桥梁桩基础设计计算部分(3)

2019-03-11 08:20

EI——桩身抗弯刚度,按该规范第5.7.2条的规定计算;对于钢筋混 凝土桩,EI=0.85EcI0;其中Ec为混凝土弹性模量,I0为桩身换 算截面惯性矩:圆形截面为I0=W0d0/2;

查规范《建筑桩基技术规范》JGJ-94-2008表5.7.5取m=100000 KN/m4,Eh=2.8×107 Kpa;

EI=0.8

0.8×2.8

==0.47;

=1.154×

2

桩在最大冲刷线以下深度h=14.66m,其计算长度为=0.47×14.66=6.89〉2.5所以应该按弹性桩设计。

(3) 因为地面与最大冲刷线重合,桩(直径1.8m)每延米重q计算如下:

q=×(25-10)=38.15KN(扣除浮力);

墩柱桩顶上外力Ni,Qi,Mi及最大冲刷处桩顶上外力N0,Q0,M0.的关系如下;

Ni= 8144.94+8.4×38.15×1.2=8529.49KN; Qi=Q0=450.80 KN=H0; Mi= M=2690.625

;

(4) 最大冲刷线(即桩顶)处桩变位X0,φ0计算;

已知:=0.47; EI=1.154×

2

当桩置于岩石类土且>3.5时,取Kh=0;h计算长度==6.89>4,按h计算长度=4m计算,查JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得:

A1=-5.85333;B1=-5.94097;C1=-0.92667; D1=4.54780;A2=-6.53316; B2=-12.15810;C2=-10.60840;D2=-3.76647;A3=-0.80848;B3=-11.73066 C3=-17.91860;D3=-15.07550;A4=9.24368;B4=-0.35762;C4=-15.61050 D4=-23.14040; H0=1作用时;

(2-6)

=

=2.01110-6m

(2-7)

=

=6.29810-7rad

M0=1作用时;

=

(2-8)

=6.29810-7m =

(2-9)

=3.20410-7rad X0,φ0的计算;

(2-10)

=450.802.01110-6+2690.6256.29810-7 =2.60mm<6mm(符合m法要求)

= _11.4610-4rad

(5)最大冲刷线(即地面)以下深度Z处桩截面上的弯矩Mz及剪力Qz的计算;

(2-11)

= _ (450.806.29810-7+2690.6253.20410-7)

(2-12)

( 2-13)

式中无量纲系数A3,B3,C3,,D3与A4,B4,C4,D4,查JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得,Mz与Qz值计算列表如下表2-5与表2-6;弯矩图与剪力图如下图的图2与图3;

图2 弯矩Mz图

图3 剪力Qz图

表2-5 Mz值计算列表

表2-6 Qz值计算列表

(6) 桩柱顶水平位移的计算;

桩顶为自由端,其上作用有H与W,顶端位移可应用叠加原理计算。设桩顶的水平位移为 ,它是由下列各项组成:桩在地面处的水平位移X0、地面处转角φ0所引

起的桩顶的水平位移φ0l0、桩露出地面段作为悬臂梁桩顶在水平力H以及在M作用下产生的水平位移 0,即

(2-13)

h1+h2=0+8.4=8.4(m); n=I1E1/EI=(1.6/1.8)4=0.624;

n:桩式桥墩上段抗弯刚度E1I1与下段抗弯刚度EI的比值,E1I1=E0I1;EI=0.8E0I,其中E0为桩身混凝土抗压弹性模量,I1为桩上段毛截面惯性矩;

(桥墩) (2-14)

=[8.43]+8.42 =32mm;

=1.879_( _9.65510-48.4)+32 =33.89mm;

代入数据解=3.4cm<[ ]=0.5=27.4cm;符合设计要求。 (7) 桩的配筋及桩截面抗压承载力计算; 桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算; 桩地面处的剪力和弯矩:H0=H=450.8KN;

M0=M+H0l0=2690.625+450.88.4=6477.345

地面以下桩身最大弯矩;

Mmax=H0/a mH+M0mm (2-15) 确定最大弯矩位置; 由Qz=0得;im计===7.75;

据=4.0m,查《公路桥梁钻孔桩计算手册》附表m-5;当ay=0.5时,im=6.931?11.667,im计 在其之间,故为最大弯矩位置,再据=4.0m,ay=0.4;查附表m-3,m-4得到; mH=0.86;mm=0.378;

Mmax=450.8/0.540.86+6477.3450.378=3166.38

地面至最大弯矩断面距离;

ym=ay/a=0.5/0.47=1.06m;

桩侧土壤最大应力计算:

Qmax=a2/b0(H0/a+M0Qm) (2-16)

确定最大应力位置; IQ计=im计=7.75;

据=4.0m,查《公路桥梁钻孔桩计算手册》附表m-8;当ay=0.7时,im=1.557?20.538,im计 在其之间,故为最大应力位置,再据=4.0m,ay=0.7;查附表m-6,m-7得到;

QH=0.935; Qm=0.441;

Qmax=0.472/2.52(0.935450.8/0.47+6477.3450.441) =210.43KN

地面至最大应力断面距离;

ym=ay/a=0.7/0.54=1.30m;

配筋计算及桩身材料截面强度验算;

根据《公路桥梁钻孔桩计算手册》;桩的计算长度;

lp=k1+l0

(2-17)

其中:k1==5.37m;l0:桩的悬出长度取8.4m; lp=k1+l0=5.37+8.4=13.77m;

因为lp/D=13.77/1.8=7.65〉7;固应考虑偏心距增大系数 ;

结构重要性系数度设计值

;采用混凝土C25,fcd=11.5Mpa;HRB335级钢筋抗压强; 混凝土保护层厚度取60mm,拟采用φ25钢筋(外径28.4m);

则:rs=1800/2-(60+28.4/2)=825.8mm;g=rs/r=825.8/900=0.918; e0=M/N=3166.38/8144.94=0.389m; EI=1.154×

2


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