施工临时钢管桩承载力及钢管桩(柱)长度计算20200430002
钢管桩计算书(仅供参考)
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 .065.0 ×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 KN2、底模及侧模重（含翼缘板脚手架）：估算G2=130KN3、内模重：估算G3=58KN4、施工活载：估算G4=80KN5、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：327.5585327.510×1202020780550115115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/mq=95.8KN/mQ图(KN)320585320M 图(KN.m)（5）力学简图：由力学简图可求得： 支座反力R=95.8×12.25/2 =586.78 KN由Q 图可得Qmax=306.56 KNM 图可得Mmax=490.5 KN.mq320320585横梁为简支双悬臂梁（6）应力验算σmax =W M max =22342105.4905⨯⨯=104.7MPa ＜[σ]=145Mpaτmax =Ib S Q max =225.1655762136921005.306⨯⨯⨯⨯⨯⨯==255.96Kg/cm 2τmax =25.6 MPa ＜[τ]=120 Mp Δ复合强度 σ=223τσ+=226.2537.104⨯+=113.7Mpa ＜[σ] 2、横梁的刚度验算λ=m ／L=3.2／5.85=0.54f C = f D =EIqml 243（-1+6λ2+3λ3）=655762101.2245853208.9563⨯⨯⨯⨯⨯⨯ (-1+6×547.02+3×547.03) =0.9285×1.286 =1.194cmf E =3844ql (5-24λ2)=655762101.23841085.58.95684⨯⨯⨯⨯⨯⨯(5-24×547.02)=0.1061×(-2.18)=-0.393cm(向上)通过以上计算可知，横梁在均布荷载作用下，跨中将出现向上的拱度。
钢管桩承载力计算
549.52+263.18+459+112.09+33.95+599.42
=10851.52KN
∵ P＜F
∴ 钢管桩达到承载力要求
3、稳定性检算
钢管截面积 A=18526mm2
惯性矩
I=806753140mm4
i=（I/A）1/2=208.7mm λ=kl/i= 0.7×10×103/208.7=33.5 查表得ф=0.943 σ= P/Aф=10851.52/（34×18526×0.943）
由公式 QUK=QSK+QPK=λSUΣqsikIi+λqpkAp （当 hb/ds＜5 时，λp=0.16 hb/dsλS; 当 hb/ds≥5 时，λp=0.8λS＝
式中：qsik、qpk——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
Ii——土分层深度 Ap——桩端面积 λp——桩端闭口效应系数，对闭口桩λp＝1，对敞口桩取上述计算 值 hb——桩端进入持力层厚度 ds——钢管桩外径 λS——侧阻挤土系数，闭口桩取λs＝1，敞口桩 ds＜600mm 的情况 下，取λs＝1.0 因 此 ， 由 上 述 计 算 公 式 得 出 F=(4.2×30+3.8×60) ×3.14×0.6+1000×3.14×0.32=666.93KN+282.6 KN=949.53KN 考虑摩擦桩的安全系数 K=2 及钢管桩的安全系数 K’=0.7，则单桩极限承 载力为：
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
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 =。
探讨桩基承载力和桩长的计算方法
探讨桩基承载力和桩长的计算方法摘要：桩基处理的地基中桩基承载力和桩长的计算方法在实际工作中各式各样，本文试图凭借工程实践做些安全可靠经济合理的探讨。
关键词：桩基处理地基土层不均匀桩基承载力和有效桩长设计土层厚度施工实际桩长经济核算桩长一、常见桩基处理的地质勘探要求及形式在桩基处理的地基中，土层分布往往不均匀，厚度不一，到达端部持力层（多为硬土层或岩土层）的长度不一，故准确可靠地衡量桩基承载力和桩长是值得探讨的问题。
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）4.1.14~4.1.17和工程勘察实际情况，地基复杂程度为二级的工程单体通常每侧选用三点，共六个详细勘察勘探点（如图一），大型车库等地下建筑勘探点会更稀疏些（如图二）。
（图一）相对于复杂的建筑场地，此类做法虽能满足地基勘察方面的要求，但实际上在10米~15米这样大的区域上算是只能粗略反馈地质土层变化，作为设计人员只能依据勘探部门提供的相关图形数据文件做出相应处理，故设计时只能在保持勘探点实测数据精度和勘察数形数据趋向的基础上进行设计，进而指导施工。
二、桩基承载力和桩长的计算方法探讨如何依据勘察报告进行桩的承载力和桩长？本人经过长期探索和实践以及与众多同行交流学习，摸索出如下方法和步骤供大家交流指正：1.根据上部结构类型、荷载数值和基础类型，通过多次估算和试算合理选定符合承载力和变形要求的桩基承载力。
2.将土层各剖面勘探孔点下土层界面深度标高折算为相应统一坐标系的数值（如可选（图二）为黄海高程），便于计算衡量。
在地质报告的土层剖面图中，左侧通常为高程；顶部孔点处标注孔点编号/孔点高程；孔点下土层界面处通常标注相对于孔点表面向下的相对深度值（如图三），为便于求取不同界面间土层厚度值，应将该数值转换为相应统一坐标系下的数值（有些地质报告两种数值都提供，那样更方便）。
3.计算确定满足承载和变形要求的合理桩基承载力和桩长，建议设计桩长按最小有效桩长和伸入稳定土层长度进行双控。
钢管混凝土柱承载力计算
桩基桩长及内力的计算
桥梁桩基是桥梁构造的最根底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立意义重大。
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：桩基自身重与桩顶以上荷载由桩端持力层承受。
摩擦桩：桩基自身重与与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与相关参数表〔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、桩身材料强度以与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〕，扩孔局部不计；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-1选用；Qr——桩端处土的承载力根本容许值〔kPa〕，当持力层为砂石、碎石土时，假设计算值超过以下值，宜采用：粉砂1000kP；细砂1150kP；中砂、粗砂、砾砂1450kP；碎石土2750kP；[f ao]——桩端处土的承载力根本容许值〔kPa〕，按《公路桥涵地基与根底设计规》第条确定；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《公路桥涵地基与根底设计规》选用；K——桩端以上各土层的加权平均重度〔kN/m3〕,假设持力层在水位以下且不透水时，不管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，那么水中局部土层取浮重度；R——修正系数，按表-2选用；m0——清底系数，按表-3选用。
钢管桩桩长的计算(9米宽)
一、计算过程及说明5.3.3 摩擦桩的单桩轴向受压承载力容许值【Ra】，可按下式计算： u-桩身周长（m）；本桥u=3.1416A p -桩端截面面积（m 2),对于扩底桩，取扩底截面面积本桥A P =3.1415926X D 2/4 =0.7854桩径=1（m）n-土层的层数，l i -承台底面或局部冲刷线一下各层土的厚度（m），扩孔部分不计q ik -与l i 对应的各层土与桩侧的摩阻力标准值（KPa），宜采用单桩摩阻力试验值， 当无试验条件时，按本规范5.3.3-1选用2130.39(KN)-桩端处土的承载力基本容许值（KPa），按本规范3.3.3条确定本桥800m 0-清底系数，按本规范5.3.3-3条确定0.7λ-修正系数0.70.65h-桩端的埋置深度（m），对于有冲刷的的桩基，埋深由一般冲刷线起算，对无冲刷的桩基本桥所采用值的表格=本桥m 0=桩端为透水性土时，本桥λ=桩端为不透水性土时，本桥λ=[][][])3(0(22121-+=+=∑=h fa u Ra r k m q q A l q rrP i ni rk λlqin i rku ∑=121[]0fa []=0fa埋置深度由天然地面线或实际开挖后的地面线起算，大于40米，按40米计算本桥冲刷深度=4.7本桥埋置深度h=17.3本桥K 2深度=2本桥r 2深度=10q r -桩端处土的承载力容许值（KPa），当持力层为砂土，碎石土时，若计算值超过下列值494.13本桥采用的q r =450.00【Ra】-单桩轴向受压承载力容许值（KN)，【Ra】=2483.8216（KN)二、桩长的计算及结果700（KN）17.3（米）r 2-桩端以上各土层的加权平均重度（KN/m 3）宜采用：粉砂1000KPa，细砂1150KPa，中砂，粗砂，砾砂1450KPa，碎石土2750KPa桩长的采用单桩顶垂直轴力【N】=22初步拟定桩长L=k 2-容许承载力随深度的修正系数，根据桩端持力层土类按按本规范3.3.4条确定[][]=-+=)3(0(22h fa r k m q rλ的桩基值超过下列值353.27211345.298。
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 。
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施工临时钢管桩承载力及钢管桩（柱）长
度计算
本文档主要计算桥梁工程临时钢管立柱（桩）的承载力和入土深度，根据支座反力求出钢管桩受力后计算稳定承载力和局部稳定性，根据相关规范要求、荷载以及地质参数计算钢管柱（桩）抗力并以表格形式计算土深度。
计算思路清晰，表格简便实用。
一、钢管立柱选择
钢管柱采用直径609mm、壁厚16mm的轧制无缝钢管，截面特性如下：
钢管立柱根据所承受荷载、外露长度、入土深度以及钢材材质等因素计算确定长度。
二、钢管立柱承受荷载
根据钢管桩钢横梁上传来荷载得到钢管立柱荷载表：
1轴和6轴传来支座反力
2轴和5轴传来支座反力
3轴和4轴支座反力
因前述简化荷载，故每个轴取最大支座反力确定荷载
钢管立柱荷载表（KN）
三、钢管立柱整体稳定承载计算
1、长细比验算
钢管考虑到
计算长度：钢管钢管立柱最大外露长度为 2.4m，按照二端铰接确定计算长=L=2.4m。
度L
回转半径：ix=20.973cm
查《钢结构设计规范》，轴心受压构件允许长细比[λ]=150，
/ ix=100/20.973=11.45＜[150]，满足要求。
钢管立柱长细比：λx= L
2、稳定承载力计算
查《钢结构设计规范》a类截面轴心受压构件稳定系数ψ=0.993
稳定承载力N=ψ*f*A=0.993*205*1000*298.074/10000=6067KN
钢管立柱最大竖向压力N=3735KN ＜稳定承载力5873KN ，稳定承载力满足要求。
四、钢管柱局部稳定性验算
钢管桩外径与壁厚比
Dg/t=60.9/1.6=38.1＜允许值100*235/f yg =100*235/205=114.6，局部稳定性满足要求。
五、钢管柱入土深度计算
1、钢管桩单桩竖向承载力
（1）根据《建筑桩基技术规范》：
钢管桩单桩竖向承载力Q uk =Q sk +Q p k=u∑q sik *L i +λp q pk *A p 本工程为开口桩径，且h b /d≥5，因此λp 取0.8
（2）单桩竖向承载力特征值R a =Q uk /K ，根据规范安全系数取K 取2，因此Q uk =2R a
（3）在轴心竖向力作用下N k ≤R a ，设计时取N k =R a ，
因此Q uk =2R a =2N k ，设计时候按照《钢管立柱荷载表》荷载乘以2确定钢管桩单桩竖向承载力，并据此确定入土深度。
钢管立柱单桩竖向极限承载力表（KN ）。