桩顶纵向水平位移计算
管桩中心位移偏差计算公式
管桩中心位移偏差计算公式引言。
管桩是一种常见的地基基础工程结构，在建筑和土木工程中广泛应用。
管桩的中心位移偏差是评估管桩工程质量和安全性的重要指标之一。
因此，准确计算管桩中心位移偏差是非常重要的。
本文将介绍管桩中心位移偏差的计算公式及其应用。
管桩中心位移偏差计算公式。
管桩中心位移偏差是指管桩在竖直方向上的偏移距离。
为了准确计算管桩中心位移偏差，需要考虑多种因素，包括管桩的材料、直径、长度、地基土的性质等。
以下是常用的管桩中心位移偏差计算公式：1. 简单支承管桩的中心位移偏差计算公式：Δ = (P L^3) / (3 E I)。
其中，Δ表示管桩的中心位移偏差，P表示管桩所受的垂直荷载，L表示管桩的长度，E表示管桩的弹性模量，I表示管桩的惯性矩。
2. 桩顶水平位移引起的管桩中心位移偏差计算公式：Δ = (M L) / (E I)。
其中，Δ表示管桩的中心位移偏差，M表示桩顶水平位移所引起的弯矩，L 表示管桩的长度，E表示管桩的弹性模量，I表示管桩的惯性矩。
3. 地基沉降引起的管桩中心位移偏差计算公式：Δ = (q L^4) / (8 E I)。
其中，Δ表示管桩的中心位移偏差，q表示地基的单位沉降压力，L表示管桩的长度，E表示管桩的弹性模量，I表示管桩的惯性矩。
以上是常用的管桩中心位移偏差计算公式，通过这些公式可以较为准确地计算管桩的中心位移偏差，为工程质量和安全性的评估提供重要依据。
管桩中心位移偏差的影响因素。
管桩中心位移偏差的大小受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 地基土的性质，地基土的承载能力和变形特性对管桩中心位移偏差有重要影响。
地基土的强度和变形模量越大，管桩的中心位移偏差就越小。
2. 管桩的材料和尺寸，管桩的材料、直径和长度等尺寸参数对管桩中心位移偏差也有一定影响。
一般来说，直径较大、长度较长的管桩其中心位移偏差较小。
3. 外部荷载，外部荷载是指管桩所受的垂直荷载、水平荷载和地基沉降等。
基础工程课程设计(1)
目 录一、已知技术参数和条件 ................................... 1 1.1、地质与水文资料 ................................... 1 1.2、桩、墩尺寸与材料 ................................. 1 1.3、荷载情况 ......................................... 1 二、任务和要求 ........................................... 2 三、计算 ................................................. 3 3.1、桩长的计算 ....................................... 3 3.2、桩的内力计算 ..................................... 4 3.2.1确定桩的计算宽度b1 ........................... 4 3.2.2计算桩的变形系数 ............................ 4 3.2.3计算墩柱顶外力i i i M Q P 、、及局部冲刷线处桩上外力00M Q P 、、 (4)3.2.5局部冲刷线以下深度z 处横向土抗力zx P 计算 ....... 6 3.2.6桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算 ............ 7 3.2.7柱顶纵向水平位移计算 ......................... 9 四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等） 10 致谢 . (10)一、已知技术参数和条件1.1、地质与水文资料地基土为密实细砂夹砾石，地基土水平向抗力系数的比例系数；地基土的桩侧摩阻力标准值（土层单一，故桩侧摩阻力标准值用表示）；地基土内摩擦角，粘聚力；地基土容许承载力基本容许值；土重度（已考虑浮力）；一般冲刷线高程为335.34m，常水位高程为339.00m，局部冲刷线高程为330.66m。
桥的桩顶水平位移计算程序
桥的桩顶水平位移计算程序为了编写这个程序，我们需要以下的输入数据：1.桥梁的结构参数，包括桥梁的长度、宽度、高度等；2.桥梁所受荷载的参数，包括垂直荷载、水平荷载等。
通过这些输入数据，我们可以进行以下的计算步骤：步骤1:计算桥梁的刚度桥梁的刚度是指在给定弯矩或剪力下，桥梁产生的桩顶水平位移。
通过桥梁的结构参数，可以计算出桥梁的刚度。
步骤2:计算桥梁所受荷载根据已知的荷载参数，可以计算出桥梁所受荷载的大小。
这包括垂直荷载和水平荷载。
步骤3:计算桥梁的位移根据步骤1和步骤2的计算结果，可以得出桥梁的位移。
桥梁的位移是指桥梁受到荷载后发生的变形情况，包括水平位移、竖向位移等。
步骤4:输出结果将步骤3计算得出的位移数值输出，以便用户查看。
这个程序可以使用任何编程语言来实现，例如C、C++、Python等。
以下是一个使用Python编写的简单示例：```pythondef calculate_horizontal_displacement(length, width, height, vertical_load, horizontal_load):# Step 1: Calculate the stiffness of the bridgestiffness = ...# Step 2: Calculate the loads on the bridgevertical_load = ...horizontal_load = ...# Step 3: Calculate the displacement of the bridgedisplacement = stiffness * (vertical_load + horizontal_load) return displacement# Input parameterslength = 10 # length of the bridgewidth = 5 # width of the bridgeheight = 3 # height of the bridgevertical_load = 1000 # vertical load on the bridgehorizontal_load = 500 # horizontal load on the bridge# Calculate the horizontal displacementhorizontal_displacement =calculate_horizontal_displacement(length, width, height,vertical_load, horizontal_load)# Output the resultprint("The horizontal displacement of the bridge is: ", horizontal_displacement)```通过以上的计算步骤和示例代码，我们可以编写一个用于计算桥梁桩顶水平位移的程序。
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
桩顶水平位移系数
桩顶水平位移系数桩顶水平位移系数是指桩的顶部水平位移与桩身竖向位移之比，是评估桩的水平位移性能的重要指标。
桩顶水平位移系数的大小直接影响着桩在水平方向的稳定性和抗侧力能力，因此在桩基工程设计和施工中具有重要意义。
桩顶水平位移系数的计算需要考虑桩身的刚度、土体的侧向土压力和桩身的摩阻力等因素。
一般来说，桩身刚度越大，桩顶水平位移系数越小，桩的水平位移性能越好。
而土体的侧向土压力和桩身的摩阻力则会增大桩顶水平位移系数，降低桩的水平位移性能。
在桩基工程设计中，为了保证桩的水平位移性能，可以采取以下措施：1. 选择合适的桩型和桩径：不同的桩型和桩径对桩的水平位移性能有着不同的影响。
一般来说，较大直径的桩具有更好的水平位移性能，而扩底桩、摩擦桩等特殊桩型也可以提高桩的水平位移性能。
2. 控制桩身刚度：桩身的刚度是影响桩顶水平位移系数的重要因素。
通过选择适当的材料和桩身截面尺寸，可以控制桩身的刚度，提高桩的水平位移性能。
3. 优化桩基布置：合理的桩基布置可以减小桩间的相互影响，降低桩顶水平位移系数。
在设计中应尽量避免桩群的聚集，同时考虑桩的排列间距和间隔，以减小相互之间的干扰。
4. 考虑土体的侧向土压力：土体的侧向土压力会增大桩顶水平位移系数。
在设计中应合理估计土体的侧向土压力，并采取相应的措施来减小土体的侧向土压力，如采用边坡支护等。
5. 加强桩基施工质量控制：桩基施工质量的好坏直接影响着桩的水平位移性能。
在施工中应严格按照设计要求进行施工，确保桩的竖直度和水平度，避免桩身变形和位移。
桩顶水平位移系数是评估桩的水平位移性能的重要指标，对于桩基工程的设计和施工具有重要意义。
通过合理的桩型选择、控制桩身刚度、优化桩基布置、考虑土体的侧向土压力以及加强桩基施工质量控制等措施，可以提高桩的水平位移性能，确保桩基的稳定性和抗侧力能力。
桥梁高桩承台式摩擦桩基础设计计算
桥梁高桩承台式摩擦桩基础设计计算1. 初步拟定桩长桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径d=1.2m ，以冲抓锥施工。
桩群布置经初步计算拟采用6根灌注桩，为对称竖直双排桩基础，埋置深度初步拟定为h=11.31m 。
桩长初步拟定为18m ，桩底标高为49.54m 。
2．桩群结构分析2.1承台底面中心的荷载计算永久作用加一孔可变作用（控制桩截面强度荷载）时：407469.8 5.6 2.025.043490()N kN =+⨯⨯⨯=∑358.60()H kN =∑4617.30358.60 2.05334.50()M kN =+⨯=∑永久作用加二孔可变作用（控制桩入土深度荷载）时：46788.009.8 5.6 2.025.049532()N kN =+⨯⨯⨯=∑2.2单桩桩顶荷载计算桩的计算宽度1b对于 1.0d m ≥时： 1(1)f b K K d =+式中：f K ——桩形状换算系数，对于圆形截面，取0.9；d ——桩直径，取1.2m ；K ——平行于水平作用方向的桩间相互影响系数：已知：12L m = ； 13(1) 6.6h d m =+= ； 22,0.6n b ==；对于110.6L h <的多排桩 ： 2121(1)0.8020.6b L K b h -=+⨯= 所以： 10.90.802(1.21) 1.59()b m =⨯⨯+=桩的变形系数αα=0.8c EI E I =式中： α——桩的变形系数；EI ——桩的抗弯刚度，对以受弯为主的钢筋混凝土桩，根据现行规范采用；c E ——桩的混凝土抗压弹性模量，C20混凝土72.5510c E KPa =⨯；I ——桩的毛面积惯性矩，440.1018()64d I m π==m ——非岩石地基水平向抗力系数的比例系数，4120000/m kN m =；所以，计算得：10.62()m α-=桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m ，其计算长度则为：0.6211.317.02( 2.5)h h α==⨯=> 故按弹性桩计算桩顶刚度系数1ρ、2ρ、3ρ、4ρ值计算 已知：0 6.69,11.31l m h m == ；12ζ=(根据《公桥基规》钻挖孔桩采用12ζ=)， 2221.2 1.13()44d A m ππ⨯===630012000011.31 1.35710(/)C m h kN m ==⨯=⨯2220 1.240tan 11.31tan 21.142424d A h m φππ︒⎛⎫⎛⎫=+⋅=⨯+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,易知该值大于相邻底面中心距为直径所得的面积，故按桩中心距计算面积，故取：220 3.28.044A m π=⨯=∴ 117600016.6911.3111211.132.5510 1.357108.04h l h AE C A ρζ-⎡⎤+⨯⎢⎥==+⎢⎥+⨯⨯⨯⨯⎢⎥+⎣⎦621.923100.925KN m EI =⨯⋅=已知：7.02h h α==（＞4），∴取h =4，000.62 6.69 4.15()l l m α==⨯=查教材《桥梁基础工程》附表17、18、19得：Q x =0.05568 m x =0.16498 m ϕ=0.65853 所以 3320.620.055680.0133Q EIx EI EI ρα==⨯=2230.620.164980.0634m EIx EI EI ρα==⨯=40.620.658530.408m EI EI EI ραφ==⨯=计算承台底面原点O 处位移0a 、0b 、0β 对于竖直桩，且各桩的直径相同时：01434907836.0460.925N b n EI EIρ===⨯ 241310222224131()16.66358.600.38045334.56116.420.079816.660.1447()()ni i ni i n x H n MEI EI a EI EI EI EIn n x n ρρρρρρρ==++⨯+⨯===⨯-⋅+-∑∑ 2302222241310.07985334.50.3804358.60429.570.079816.660.1447()()ni i n M n H EI EI EI EI EIn n x n ρρβρρρρ=+⨯+⨯===⨯-⋅+-∑计算作用在每根桩顶上作用力i P 、i Q 、i M ：竖向力：1007884.10()7836.04429.57()0.925(1.6)6612.57()i i kN P b x EI kN EI EI ρβ⎧=+=⨯±⨯=⎨⎩ 水平力：20306116.42429.570.01330.063454.11()i Q a EI EI kN EI EI ρρβ=-=⨯-⨯= 弯矩：4030429.576116.420.4080.0634212.52()i M a EI EI kN m EI EIρβρ=-=⨯-⨯=-⋅ 校核：654.11324.66()358.60()i nQ kN H kN =⨯=≈=∑13(7884.106612.57) 1.66(212.52)4828.22()5334.50()ni iii x p nMkN m kN m =+=⨯-⨯+⨯-=⋅≈⋅∑13(7884.016612.57)43490.01()43490.00()nii npkN kN ==⨯+=≈∑2.3最大冲刷线深度处荷载计算从单桩桩顶荷载计算中，已得出计算最大冲刷线深度荷载所需要的数据，计算如下：弯矩 00212.5254.11 6.69149.48()i i M M Q l kM m =+=-+⨯=⋅ 水平力 054.11()Q kN =竖向力 07884.10 1.13 6.69(2510)7997.50()P kN =+⨯⨯-=2.4最大冲刷线深度下沿桩长度方向弯矩、水平压应力的计算桩身最大弯矩处及最大弯矩的计算：由：z Q =0 得：00.62149.481.71354.11Q M C Q α⨯===由 1.713Q C = 且h =7.02＞4 取h =4.0，查教材《基础工程》附表13得max 0.813Z = 故 max 0.8131.31()0.62Z m == 又由max Z =0.813 及7.02h =＞4 取h =4.0，查教材《基础工程》附表13得m K =1.296∴ max 01.296149.48193.73 (kN m)m M K M =⋅=⨯=⋅最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：采用无量钢法计算，由h =7.02＞2.5，所以用摩察桩公式计算：0z m m Q M A M B α=+ 00z Q Q Q Q A M B α=+其中54.1187.27()0.62Q kN α== 0Q =54.11kN 0M =149.48kNm A 、m B 、Q A 、Q B 的值查教材《基础工程》附表3、4、7、8 ，计算如下表：2.5桩顶纵向水平位移验算：桩在最大冲刷线处水平位移0x 和转角0ϕ的计算：由 Z =0 7.02h =＞4 取 h =4 查教材《基础工程》附表1、2、5、6 得：x A =2.44066 A ϕ=-1.62100 x B = 1.6210 B ϕ=-1.7505800032x xQ M x A B EI EI αα=+ 372754.11149.482.44066 1.62100.62 2.04100.10180.62 2.04100.1018=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 30.57106m mm =⨯<符合规范要求0002Q M A B EI EI ϕϕϕαα=+ 27754.11149.48( 1.6210)( 1.75058)0.62 2.04100.10180.62 2.04100.1018=⨯--⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 43.13110rad -=-⨯由 7.02h m =＞4m ，取4，000.62 6.69 4.15l l α==⨯= 可查得：169.91279x A = 1117.50091x A B φ== 1 5.90058B φ=1111132372*********.11212.5269.9127917.500910.62 2.04100.10180.62 2.04100.10183.010 3.0()54.11212.52(17.50091)0.62 2.04100.10180.62 2.04100.1018i ix x i i Q M x A B EI EI m mm Q M A B EI EIφφααφαα-=+=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==+=⨯--⨯⨯⨯⨯⨯⨯3( 5.90058)0.2110()rad -⨯-=-⨯桩顶的纵向水平位移1)x mm ＝3.0(水平位移的容许值[]cm 74.2305.0 ==△=27.4mm> 1x故桩顶水平位移满足要求3．桩身截面配筋及截面强度校核 3.1各种参数及系数的计算最大弯矩发生在最大冲刷线以下max 1.31z m =处，该处max 193.73M kN m =⋅ 计算桩最大弯矩控制截面的轴向力0max max 12j i ik N p q l q z q c z =+⋅+⋅-⋅⋅式中 j N ——控制截面的轴向力；i p ——单桩桩顶最大竖向力，已求出7884.10i p kN =； q ——桩每延米的自重（包括浮力），()21.2251016.964q kN π⨯=⨯-=；ik q ——桩周土摩阻力标准值，已知500ik q kPA =c ——冲抓锥成孔面周长，'1.3 4.08()c d m ππ==⨯= 所以，计算得：0max max 15333.60()2j i ik N p q l q z q c z kN =+⋅+⋅-⋅⋅=计算偏心距0193.730.0363()36.3()5333.60j jM e m mm N ====桩的半径r=1200/2=600mm ，对于C20混凝土，保护层取80 g a mm =，则520/520/6000.867s mmg r r ====s r桩的长细比：018/151.2L d ==＞4.4，所以，应考虑偏心距增大系数η 1000222012000.2 2.7/0.2 2.736.3/11200.288181.150.01 1.150.0111.2111(/)1(18/1.2)0.2881 2.4281400/140036.3/1120e h L h L h e h ςςηςς=+=+⨯==-⋅=-⨯==+=+⨯⨯⨯=⨯故考虑偏心距增大系数后的偏心距为：0' 2.42836.388.14()e e mm η==⨯=3.2计算配筋率采用C20混凝土，钢筋拟采用HRB335钢筋，即：9.2cd f MPa = ；280sd f MPa = 计算受压区高度系数，根据经验公式得：'0'cd sd f Ae Br f Dgr Ce ρ-=⨯- 22u cd sd N Ar f C r f ρ=+ 采用试算法列表计算，根据规范，系数A 、B 、C 、D 查附表所得：由表中计算可见，当0.85ξ=时，计算纵向力u N 与设计值j N 相近，且大于设计值。
灌注桩计算一、桩参数
一、桩参数桩外径d（m）桩内径ｄ1（m）周长u（m）保护层厚度（mm）0.2500.78535A j（ｍ2）A p1（ｍ2）除去保护层ｄ0（m）0.049062500.18换算截面模量W0(m3)换算截面惯性矩I0(m4)桩身配筋率ρg钢筋面积Ａs（ｍ2）0.0015917540.0001432580.65%318.91二、桩顶荷载效应组合值水平力标准值（kN)竖向力压力标准值（kN)竖向力拉力标准值（kN)51710三、土层参数素填土C（kPa）Ф（度）抗拔系数 λi10150.7q sik（kPa）q pk（kPa）L（m）25150 1.7四、单桩竖向极限承载力标准值Q uk=Q sk+Q pk=uΣq sik L i+q pk A j=40.7kN五、单桩抗拔极限承载力标准值T uk=λi q sik u i L i=23.4kN 六、单桩水平承载力特征值(由水平位移控制）桩身配筋率ρg>0.65%混凝土弹性模量C30 Ec（N/mm2）钢筋弹性模量HRB335Es（N/mm2）αE=E s/E c30000200000 6.67桩身抗弯刚度EI(kN*m2)桩身计算宽度b0（m）36530.7875桩顶水平位移允许值X0a（m）水平抗力比例系数m（MN/m4）桩的水平变形系数α（ｍ-1）灌注桩计算0.01141.25桩深取值（m ）换算埋深αh （m ）桩顶水平位移系数Vx1.82.253.9=13.63kN七、单桩水平承载力特征值(由桩身强度控制）桩身配筋率ρg <0.65%桩截面模量塑性系数γm混凝土弹性模量C30ft （N/mm 2）桩顶最大弯矩系数V M 桩身换算截面积A n (m 2)21.430.560.050869635桩顶竖向力影响系数拉力ζN桩顶竖向力影响系数压力 ζN 10.5压力时单桩水平承载力特征值 R ha =11.21kN 拉力时单桩水平承载力特征值 R ha =9.86kNnt m NgMt m haA f NWf R 1)2225.1(75.00axhax EIR 0375.0。
水平承载力与位移,群桩基础计算
η c=0,η s =η p = η sp =1 当根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准
值时，基桩的竖向承载力设计值为：
R Quk sp
当承台底面与土脱开（非复合桩基）时，即取η c=0；
4 桩顶作用效应简化计算
1.基桩桩顶荷载效应计算
以承受竖向力为主的群
１.单桩的水平承载力
桩的水平荷载作用的特征 桩在水平荷载作用下，桩身产生挠曲变形，变
形的形式与桩和地基的刚度有关。桩身变形挤压侧 土体，而土体对桩侧产生水平抗力，其大小和分布 与桩的变形、地基条件和桩的入土深度有关。
桩在破坏之前，桩身与地基的变形是协调的，相 应地桩身产生了内力。随着桩身变形和内力的增大， 对于低配筋率的灌注桩来说常是桩身首先出现裂缝， 然后断裂破坏；
一般工业与民用建筑中的基础，常以承受竖向荷载 为主，但在桩基上作用有较大水平荷载时还必须对桩的水 平承载力进行验算。
一般来说当水平荷载和竖向荷载合力与竖直线的夹角 不超过5度时，竖直桩的水平承载力不难满足设计要求， 更应采用竖直桩。因此下面的讨论仅限于竖直桩的水平承 载力。
实践表明：桩的水平承载力远比竖向承载力要低！
(2).地震作用效应
对于抗震设防区主要承受竖向荷载的低承台桩 基，当同时满足下列条件时，桩顶作用效应计算可 不考虑地震作用：
(a）按《建筑抗震设计规范》规定可不进行天然 地基和基础抗震承载力计算的建筑物；
①群桩基础中各基桩的工作性 状与单桩基本一致；
②群桩基础承载力等于各单桩
承载力之和； 1 ③群桩的沉降量几乎等于单桩
的沉降量；
当各群 桩的沉降量几乎 等于单桩的沉降 量。
端承型群桩基础