钢管桩标准节设计承载力计算
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/<d h b 时，d n h b p /16.0=λ当5/≥d h b 时，8.0=p λn 为桩端隔板分割数。
若: K Q R N uk ki /2.12.1=≤则桩基满足竖向承载力要求K ——安全系数，取2.0。
R ——单桩竖向承载力特征值三、 桩上拔承载力计算，即当0<kil N 时p uk kil G T N +≤2/j sjk j j uk l q u T ∑=λuk T ——抗拔极限承载力标准值P G ——桩基自重j λ——抗拔系数，砂土取0.5~0.7，黏性土、粉土取0.7~0.8。
当桩长与桩径之比小于20时取小值。
如满足上式则桩基满足上拔承载力要求四、抗倾覆稳定性验算根据《架空送电线路基础设计技术规范》，土压力系数：)2/45(20βγ+= tg m 空间增大系数：ββζtg d l k )245cos(3210++= 基础的计算宽度：00dk d =ζ土的侧压力系数，粘性土取0.72，粉质粘土和粉土取0.6，砂土取0.38。
倾覆力ki V 的作用点到地面的高度kiki V M h =0 lh 0=η，查表8.1.4得 638.12=μ若极限倾覆力ki f u V r l md V ≥=ημ20，极限倾覆力ki f u M r l md V ≥=μ3则桩基满足抗倾覆稳定性要求五、桩身承载力验算 强度验算：d n ki n ki f W M A N ≤+ 整体稳定性验算：d Eki n ki n ki f N N W M A N ≤-+)8.01(ϕ 22λπEA N E =。
钢管桩承载力验算(建筑类别)
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/m22、顺桥向木枋（5×10）间距30cm自重：0.10kn/m23、横桥向木枋（12×12）间距60cm自重：0.30kn/m24、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/m26、纵联I36C工字钢（间距1.0m）自重：0.712kn/m27、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/m22、倾倒混凝土产生的荷载（泵送）：4.0kn/m23、混凝土振捣产生的荷载：2.0kn/m2施工荷载吨/m2 桥梁面积(m2)荷载(吨)恒载 底模、侧模 0.034 90 3 顺桥向木枋 0.010 90 1 横桥向木枋 0.030 90 3 碗扣支架 0.117 90 10 平台满铺木枋 0.120 90 11 纵向工字钢 0.071 90 6 横向工字钢 0.068 90 6 活载 施工机具人员 0.250 90 23 倾倒混凝土 0.400 90 36振捣混凝土 0.200 90 18 梁体荷载 荷载(吨) 梁体荷载221 恒载合计 261 活载合计77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 。
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/m22、顺桥向木枋（5×10）间距30cm自重：0.10kn/m23、横桥向木枋（12×12）间距60cm自重：0.30kn/m24、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/m26、纵联I36C工字钢（间距1.0m）自重：0.712kn/m27、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/m22、倾倒混凝土产生的荷载（泵送）：4.0kn/m23、混凝土振捣产生的荷载：2.0kn/m2二、钢管桩受载计算施工荷载吨/m2 桥梁面积(m2)荷载(吨)恒载 底模、侧模 0.034 90 3 顺桥向木枋 0.010 90 1 横桥向木枋 0.030 90 3 碗扣支架 0.117 90 10 平台满铺木枋 0.120 90 11 纵向工字钢 0.071 90 6 横向工字钢 0.068 90 6 活载 施工机具人员 0.250 90 23 倾倒混凝土 0.400 90 36振捣混凝土 0.200 90 18 梁体荷载 荷载(吨) 梁体荷载221 恒载合计 261 活载合计77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 。
钢管桩承载力计算公式
钢管桩承载力计算公式英文回答：The calculation of the bearing capacity of steel pipe piles is an important aspect in geotechnical engineering. There are several formulas and methods available for this calculation, depending on the specific conditions and requirements of the project.One commonly used formula is the Meyerhof equation, which calculates the ultimate bearing capacity of a steel pipe pile in cohesionless soils. The equation is given as:Qu = A Nq γ D.Where:Qu is the ultimate bearing capacity of the pile.A is the cross-sectional area of the pile.Nq is the bearing capacity factor.γ is the unit weight of the soil.D is the diameter of the pile.The bearing capacity factor, Nq, is determined based on the angle of internal friction of the soil. It can be obtained from tables or charts available in geotechnical engineering textbooks or software.Another commonly used formula is the Brinch Hansen equation, which takes into account the effect of skin friction on the bearing capacity of the pile. The equation is given as:Qu = A c Nc + A σ' Nq + A α Nγ。
钢管桩设计与验算
钢管桩设计与验算 Prepared on 22 November 2020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=×108Kpa,I=64π(80.04－78.04)=×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=22lEIπ=32823010936.1101.2-⨯⨯⨯⨯π=4458kN ＞R= 2、桩的强度计算 桩身面积A=4π（D 2－a 2） =4π（802－782）=钢桩自身重量 P ×30×102× =5844kg=桩身荷载p=+=б=p ／A=×102／=／cm 2=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，按规范取用安全系数k=，设计钢管桩入土深度，则每根钢管桩的承载力为×2=，管桩周长U=πD=×=。
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=120Kpa 第二层淤泥粉质黏土厚度为4m ，τ=60Kpa 第三层粉砂厚度为，τ=90Kpa N=∑τi uh iN=120××3+60××4+90××h 3= =++=解得h 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=7m 4、打桩机选型拟选用DZ90，查表得知激振动570kN ，空载振幅≮，桩锤全高，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 =m1{()[]va A f m x 1223111βμα+-+Q}m —安全系数，临时结构取m 1—振动体系的质量m 1=Q/g=57000/981= Q 1—振动体系重力N g —重力加速度=981cm/s 2 A X —振动沉桩机空转时振幅A X = M —振动沉桩机偏心锤的静力矩μ—振动沉桩机振幅增大系数μ=A n /A xA n －振动体系开始下沉时振幅取f —振动频率转/Sa —振动沉桩机最后一击的实际振幅取 ν—沉桩最后速度取5cm/m in α1—土性质系数，查表得α1=20 β1—影响桩入土速度系数，查表得β1=[p]=5.11{517.0110.10.12.15.171.58202231⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+9×104}=5.11{85.1107401.26⨯+9×104}=5.11×*610 =1047438N=1047KN ＞N= 通过上述计算及所选各项参数说明：1）DZ90型振动打桩机，是完全能够满足本设计单桩承载力的。
钢管桩承载力计算
二、贝雷架检算：（参考文献：《路桥施工计算手册》） 1、荷载组合：1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12+13 P=6962.54+65.35+13.42+18.86+84.78+95.12+267.1+90.77+686.9+549. 52+549.52+263.18+459=10106.06KN 均匀分部于 17 组贝雷架上，则每组贝雷架受力 F=P/17= 10106.06KN/17=594.47KN 即每组贝雷架上得均布荷载为 Q=594.47KN/15m=39.63KN/m 2、计算图示及结果如下：
11、倾倒砼时产生作于模板的水平荷载（取 2.0KN/m2） 11.2m×24.532m×2.0KN/m2=549.52KN
12、I25a 工字钢自重荷载： (24.532/0.6+1)×16.5m×38.08kg/m=263.18 KN
13、贝雷架自重荷载（贝雷片尺寸 3.115m×0.176m×1.500m）： 5 片×34 排×2.7KN/片=459KN
淤泥层底标高为320m全风化泥质粉砂岩曾度标高为760m弱分化泥质粉砂岩层底标高为1050m由公式qukpk桩的极限侧阻力和桩端极限阻力标准值参照工程地质勘察报告u桩身周长600mm的情况f423038603140610003140366693kn2826kn94953kn考虑摩擦桩的安全系数k2及钢管桩的安全系数k07则单桩极限承载力为
14、I36a 工字钢自重荷载： 4 根×46.7m×60.005kg/m=112.09KN
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/m22、顺桥向木枋（5×10）间距30cm自重：0.10kn/m23、横桥向木枋（12×12）间距60cm自重：0.30kn/m24、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/m26、纵联I36C工字钢（间距1.0m）自重：0.712kn/m27、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/m22、倾倒混凝土产生的荷载（泵送）：4.0kn/m23、混凝土振捣产生的荷载：2.0kn/m2二、钢管桩受载计算施工荷载吨/m2 桥梁面积(m2)荷载(吨)恒载 底模、侧模 0.034 90 3 顺桥向木枋 0.010 90 1 横桥向木枋 0.030 90 3 碗扣支架 0.117 90 10 平台满铺木枋 0.120 90 11 纵向工字钢 0.071 90 6 横向工字钢 0.068 90 6 活载 施工机具人员 0.250 90 23 倾倒混凝土 0.400 90 36振捣混凝土 0.200 90 18 梁体荷载 荷载(吨) 梁体荷载221 恒载合计 261 活载合计77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 。
管桩的自身承载力计算公式
管桩的自身承载力计算公式管桩是一种常用的地基处理方法，它通过在地下打入管状桩体，来增加土体的承载能力和稳定性。
在工程中，为了确保管桩的承载能力满足设计要求，需要进行合理的计算和分析。
管桩的自身承载力是指管桩在土体中的承载能力，它是管桩设计的重要参数之一。
下面我们将介绍管桩的自身承载力计算公式及其相关内容。
一、管桩的自身承载力计算公式。
管桩的自身承载力通常可以通过以下公式进行计算：Qs = As σs + Ap σp。
其中，Qs为管桩的自身承载力，As为管壁的截面积，σs为管壁的抗压强度；Ap为管端的截面积，σp为管端的抗压强度。
在实际工程中，管桩的自身承载力还受到土体的侧压力和管桩的侧面摩阻力的影响，因此上述公式还需要进行修正。
修正后的管桩自身承载力计算公式如下：Qs = As σs + Ap σp Ps Fr。
其中，Ps为管桩的侧压力，Fr为管桩的侧面摩阻力。
二、影响管桩自身承载力的因素。
1. 土体的性质，土体的密实度、孔隙水压力、土粒的粘聚力和内摩擦角等因素都会影响管桩的自身承载力。
2. 管桩的材料和尺寸，管桩的材料强度、截面形状和尺寸大小都会影响其自身承载力。
3. 管桩的埋设深度，管桩的埋设深度越深，受到的土压力就越大，自身承载力也会相应增加。
4. 管桩的侧面摩阻力，管桩在土体中受到的侧面摩阻力也会对其自身承载力产生影响。
5. 管桩的施工质量，管桩的施工质量直接影响其自身承载力，如管壁的质量、管端的封闭情况等。
三、管桩自身承载力的计算方法。
在实际工程中，为了确保管桩的自身承载力满足设计要求，通常需要进行以下步骤的计算：1. 确定管桩的材料和尺寸，根据工程要求和现场条件，选择合适的管桩材料和尺寸。
2. 确定土体参数，对工程现场的土体进行勘察和试验，确定土体的性质参数，如密实度、孔隙水压力、土粒的粘聚力和内摩擦角等。
3. 计算管桩的自身承载力，根据上述介绍的管桩自身承载力计算公式，结合土体参数和管桩的材料和尺寸，计算出管桩的自身承载力。
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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 ϕ≤=⨯⨯⨯
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。
[]=100=10010014.92149214.92y
y L
i L i cm m
λ=
=⨯==
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==6.11215/0.55553.0310N MPa f N mm A ϕ≤=⨯⨯
则采用φ42.6作为横联的时候，最大间距取12米。
综上：横联长度在4.6米以下的采用2［28a 作为横联。
4.6米以上12米以下的采用φ42.6钢管作为横联。
12米以上的横联采用自行设计的桁架形式。
二、 φ820钢管桩
钢管桩直径820mm ，壁厚10mm ，考虑锈蚀情况，壁厚按照8mm 进行计算。
其截面特性为：
回转半径ix=28.78cm
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=20/0.29=70.0 查《钢结构设计规范》表C--2得：φ=0.75 考虑钢材的容许应力为［σ］=180MPa 2.1 最大轴向力计算
[]6
2
0.2119.4180100.750.01530.62*10t N N a N N N A W σσφ-⋅⨯=
+=+===⨯⋅⨯
求得：1508N KN = 2.2 横联计算
根据以上计算结果，按照1500KN 轴向力，300KN.m 弯矩来设计横联。
横联竖向间距为10米。
2.2.1 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30KN 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
30000==6.76215/0.55524010N MPa f N mm A ϕ≤=⨯⨯⨯
满足要求！
则采用2［28a 作为横联的时候，最大间距取4.6米。
2.2.2 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。
[]=100=10010014.92149214.92y
y L
i L i cm m
λ=
=⨯==
强度复核：
按照桩顶承受30KN 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
30000==10.19215/0.55553.0310N MPa f N mm A ϕ≤=⨯⨯
满足要求！
则采用φ42.6作为横联的时候，最大间距取12米。
综上：横联长度在4.6米以下的采用2［28a 作为横联。
4.6米以上12米以下的采用φ42.6钢管作为横联。
12米以上的横联采用自行设计的桁架形式。
三、 820钢管法兰计算
3.1 法兰盘螺栓计算
以820钢管承受1500KN 的轴向力进行计算，法兰盘板厚2.5cm ，中心圆直径920mm 。
配置18颗8.8级M27高强螺栓（查钢结构规范得M27螺栓有效截面面积Ae=459.4mm 2）。
考虑法兰盘一半的螺栓受拉，一半的螺栓受压。
则有螺栓最大拉应力
3
150010362.85009459.4e N MPa f MPa
A σ⨯===≤=⨯ 满足要求！ 3.2法兰盘计算
取两个加劲肋之间的法兰板进行计算
近似按照梁单元建立模型（L=324mm ，B=25mm ）, N=1500/18=83.3KN 建立MIDAS 模型：
计算组合应力：
最大组合应力
σ=≤=
95.6215
MPa f MPa
满足要求！
计算挠度：
最大挠度：
===
≤
f mm L mm
0.329/400148/4000.37
计算反力：
四、 630钢管法兰计算
3.1 法兰盘螺栓计算
以630钢管承受900KN 的轴向力进行计算，法兰盘板厚2.5cm ，中心圆直径730mm 。
配置16颗8.8级M27高强螺栓（查钢结构规范得M27螺栓有效截面面积Ae=459.4mm 2）。
考虑法兰盘一半的螺栓受拉，一半的螺栓受压。
则有螺栓最大拉应力
3
90010244.94008459.4e N MPa f MPa
A σ⨯===≤=⨯ 满足要求！ 3.2法兰盘计算
取两个加劲肋之间的法兰板进行计算
近似按照梁单元建立模型（L=288mm ，B=25mm ），N=900/16=56.3KN
建立MIDAS模型：
计算组合应力：
最大组合应力
σ=≤=
MPa f MPa
66.3215
满足要求！
计算挠度：
最大挠度：
===
≤
f mm L mm
0.176/400120/4000.3
满足要求！
计算反力：
五、法兰加劲肋计算
加劲肋承受法兰盘的支座反力，由于加劲肋两个边都与钢护筒焊接，故只需计算加劲肋的焊缝长度。
取最大支座反力V=N=2×83.4KN=166.8KN进行计算：
确定焊脚尺寸：
min 1.2f f h t h ≤≥且
得： 1.26=7.2f f h h ≤⨯≥且
取
=6f h mm
3
166.810118.0160220.76(18026)w f f e w V MPa f MPa
l l τ⨯===≤=⨯⨯⨯-⨯ 满足要求！。