桩基础习题(3)

2020-04-15 00:36

NR1nh?[a]?2u?qikli??m0AP?[fa0]?k2?2(h3?3)?

i?1Nh?N4?12qh ?64004?12?26.49?h?1600?13.25h计算[Ra]时取以下数据:桩的设计桩径1. 5m,桩周长.

u???1.5?4.71(m),A?(1.5)2P?4?1.77m2,

??0.7,m0?0.6,[fa0]?250.00kPa,?2?19.00kN/m3,qk?45kPa。

所以得

[R1a]?2(??1.5?h?45)?0.7?0.6?1.77?[250?4.0?9?(h?3)] ?105.98h?0.7434(142?36h)?Nh?1600?13.25h?h?12.51m 现取h?13m,

2.桩的内力计算

(1)桩的计算宽度b1(P133)

b1?kkf(d?1)

已知:kf?0.9,d?1.5m,

L1?2.4m?0.6h1?0.6?3(d?1)?0.6?7.5?4.5m,

则系数k按照此式计算:k?b1?b2L2?0.6?1h 1n?2,b2?0.6。

k?b22?1?b0.6?L1h?0.6?1?0.66?2.43?(1.5?1)?0.813 10.b1?kkf(d?1)?0.813?0.9(1.5?1)?1.829?2d?3

(2)桩的变形系数?

I???1.5464?0.2484m4;E?0.8E0.8?2.55?10(7c?kN/m2)

k2?4,

??5mb1?58200?1.829.8?2.55?10?0.2484?0.3121(m?1EI07) 其计算长则为:h??h?0.3121?13?4.05?2.5,故按弹性桩计算。

(3)桩顶刚度系数?PP,?HH,?MH,?MM值计算

?PP?1l

0??h1AE?C0A0lm,h?13m,??1?d2??1.520?02,A?4?4?1.77m2,

C?m500h?8200?13?1.066?10(kN/m3)

??(d?htan?)2??(1.5?13?tan360)2?24.776(m2A??0??2424)? ???4S2??4?3.92?11.94(m2)故取

A0?11.94m2

0?1?PP?1l0??h1?[2?131?11.77?0.8?2.55?107?1.066?105?11.94]AE?C0A0?1.04?106?0.2044EIh??h?0.3121?13?4.05, l0??l0?0.3120?0?0

查附表17,18,19得

xQ?1.06423,xM?0.98545,?M?1.48375。

由式(4-86d)得:

?HH??3EIxQ?0.0324EI

?MH??2EIxM?0.0960EI

?MM??EI?M?0.4631EI

(4)计算承台底面原点O处位移a0,c0,?0、式(4-92)、式(4-93)得:

知已:

c0?Nn?PP?64007827.79 ?4?0.2044EIEIn2a0?(n?MM??PP?xi)H?n?MHMi?1n?HH(n?MM??PP?xi)?n2?2MH2i?1n2n

n?MM??PP?xi?4?0.4631EI?0.2044EI?4?1.952?4.9613EI

i?1n?MH?4?0.0960EI?0.3840EI,n2?2MH?0.1475(EI)2

(n?MM??PP?xi)H?n?MHM2i?1na0?n?HH(n?MM??PP?xi)?n2?2MH2i?1n

?

4.9613EI?1365?0.3840EI?71414221.13?0.1296EI?4.9613EI?0.1475(EI)2EI?0?n?HHM?n?MHHn?HH(n?MM??PP?xi)?n2?2MH2i?1n

?0.1296EI?714?0.3840EI?13651244.63?0.1296EI?4.9613EI?0.1475(EI)2EI(5)计算作用在每根桩顶上作用力Pi,Qi,Mi 按式(4-97)计算:

Pi??PPci??PP(c0?xi?0)竖向力

?0.2044EI(7827.791244.63?2096.08kN?1.95?)??EIEI?1103.92kN

水平力

Qi??HHa0??MH?0 14221.131244.63?0.0324EI??0.0960EI??341.28kNEIEI弯矩

Mi??MM?0??MHa0? 1244.6314221.130.4631EI??0.0960EI???788.84kN?mEIEI(6)桥台处无冲刷桩身内力M0,Q0,P0与桩顶Pi,Qi,Mi相等。

M0?Mi??788.84(kN.m) Q0?341.28kN P0?2096.08(kN)

(7)深度z处桩截面的弯矩Mz及桩身最大弯矩Mmax计算 a.局部冲刷线以下深度z处桩截面的弯矩Mz计算

Mz?M0BM?Q0?AM?782.41BM?BM 0 1 341.28AM?788.84BM?1093.40AM0.3121无量纲系数有

附表3、附表7分别查得,

z??z 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.2 2.6 3 4 z 0 AM 1093.40AM 788.84BM MZ 0 788.84 788.84 316.70331 783.8151 1100.518 755.125 1330.286 1411.29 0.96 0.28965 0.99363 1.92 0.52603 0.95726 575.161202 3.84 0.7388 0.76503 2.88 0.67874 0.87987 742.134316 694.0767 1436.211 807.80392 603.4863 4.81 0.71354 0.62469 780.184636 492.7805 1272.965 5.77 0.62092 0.47411 678.913928 373.9969 1052.911 7.05 0.4342 0.28334 474.75428 223.5099 698.2642 8.33 0.23181 0.13062 253.461054 103.0383 356.4993 9.61 0.07628 0.03694 9.4 0 83.404552 29.13975 112.5443 0.010934 0.031554 0.042488 0 0 0 3.5 11.21 0.00001 0.00004 b.桩身最大弯矩Mmax及最大弯矩位置

由Qz?0得:CQ??M0Q0?0.3121?788.84?0.72139

341.28由CQ?0.72139及h??h?0.3121?13?4.057查附表13得

zmax?1.0320,故zMmax?由h1.0320?3.3066

0.3121?4.057,zmax?1.0320查附表13得,KM?1.9107

Mmax?KMM0?1.9107?788.84?1507.25

BM?0.7992,AM?0.7308,KM?AM0.7308?BM??0.7992?1.8122 CQ0.72139Mmax?KMM0?1.812?788.84?1429.38

(8)桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算 a.纵向钢筋面积

桩内竖向钢筋按含筋率0.2%配置:

Ag??4?1.52?0.2%?35?104(m2)

选用12根直径20的HRB335级钢筋。

??280MPa Ag?37?104(m2),fsd桩柱采用C20混凝土,

fcd?9.2MPa

b.计算偏心距增大系数? 因为长细比:

l013??13.56?17.5 i1.5?1

所以偏心距增大系数:?c.计算截面实际偏心距e0

e0??MmaxNmax?714?0.112(m)

6400d.根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)求得轴向力的偏心距e0:

e0?其中r?Bfcd?D?gfsd?r, ?Afcd?C?fsd?750mm,??0.002,并设g?0.2,则

?Bfcd?D?gfsd9.2B?0.002?0.9?280D9.2B?0.504D?r??750??750 ?Afcd?C?fsd9.2A?0.002?280C9.2A?0.56CA B C D (e0) e0?? e0 (e0)e0 0.97 2.6158 0.3865 2.229 0.7251 116.1801 112 1.037323 0.98862 0.98 2.6424 0.3717 2.2561 0.7061 110.7254 112 0.99 2.6685 0.3566 2.2825 0.3874 100.9345 112 0.901201 由上表可见,当??0.98时(e0)=110.72mm与e0=112mm很接近,故取??0.98为计算值

e.计算截面抗压承载力

??2.6424?7502?9.2?2.2561?0.002?7502?280Nu?Ar2fcd?C?r2fsd?14385(kN)?Nj?6400(kN)

??2.6424?7503?9.2?2.2561?0.002?0.9?7503?280Mu?Br3fcd?C?gr3fsd?10736(kN?m)?Mj?714(kN?m)满足要求。 f.裂缝宽度验算

根据《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004),截面相对受压区高度

?b?0.56???0.98,则构件为小偏心受压,无需验算裂缝宽度。

(9)桩顶纵向水平位移计算

c0?7827.79?0.0015

EI14221.13a0??0.0028

EI1244.63?0??0.00025

EI


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