸及桩长桩的断面为方形，尺寸400 *400，桩长15m。
3、确定承台埋深根据承台的设计要求和规范，拟定承台埋深0.5m。
三、单桩承载力计算有《建筑地基基础设计规范》经验公式算的单桩承载力特征值为：R a=q pa A p+u pΣq sia l i=1400*0.4*0.4+4*0.4*（14*2.5+32*2+14*8.5+2*42）=707.2KN四、确定桩数及桩的布置1、计算桩数并确定桩的布置取B3柱下的桩基础为设计对象，有附图可知F k=5502.7/1.35=4076.8KN，M xK=72.8/1.35=54KN·m,M YK=138.3/1.35=102.5KN，由于水平力与弯矩相比太小，故可忽略不计。
则桩数n≥F k/R a=5.8,取n=6。
由于采用混凝土预制桩，且为挤土桩。
因此，桩距S≥3.0d，取S=3d=3*400=1200mm，令桩的外边缘至承台边缘距离为100mm。
则桩的布置如下图所示：2、计算群桩中单桩受力是否满足单桩承载力要求为满足刚性角α>45°的要求，则承台厚度：h≥900*tan45°=900mm，则Q k=（F k+G K）/n=（4076.8+20*3*1.8*1.4）/6=704.7KN ≤R a=707.2KNQ Kmax=（F k+G K）/n+M XK*y i/Σy i²+M yk*x i/Σx i²= 704.7+54*1.2/4*1.2²+102.5*1.2/4*1.2²= 737.3KN≤1.2R a=848.6KN五、承台设计与计算由（四）中可知，承台为矩形，尺寸1800*3000，厚900mm，计算简图如下所示：承台受冲切承载力验算相应于荷载效应基本组合值时作用于柱底的荷载设计值：F=1.35F k=5502.7kNM x=1.35M xk=72.8kN·mM y=1.35M YK=138.3kN·m扣除承台和其上的填土自重厚的柱顶竖向力设计值：N=F/n=5502.7/6=917.12kNN max=N+M x*Y max/Σy i²+M y*X max/Σx i²= 961.1kNN min=N- M x*Y max/Σy i²-M y*X max/Σx i²= 873.1kN （1）柱边冲切验算按式（4-59）~式（4-65）计算得：冲切力：F l=F-ΣN i=5502.7kN受冲切承载力截面高度影响系数βhp计算：βhp=1-（1-0.9）/（2000-800）*（900-800）=0.992 冲垮比λ与系数a的计算：Λ0x =a0x/h0=0.7/0.830=0.843（<1.0）β0x =0.84/（0.2+Λ0x）=0.805Λ0y =a0y/h0=0.175/0.830=0.211>0.20β0y =0.84/(0.2+Λ0y)=2.044则: 2[β0x(b c+a0y)+β0y(h c+a0x)]βhp f t h0=2 *[0.805*(0.450+0.175)+2.044*(0.6+0.7)]*0.992*1430*0.83 =7442kN>F l=5502.7kN,(可以)（2）脚桩向上冲切验算C1=C2=500mm，a1x=a0x，Λ1x=Λ0x，a1y=a0y，Λ1y=Λ0y 则：β1x=0.56/（Λ1x+0.2）=0.56/（0.843+0.2）=0.537 β1y=0.56/（Λ1y+0.2）=0.56/（0.211+0.2）=1.363 故：[β1x(C2+ a1y/2)+β1y(C1+ a1y/2)]βhp f t h0=[0.573*(0.5+0.175/2)+1.363*(0.5+0.7/2)]*0.992*1430*0.830=1735.5kN>N max=961.1kN,(可以)（3）承台受剪承载力计算按式（4-70）和式（4-71）计算，剪跨比与以上冲垮比相同，受剪承载力截面高度影响系数βhs计算：βhs=（800/h0）¼=（800/830）¼=0.991对于Ⅰ-Ⅰ斜截面Λx=Λ0x=0.843（介于0.3~3之间）剪切系数β=1.75/（Λx+1.0）=1.75/（0.843+1.0）=0.950 则：βhsβf t b0h0=0.991*0.950*1430*0.830=3352.2kN>2N max, (可以)，对于Ⅱ-Ⅱ斜截面Λy=Λ0y=0.211<0.3,取Λy=0.3剪切系数β=1.75/（Λy+1.0）=1.75/（0.3+1.0）=1.346 则：βhsβf t b0h0=0.991*1.346*1430*3.0*0.830=4749.6kN>3N, (可以)（4）承台受弯承载力及配筋计算由式（4-55）计算M x=ΣN i y i=3*917.12*0.375=103108kN·m，A s= M x/0.9f y h0=1021.8*1000²/0.9*300*830=4604.2mm²选用21Ф18，A s=5343.9mm²，沿平行与y轴方向均匀布置M Y=ΣN i x i=2*961.1**0.9=1730kN·mA s= M Y/0.9f y h0=1730*1000²/0.9*300*830=7659.5mm²选用16Ф26，A s=8494.9，沿平行与X轴方向均匀布置六、桩身强度验算由于采用混凝土预制桩，故工作系数Ψc=0.75，混凝土采用C30，则f C=14.3N/mm²,桩身横截面积A p=0.4*0.4=0.16m²。
桩桩基承台计算Word版
四桩桩基承台计算项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、设计依据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)①《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)②《建筑桩基技术规范》 (JGJ 94－2008)③二、示意图三、计算信息承台类型: 四桩承台计算类型: 验算截面尺寸构件编号: CT-41. 几何参数矩形柱宽bc=600mm 矩形柱高hc=600mm圆桩直径d=400mm承台根部高度H=1000mm承台端部高度h=1000mmx方向桩中心距A=1600mmy方向桩中心距B=1600mm承台边缘至边桩中心距 C=400mm2. 材料信息柱混凝土强度等级: C35 ft_c=1.57N/mm2, fc_c=16.7N/mm2承台混凝土强度等级: C30 ft_b=1.43N/mm2, fc_b=14.3N/mm2桩混凝土强度等级: C30 ft_p=1.43N/mm2, fc_p=14.3N/mm2承台钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm23. 计算信息结构重要性系数: γo=1.0纵筋合力点至近边距离: as=100mm4. 作用在承台顶部荷载基本组合值F=4297.800kNMx=16.900kN*mMy=71.900kN*mVx=182.100kNVy=43.200kN四、计算参数1. 承台总长 Bx=C+A+C=0.400+1.600+0.400=2.400m2. 承台总宽 By=C+B+C=0.400+1.600+0.400=2.400m3. 承台根部截面有效高度 ho=H-as=1.000-0.100=0.900mho1=h-as=1.000-0.100=0.900mh2=H-h=1.000-1.000=0.000m4. 圆桩换算截面宽度 bp=0.8*d=0.8*0.400=0.320m五、内力计算1. 各桩编号及定位座标如上图所示:1号桩 (x1=-A/2=-0.800m, y1=-B/2=-0.800m)2号桩 (x2=A/2=0.800m, y2=-B/2=-0.800m)3号桩 (x3=A/2=0.800m, y3=B/2=0.800m)4号桩 (x4=-A/2=-0.800m, y4=B/2=0.800m)2. 各桩净反力设计值, 计算公式:【8.5.3-2】①∑x i=x12*4=2.560m∑y i=y12*4=2.560mN i=F/n-Mx*y i/∑y i2+My*x i/∑x i2+Vx*H*x i/∑x i2-Vy*H *y1/∑y i2N1=4297.800/4-16.900*(-0.800)/2.560+71.900*(-0.800)/2.560+182.100*1.000*(-0.800)/2.560-43.200*1.000*(-0.800)/2.560=986.856kNN2=4297.800/4-16.900*(-0.800)/2.560+71.900*0.800/2.560+182.100*1.000*0.800/2.560-43.200*1.000*(-0.800)/2.560=1145.606kNN3=4297.800/4-16.900*0.800/2.560+71.900*0.800/2.560+182.100*1.000*0.800/2.560-43.200*1.000*0.800/2.560=1162.044kNN4=4297.800/4-16.900*0.800/2.560+71.900*(-0.800)/2.560+182.100*1.000*(-0.800)/2.560-43.200*1.000*0.800/2.560=1003.294kN六、柱对承台的冲切验算【8.5.17-1】①1. ∑Ni=0=0.000kN2. αox=A/2-bc/2-bp/2=1.600/2-0.600/2-0.320/2=0.340mαoy=B/2-hc/2-bp/2=1.600-0.600/2-0.320/2=0.340m3. λox=αox/ho=0.340/0.900=0.378λoy=αoy/ho=0.340/0.900=0.3784. βox=0.84/(λo x+0.2)=0.84/(0.378+0.2)=1.454βoy=0.84/(λoy+0.2)=0.84/(0.378+0.2)=1.4545. 因 H=1.000m 所以βhp=0.983γo*Fl=γo*(F-∑Ni)=1.0*(4297.800-0.000)=4297.80kN2*[βox*(hc+αoy)+βoy*(bc+αox)]*βhp*ft_b*ho=2*[1.454*(600+340)+1.454*(600+340)]*0.983*1.43*900=6918.08kN≥γo*Fl=4297.80kN柱对承台的冲切满足规范要求七、角桩对承台的冲切验算【8.5.17-5】①1. Nl=max(N1, N2, N3, N4)=1162.044kN2. a1x=(A-bc-bp)/2=(1.600-0.600-0.320)/2=0.340ma1y=(B-hc-bp)/2=(1.600-0.600-0.320)/2=0.340m3. λ1x=a1x/ho1=0.340/0.900=0.378λ1y=a1y/ho1=0.340/0.900=0.3784. β1x=0.56/(λ1x+0.2)=0.56/(0.378+0.2)=0.969β1y=0.56/(λ1y+0.2)=0.56/(0.378+0.2)=0.969 C1=C+1/2*bp=0.400+0.320/2=0.560mC2=C+1/2*bp=0.400+0.320/2=0.560m5. 因 h=1.000m 所以βhp=0.983γo*Nl=1.0*1162.044=1162.044kN[β1x*(C2+a1y/2.0)+β1y*(C1+a1x/2)]*βhp*ft_b*ho1 =[0.969*(560+340/2)+0.969*(560+340/2)]*0.983*1.43*900 =1790.851kN≥γo*Nl=1162.044kN角桩对承台的冲切满足规范要求八、承台斜截面受剪验算【8.5.18-1】①1. 计算承台计算截面处的计算宽度bx1=Bx=C+A+C=0.400+1.600+0.400=2.400mbx2=bc=0.600mbxo=[1-0.5*h2/ho*(1-bx2/bx1)]*bx1=[1-0.5*0.000/0.900*(1-0.600/2.400)]*2.400=2.400mby1=By=C+B+C=0.400+1.600+0.400=2.400mby2=hc=0.600mbyo=[1-0.5*h2/ho*(1-by2/by1)]*by1=[1-0.5*0.000/0.900*(1-0.600/2.400)]*2.400=2.400m2.计算剪切系数因0.800ho=0.900m<2.000m,βhs=(0.800/0.900)1/4=0.971ax=1/2*(A-bc-bp)=1/2*(1.600-0.600-0.320)=0.340m λx=ax/ho=0.340/0.900=0.378βx=1.75/(λx+1.0)=1.75/(0.378+1.0)=1.270ay=1/2*(B-hc-bp)=1/2*(1.600-0.600-0.320)=0.340m λy=ay/ho=0.340/0.900=0.378βy=1.75/(λy+1.0)=1.75/(0.378+1.0)=1.2703. 计算承台底部最大剪力【8.5.18-1】①因为 N14=N1+N4=986.856+1003.294=1990.150kN因为 N23=N2+N3=1145.606+1162.044=2307.650kN所以 Vx=max(|N14|, |N23|)=max(1990.150,2307.650)=2307.650kN因 N12=N1+N2=986.856+1145.606=2132.463kNN34=N3+N4=1162.044+1003.294=2165.338kN所以 Vy=max(|N12|, |N34|)=max(2132.463,2165.338)=2165.338kNγo*Vx=1.0*2307.650=2307.650kNβhs*βx*ft_b*byo*ho=0.971*1.270*1.43*2400*900=3809.435kN≥γo*Vx=2307.650kNγo*Vy=1.0*2165.338=2165.338kNβhs*βy*ft_b*bxo*ho=0.971*1.270*1.43*2400*900=3809.435kN≥γo*Vy=2165.338kN承台斜截面受剪满足规范要求九、承台受弯计算【8.5.16-1】【8.5.16-2】1. 承台底部弯矩最大值【8.5.16-1】【8.5.16-2】①因 Mdx14=(N1+N4)*(A/2-1/2*bc)=(986.856+1003.294)*(1.600/2-1/2*0.600)=995.08kN*mMdx23=(N2+N3)*(A/2-1/2*bc)=(1145.606+1162.044)*(1.600/2-1/2*0.600)=1153.83kN*m所以 Mx=max(|Mdx14|, |Mdx23|)=max(|995.08|,|1153.83|)=1153.83kN*m因 Mdy12=(N1+N2)*(1/2*B-1/2*hc)=(986.856+1145.606)*(1/2*1.600-1/2*0.600)=1066.23kN*mMdy34=(N3+N4)*(1/2*B-1/2*hc)=(1162.044+1003.294)*(1/2*1.600-1/2*0.600)=1082.67kN*m所以 My=max((|Mdy12|, |Mdy34|)=max(|1066.23|,|1082.67|)=1082.67kN*m2. 计算配筋面积Asx=γo*Mx/(0.9*ho*fy)=1.0*1153.83*106/(0.9*900*360)=3956.9mm2Asx1=Asx/By=3956.9/2=1649mm2/mAsy=γo*My/(0.9*ho*fy)=1.0*1082.67*106/(0.9*900.000*360)=3712.9mm2Asy1=Asy/Bx=3712.9/2=1547mm2/m3. 计算最小配筋率受弯最小配筋率为ρmin=0.200%4. 承台最小配筋面积As1min=ρmin*H*1000=0.200%*1000*1000=2000mm2因 As1min>Asx1 所以承台底面x方向配筋面积为 2000mm2/m选择钢筋22@190, 实配面积为2001mm2/m。
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《墩台基础工程》课程设计计算说明书一．工程概况江阴市澄东大道张家港大桥全长886.56米，分左右双幅，中间间隔9米，主桥为（49+82+49）米的三跨变截面连续箱梁，梁底按二次抛物线变化，本桥属于大跨度预应力连续梁桥，采用挂篮分节段悬臂对称现浇施工，通过梁段合龙、施加预应力，实现“T 型钢构→悬臂梁→连续梁”的结构体系转换，最后形成连续结构。
二．桩基础的选择及施工2.1 桩基础的选择桩基础是工程中经常应用的基础形式之一。
当地质条件不良，可做持力层的地基土埋置深度较深，从地基强度、沉降变形、稳定性等方面考虑，采用浅基础较困难或者不经济，此时采用桩基础。
桩基础按照承台的位置可以分为高桩承台基础和低桩承台基础（建成高桩承台和低桩承台）。
高桩承台是指承台底面位于地面线（无冲刷）或局部冲刷线以上，它由于承台位置较高，故能减少圬工量，减轻自重，施工较方便，但是基础整体刚度较小，基桩受力不利，相反地，低桩承台是指承台底面位于地面线（无冲刷）或局部冲刷线以下，其特点是基桩全部埋入土中（桩的自由长度为零），而且承台也埋入土中一定深度，所以在计算低桩承台承受土抗力时还需要考虑承台侧面土抗力参加工作（本例中不考虑承台底土及侧面土的作用），基础整体刚度较大。
本工程中使用的即为低桩承台。
2.2 桩基础施工工艺 2.2.1测定桩位。
平整清理好施工场地后，设置桩基轴线定位点和水准点，根据桩位平面布置施工图，定出每根桩的位置，并做好标志。
施工前，桩位要检查复核，以防被外界因素影响而造成偏移。
2.2.2埋设护筒。
护筒的作用是：固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。
护筒用4—8mm 厚钢板制成，内径比钻头直径大100—200mm ，顶面高出地面0．4～0.6m ，上部开1一2个溢浆孔。
埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将护筒埋入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于1m ，在砂土中不宜小于1．5m 。
其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求，孔内泥浆面应保持高出地下水位1m 以上。
采用挖坑埋设时，坑的直径应比护筒外径大0．8～1．0m 。
护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm ，对位后应在护筒外侧填人粘土并分层夯实。
2.2.3泥浆制备。
泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。
泥浆制备方法应根据土质条件确定：在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆，排渣泥浆的密度应控制在1．1～1．3g ／cm3；在其他土层中成孔，泥浆可选用高塑性(Ip ≥17)的粘土或膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔时，泥浆密度应控制在1．1—1．3g ／cm3；在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应控制在1．3～1．5g ／cm3。
施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。
泥浆的控制指标为粘度18～22s 、含砂率不大于8％、胶体率不小于90％，为了提高泥浆质量可加入外掺料，如增重剂、增粘剂、分散剂等。
施工中废弃的泥浆、泥渣应按环保的有关规定处理。
2.2.4成孔方法…………………………..……..…..……装…………………….……………….订……………..…………………………..线………………………………………………… …………………………..……..…..回转钻成孔。
回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。
按排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。
正循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，由泥浆泵往钻杆输进泥浆，泥浆沿孔壁上升，从孔口溢浆孔溢出流人泥浆池，经沉淀处理返回循环池。
反循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外的成孔方法。
2.2.5清孔当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔，目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载能力，确保桩基质量。
清孔方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法。
清孔应达到如下标准才算合格：一是对孔内排出或抽出的泥浆，用手摸捻应无粗粒感觉，孔底500mm以内的泥浆密度小于1．25g／cm3(原土造浆的孔则应小于1．1g／cm3)；二是在浇筑混凝土前，孔底沉渣允许厚度符合标准规定，即端承桩≤50mm，摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100mm，摩擦桩≤300mm。
2.2.6吊放钢筋笼。
清孔后应立即安放钢筋笼、浇混凝土。
钢筋笼一般都在工地制作，制作时要求主筋环向均匀布置，箍筋直径及间距、主筋保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。
分段制作的钢筋笼，其接头采用焊接且应符合施工及验收规范的规定。
钢筋笼主筋净距必须大于3倍的骨料粒径，加劲箍宜设在主筋外侧，钢筋保护层厚度不应小于35mm(水下混凝土不得小于50mm)。
可在主筋外侧安设钢筋定位器，以确保保护层厚度。
为了防止钢筋笼变形，可在钢筋笼上每隔2m设置一道加强箍，并在钢筋笼内每隔3—4m装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在吊放入孔后拆除。
吊放钢筋笼时应保持垂直、缓缓放人，防止碰撞孔壁。
若造成塌孔或安放钢筋笼时间太长，应进行二次清孔后再浇筑混凝土。
2.2.7灌注水下混凝土用直径20cm导管灌注水下砼。
导管每节长度3—4m.导管使用前试拼，并做封闭水试验（0.3Mpa），15分钟不漏水为宜。
仔细检查导管的焊缝。
导管安装时底部应高出孔底30—40cm.导管埋入砼内深度2—3m，最深不超过4m，最浅不小于1m，导管提升速度要慢。
开管的砼数量应满足导管埋入砼深度的要求，开管前要备足相应的数量。
砼落度为18—22cm，以防堵管。
砼要连续浇注，中断时间不超过30分钟。
浇灌的桩顶标高应高出设计标高0.5m以上。
砼用商品砼或自备搅拌设备，吊机吊斗入槽或用泵送砼直接入槽。
施工中应保证场地清洁卫生，泥浆不可到处外溢，泥渣应及时清除。
2.2.8桩基检测凿除桩顶预加高的砼，桩头钢筋不能乱弯。
凿桩头用风镐或人工凿除。
桩顶标高按设计要求，桩顶要大致平整。
桩基检测的方法是动测，超声波。
每条桩用什么方法检测由设计和监理工程师和质检部门决定。
施工单位配合质检部门对每条桩进行检测。
质量合格后方能进行下道工序施工。
…………………………三．桩基础设计计算3.1设计资料3.1.1 水文地质状况河床土为亚粘土，地基土比例系数m=10000KN/m 4内摩擦角为φ=16.1°，最大冲刷线位于河床下2.98米。
3.1.2 荷载上部为49+82+49m 钢筋混凝土梁桥，荷载为纵向控制设计。
作用在承台底面中心的设计荷载为恒载加一孔活荷载时：∑N=60000KN （↓） ∑H=600KN （→）∑M=6204KN ·m （↖） 3.1.3 桩径和桩长…………………………桩基础采用低桩承台，根据施工条件，采用桩径1.5m 长25米的摩擦桩，以冲击钻施工，其中局部冲刷线下有效长度为25m ，桩身采用C25混凝土，弹性模量E h =2.8×104。
3.1.4 桩的根数估算桩的根数n 可根据承台底面上的竖向荷载和单桩容许承载力按下式估算：n=μN/[p][p]——其中是单桩容许承载力，按下式计算：[p]=0.5(Ul τp + A σR )τp ——桩壁土的平均极限摩阻力（kpa ），按下式计算： τp=U ——桩的周长A ——桩底横截面面积μ——考虑偏心荷载的而适当增加桩数的经验系数，约为1.1~1.2之间 n ——土层数σR ——桩底土的极限承载力（kpa ），按下式计算：σR =2m 0λ{[σ0]+K 2γ2(h - 3)}λ——修正系数 m 0——清底系数K 2——地面土容许承载力随深度的修正系数，按桩底处持力层土类选用。
所以σR=2×0.7×0.8×[240＋2.5×19.37（43.5-3）] =2487.76kpaA=π1.52/4=1.77，U=πD=5.03，τp=54.7kpa所以[p]= 8186 kpa ，n=1.2×60000/[p]=8.79，故设9根桩，按3×3布置。
3.2 桩的内力计算﹙m 法﹚ 3.2.1 桩的计算宽度b 1b 1=k f （d+1）KK=b'+[(1-b')/0.6]×L 1／h 1 h 1=3×(d+1)=7.5L 1=4-d=2.25＜0.6h 1=4.5由于n=3,所以查表得b'=0.45K=0.75 b1=1.69m3.2.2土中基础变形系数αα＝＝0.325EI=0.67E h I=0.67×2.8×107×πd 4／64＝4.66×106因为h ＞2.5／α，所以属于弹性桩h m =2（d+1）=5桩在最大冲刷线以下深度h=43.5m ，故计算长度∑=n1i L 1ii l τ51EI mb＝43.5×0.325=14.137 …………………………3.2.3单位力作用在局部冲刷线，桩柱在该处产生的变位计算由于αh ＞4.0,按αh ＝4.0查表计算得：δqq (0)=[1／(α³EI)] ×(B 3D 4－B 4D 3)／(A 3B 4－A 4B 3) =1.526×10-5δmq (0)= [1／(α²EI)] ×(A 3D 4－A 4D 3)／(A 3B 4－A 4B 3) =3.293×10-6δmm (0)=[1／(αEI)] ×(A 3C 4－A 4C 3)／(A 3B 4－A 4B 3) =1.156×10-63.2.4局部冲刷线处桩柱变位计算X 0=H 0δqq (0)+M 0δmq(0)=0.0296Φ0=－（H 0δmq (0) +M 0δmm (0)）=－9.15×10-3局部冲刷线以下深度Z 处桩身各截面内力计算M Z =α²EIX 0A 3+αEI Φ0B 3+M 0C 3+(1／α) ×H 0D 3桩身弯矩计算表αZ Z A 3 B 3 C 3 D 3 M Z 0.2 0.62 -0.0133 -0.00133 0.99999 0.2 6397.941 0.4 1.23 -0.01067 -0.00213 0.99974 0.39998 6814.957 0.6 1.85 -0.036 -0.0108 0.99806 0.59974 6924.597 0.8 2.46 -0.08532 -0.03412 0.99181 0.79854 6857.72 1 3.08 -0.16652 -0.08329 0.97501 0.99445 6613.905 1.4 4.31 -0.45515 -0.31933 0.86573 1.35821 5674.19 1.8 5.54 -0.95564 -0.86715 0.52997 1.61162 4359.142 2.2 6.77 -1.69334 -1.90567 -0.27087 1.57538 2966.416 2.6 8.00 -2.62126 -3.59987 -1.87734 0.91679 1738.172 3 9.23 -3.54058 -5.99979 -4.68788 -0.89126 817.236 3.5 10.77 -3.91921 -9.54367 -10.3404 -5.85402 156.8679 4 12.31 -1.61428 -11.7307 -17.9186 -15.0755-32.9648桩身截面配筋只需要计算弯矩，不会发生剪力破坏，在此只计算弯矩，由表中可知M d =6924.597，Z=1.85m 。