墩台与基础课程设计

墩台与基础课程设计 设计说明书

桩柱式桥墩钻孔灌注摩擦桩及端承桩设计

净-9+2×0.5m(护栏)，跨径Lk=13m，公路Ⅰ级

起止日期： 2013 年 12 月 3 0日 至 2014 年 1 月 8 日

学班成指

生姓名 级 绩

导教师

土木工程学院 2014年 1月 6 日

桥梁墩台与基础课程设计

目录

课程设计任务书 ................................................................................................................................................... 2

设计目的 ......................................................................................................................................................... 2 设计要求 ......................................................................................................................................................... 2 设计内容 ......................................................................................................................................................... 2 第一部分 某桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩的设计 ............................................................................... 3

一、设计资料 ................................................................................................................................................ 3 二、荷载计算 ................................................................................................................................................ 4 三、桩长计算 ................................................................................................................................................ 7 四、桩的内力计算 ....................................................................................................................................... 8 五、桩顶水平位移计算 ............................................................................................................................ 10 六、桩端压应力验算 ................................................................................................................................ 11 七、桩身配筋计算 ..................................................................................................................................... 11 第二部分 某桩柱式桥墩钻孔灌注桩端承桩的设计 ............................................................................. 14

一、设计资料 .............................................................................................................................................. 14 二、荷载计算 .............................................................................................................................................. 15 三、单桩承载力、桩长计算 ................................................................................................................... 17 四、桩的内力计算 ..................................................................................................................................... 18 五、嵌固深度计算 ..................................................................................................................................... 20 六、桩顶水平位移计算 ............................................................................................................................ 21 七、桩端压应力验算 ................................................................................................................................ 21 八、桩身配筋计算 ..................................................................................................................................... 22 第三部分 参考文献： .................................................................................................................................. 25

附表一： 桩基设计参数表 ................................................................................................................... 26 附表二： 钻孔柱桩图资料 ..................................................................................................................... 27

1 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

天津城建大学

课程设计任务书

2013 —2014学年第 1学期

土木工程 学院 10道路桥梁与渡河工程 专业 2 班 课程设计名称：钢筋混凝土空心板桥墩台与基础课程设计

设计题目： 桩柱式桥墩钻孔灌注摩擦桩及端承桩设计(净-9+2×0.5m（护栏），跨径Lk=13m，公路I级 )

完成期限：自 2013 年 12月 30 日至 2014 年 1 月 8 日共 1.5 周 设计依据、要求及主要内容（详见附页）：

设计目的：通过本次课程设计的练习，使学生能够熟练掌握钻孔灌注摩擦桩和端承桩各自的受力特点、构造要求以及设计方法、计算步骤，并能完成常用的桩柱式桥墩的钻孔灌注桩摩擦桩和端承桩设计。

设计要求：依据设计任务书及相关设计规范，结合个人桥梁工程课程设计资料，在课程设计教室完成桥梁工程下部结构桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩和端承桩的设计工作，编制设计说明书，绘制相应的工程图纸。 设计内容：

1、某桩柱式桥墩钻孔灌注摩擦桩的设计； 2、某桩柱式桥墩孔灌注端承桩的设计； 指导教师： 李美东 郭红梅 教研室主任： 董 鹏 批准日期： 2013年 12月 30 日

2 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

第一部分 某桩柱式桥墩钻孔灌注桩摩擦桩的设计

一、设计资料

1. 设计标准以及上部构造 设计荷载：公路—I级；

桥面净宽：净—9+2×0.5 m（护栏）；

标准跨径: Lk=13m，梁长12.96m，计算跨径12.5m； 上部构造：装配式钢筋混凝土空心板梁桥设计 2．设计荷载

公路汽车荷载I级，人群荷载3.45kN/m2

3．水文地质条件

各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。 4．材料 构件 墩柱 灌注桩 盖梁 5．下部结构尺寸拟定

混凝土强度等级 C30 C25 C30 钢筋强度等级 HRB335 HRB335 HRB335 3 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

二、荷载计算

（一）恒荷载 1、一孔主梁恒载 主梁 1（10） 2（9） 3（8） 4（7） 5（6） 合计 2、其它恒载计算

两跨恒载反力：N11490.4KN

盖梁自重：N盖梁=V盖梁c=(102-1.20.9)251.2=567.6KN 墩身自重：N墩=V墩c=0.623.7525=106.03KN

系梁自重：N系梁=V系梁c=0.61.40.81.47.025=1.KN 3、单根桩顶承受的恒载

集度（KN/m） 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 梁长（m） 12.96 12.96 12.96 12.96 12.96 自重(KN) 149.04 149.04 149.04 149.04 149.04 1490.4 N恒=（N主+N盖+N系）/2+N墩=（1490.4+567.6+1.）/2+106.03=1217.35KN

(二) 活载计算 1.顺桥向活载计算

a、单孔单列汽车：

4 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

B1=0 ，B2qklo/2pkBB1B2275.625kN

110.512.5210275.625kN 2双列车：2B2275.625551.25KN

b、双孔单列汽车：

B1qklo/2110.512.565.625kN 21B2qklo/2pk10.512.5210275.625kN

2

BB1B265.625275.625341.25kN

双列车： 2B2341.25682.5KN

汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大的反力值，即产生最大的墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生的最大的偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。 2、双柱反力横向分布计算： a、汽车单列对称布载：

1l1l/23103500.943， 210.943l700 l1l/21553500.721， 210.721l7000.057

b、汽车双列非对称布载：

10. 279C、汽车三列非对称布载：

1l1l/203500.5， 210.50. 5l700 5 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

3．活载计算

①汽车双孔布载产生最大支反力，即产生最大墩柱垂直力(注：11.338) 编号 1 2 3 4 荷载情况 单孔布载时最大墩柱竖向力表 竖向力B 最大垂直反力（KN） 最小垂直反力（KN） 横向分布1 Bi(1) 横向分布2 Bi(1) 汽车荷载 单列车 341.25 0.943 双列车 682.5 0.721 三列车 1023.75 0.5 430.576 658.41 684. 0.057 0.279 0.5 26.03 254.78 684. 注：以上力的单位均为kN，人群产生的反力不计冲击系数 水平力：制动力T45kN，作用点在支座中心； 纵向风力：作用在盖梁处的风力：W1墩柱处的风力：W21.05kN。

12.25=1.125kN 2②汽车单孔布载产生的最大偏心矩，即产生的最大墩柱底弯矩

单孔布载时最大墩底弯矩表 布载情况 单孔单列 单孔双列 单孔三列 制动力 盖梁风力 水平力H -- -- -- 45 1.125 竖向力B 275.625 551.25 826.875 -- -- 1 2 垂直力 B11 B21 1号墩柱底弯矩 0.25B11 2号墩柱底弯矩 0.25B21 0.943 0.057 0.721 0.279 0.5 力臂 0.5 347.76 531.79 553.20 21.02 205.78 553.20 86.94 132.95 138.29 258.75 5.34 5.26 54.45 138.29 258.75 5.34 H123.755.75 H22/23.754.75 6 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

墩柱风力 1.05 -- H23.75/21.875 1.97 1.97 以上力的单位均为 kN，弯矩的单位为 kN·m, 制动力、盖梁风力、墩柱风力分别乘各自相应的力臂，人群产生的反力不计冲击系数。表中 0.25 为支座中心到墩柱中心的距离，从桥梁工程设计资料中查得。

三、桩长计算

由于河床为多层土质，需要通过试算确定桩长。依据《公路桥涵地基与基础设计规范》设灌注桩最大冲刷线以下是桩长为h,河床由六层土组成， 则桩端底以上（算至最大冲刷线）h=21.13m各土层的加权平均重度大小：

2=hi1nih1n[2.08(4.683.19)]19.63.119.54.6919.33.48194.9419.54.3319.80.593.14.693.484.944.33i19.44

由于考虑透水性，该土层的浮容重大小：2=19.44-10=9.44。根据0系数0.7。0.3l12.969.2620，取修正d1.4t0.1，取清底系数mo0.8，取土层容许承载力随深度的修正系数1.5。 d考虑用旋转式钻机，成孔直径增大5cm，桩的周长大小：ud1.454.555m。桩的横截面积

Ap0.721.54m2。桩底土层承载力基本容许值fo140Kpa。

其中：

q1nikil0.59253.1454.69503.48344.94454.3350945.87KN

桩端处土的承载力容许值大小为：

qrmofok22h30.80.71401.59.44(21.133)222.2KN

单桩轴向受压承载力容许值大小为：

1n1R2uqikliApqr24.555945.871.54222.22496.41KN

1地基竖向最大值承载力：

NmaxN恒载+N活载N置换土重=1217.35+1.0684.+(15-9.44)1.5421.13=2083.16KN因为：

Nmax2083.16KNR2496.41KN，所以h=21.13m满足要求。

则桩长=21.13+4.68=25.81m,取桩长为26米。

7 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

四、桩的内力计算

1、桩的计算宽度b1

b1kkf(d1)=1.0x0.9x（1.4+1）=2.16m

2、地基土比例系数m

当地基侧面或局部冲刷线以下hm2(d1)=4.8 m深度内有二层土，将二层土的比例系数换算成一个m值。

3.193.191.530.211.2510.86h22.08 4.8mm11m20.8610.80.141210.97h12、桩的变形系数

2EI0.8ECI EC=2.8107 KN/m2 I0.0491d4=0.1 m4

5109702.160.354

0.82.81070.1h0.354x21.13=7.48>2.5

按弹性桩计算

3. 作用在局部冲刷线处的基本组合值： M01.4M汽0.6(1.4M制动1.1M风) 1.4553.20.250.61.44510.431.1(1.1259.431.056.555) 5.51(kNm) 0.7(1.4HH0制动1.1H风） 0.7(1.4451.12.175) 45.77(kN)4. 单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生的变位计算

ah7.484，取ah4.0。

0HHB3D4B4D312.4413EIA3B4A4B30.35430.423361070HM 1.31050MHA3D4A4D311.6252EIA3B4A4B30.35420.42336107 0.03061040MMACA4C311.75134EIA3B4A4B30.3540.42336107 8 / 28

0.0117104桥梁墩台与基础课程设计

5. 局部冲刷线处变位计算：

00 X0H0HHM0HM45.771.31055.510.0306104 0.00266

000H0MHM0MM45.770.03061045.510.01171046. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算：

0.0009MH1MZ2EIX0A30B320C330D32EIX0A3EI0B3M0C3H0D3EIEI

2EIX00.35420.423361070.00261379.4

EI00.3540.423361070.00091348.8

1

H0145.77129.290.354M1379.4A31348.8.9B35.51C3129.29D3

桩身弯矩计算表

αz 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 1.9 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 Z 0.56 0.85 1.13 1.41 1.69 2.26 2.82 3.39 3.95 4.52 5.08 5.37 5.65 6.21 6.78 7.34 7.91 8.47 A3 -0.00133 -0.00450 -0.01067 -0.02083 -0.03600 -0.08532 -0.16652 -0.28737 -0.45515 -0.67629 -0.955 -1.11796 -1.29535 -1.69334 -2.14117 -2.62126 -3.10341 -3.54058 B3 -0.00013 -0.00067 -0.00213 -0.00521 -0.0108 -0.03412 -0.08329 -0.1726 -0.31933 -0.54348 -0.86715 -1.07357 -1.31361 -1.90567 -2.66329 -3.59987 -4.71748 -5.99979 C3 0.99999 0.99994 0.99974 0.99922 0.99806 0.99181 0.97501 0.93783 0.86573 0.73859 0.52997 0.38503 0.20676 -0.27087 -0.94885 -1.87734 -3.10791 -4.68788 9 / 28

D3 0.20000 0.30000 0.39998 0.49991 0.59974 0.79854 0.99445 1.18342 1.35821 1.50695 1.61162 1.63969 1.628 1.57538 1.35201 0.91679 0.19729 -0.126 Mz 669.702 678.955 685.210 687.934 686.707 671.797 0.595 594.788 537.319 471.772 401.869 366.453 331.305 263.406 201.025 146.429 101.414 67.336 桥梁墩台与基础课程设计

由表可知：最大弯矩设计值Md687.934(kNm)，Z1.41m

7.对最大弯矩修正：

HOm45.773lg2lg0.25

HO0.1MOm145.770.15.5112h10.59110.123(2)(0.252)0.29 hm4.866h22(0.25)110.12310.9 2hm20.25修正后的最大弯矩：MmaxMzmax0.9687.934663.2KN

五、桩顶水平位移计算

X00h1h200

H1M外233nhhnhhhhh2nh12h2h1122112E1I132E1I1

式中 ：在局部冲刷线以上桩柱上段长度（墩柱全长）h13.75m.；在局部冲刷线以上桩柱下段长度（局部冲刷线以上桩的长度）h24.68m. 水平力：H451.1251.0547.175KN

E1I10.83.01070.0491.242.44106

10 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

nE1I10.8EC墩I墩==0.5783 EI0.8EC桩I桩2.81074（1.4）3.01074（1.2）作用在墩顶处：M外684.0.25+4521.1251262.35KN.m 则有：

47.1752.44106262.3522.4410601330.57833.754.680.57834.683.754.683.75324.680.57833.7524.683.750.0052X00h1h200.00260.00094.683.750.00520.01538715.387mm 水平位移容许值5.01318mm>15.837mm,符合要求。六、桩端压应力验算

新规范规定，对于置于非岩石类土或岩石面上ah7.483.5m，以及嵌入岩石中ah4m的桩，认为桩底压力均匀分布，可不进行桩端土的压应力验算。

七、桩身配筋计算

1.Mmax对应的轴向力组合设计值：

Nd1.2N恒+1.4N汽0.81.4N人N桩1.2

=1.21217.35+1.4553.2+(1.41+4.68)251.541.2 =2701.024KN

2. 按偏心受压构件进行配筋计算 截面设计： 偏心矩： e0

Md687.9340.25mNd2701.024)0.7(4.684)11.19(m)0.354 11 / 28

l p0.7(l04h2r20.71.4m

桥梁墩台与基础课程设计

h0rrsr0.88r0.70.70.881.316 h0rrs1.3160.70.616

e0.25 10.22.700.22.70.7131.0h1.3160

21.150.01lph

1.150.0111.191.071,取2=1.1.4偏心矩增大系数：

1 lp21()12 1400e0/h0h1 11.1921()0.7131 14000.25/1.3161.4 1.171e01.1710.250.293(m)

主筋采用HRB335级钢筋。 配筋率： 承载力：

fcdBrA(e0)fsdC(e0)Dr011.5700B294A700B294A0.04280294C616D294C616D

NuAr2fcdCr2fsd700211.5A7002280C5635000A137200000C

采用试算法列表计算

ξ A B C D ρ Nu 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.3

0.3244 0.3481 0.3723 0.3969 0.4219 0.4473 0.5798 0.2628 0.2787 0.2945 0.3103 0.3259 0.3413 0.4155 -1.5296 -1.4676 -1.4074 -1.3486 -1.2911 -1.2348 -0.9675 1.4216 1.4623 1.5004 1.5361 1.5697 1.6012 1.7313 -0.0027 -0.0028 -0.0029 -0.0030 -0.0031 -0.0032 -0.0036 23054.1753 2522259.6287 2656081.1843 2790606.2869 2925149.0467 3059920.9058 3740345.6850 当0.24，计算纵向力Nu略大于设计值Nd2701.024KN时的ρ即为桩的纵向配筋率

ρ=0.0031<0.005，故取ρ=0.005。

所需钢筋面积：Asr20.00570027693(mm2)，主筋选用16根公称直径为 25 的 HRB335 钢

筋

As16490.97854.4mm，实际配筋率

27854.40.00513.147002

12 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

箍筋采用螺旋箍筋R235级，直径8mm,螺旋筋的间距S200mm。

摩擦桩配筋明细表 编号 规格（mm） 单根长(cm) 根数 共长(cm) 单位重量(kg/m) 1 2 3 4

Φ25 Φ20 Φ16 Φ8 2582 400 52 53227 16 13 52 1 413.28 52 27.04 532.27 3.85 2.47 1.58 0.395 1592.3 128.44 42.67 210.2 共重(kg) 截面复核：

ascd28.46074.2mm 22rsD2as1400274.2625.8mm grsD2625.8140020.4

e011.5B0.00510.4280D8050B3.DBfcdDgfsd700 r 11.5A0.0051280C11.5A1.43CAfcdCfsd采用试算法列表计算

e0 A B C D 0.6 0.61 0.62 0.63 0.65 0.69 0.7 0.71 1.4908 1.5228 1.5548 1.5868 1.6508 1.7784 1.8102 1.842 0.6651 0.6661 0.6666 0.6666 0.6651 0.6559 0.6523 0.83 0.5021 0.5571 0.6734 0.6734 0.808 1.0692 1.1294 1.1876 1.7856 1.7636 1.7103 1.7103 1.6343 1.4769 1.4402 1.4045 3.0751 378.9494 365. 358.8811 338.31 300.2568 291.4558 282.9359 当0.70 ，e0291.4558mm ，与设计值很接近，取该0.70计算。

13 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

NuAr2fcdCr2fsd1.8102700211.51.12940.0051700228010990.74kNNd2701.024kN综上，本设计满足要求。

第二部分 某桩柱式桥墩钻孔灌注桩端承桩的设计

一、设计资料

1. 设计标准以及上部构造 设计荷载：公路—I级；

桥面净宽：净—9+2×0.5 m(护栏)

标准跨径: Lk=13m，梁长12.96m，计算跨径12.5m； 上部构造：装配式钢筋混凝土空心板梁桥设计 2．设计荷载

公路汽车荷载I级，人群荷载3.45kN/m2

3．水文地质条件

河床表层为砂类卵石、砾石，厚约10～12m，含砂率（30～40）%，承载力基本容许值 ；其下底层为中风化白云灰质岩，单轴抗压强度标准值 。 沿形态断面柱状图资料详见附件二。 4．材料 构件 墩柱 灌注桩 盖梁 5.下部结构尺寸拟定

混凝土强度等级 C30 C25 C30 钢筋强度等级 HRB335 HRB335 HRB335

14 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

二、荷载计算

（一）恒荷载 1、一孔主梁恒载 主梁 1（10） 2（9） 3（8） 4（7） 5（6） 合计 2、其它恒载计算

两跨恒载反力：N11490.4KN

盖梁自重：N盖梁=V盖梁c=(102-1.20.9)251.2=567.6KN 墩身自重：N墩=V墩c=0.625.8825=166.25KN

系梁自重：N系梁=V系梁c=0.61.40.81.47.025=1.KN 每延米桩长自重力：q集度（KN/m） 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 梁长（m） 12.96 12.96 12.96 12.96 12.96 自重(KN) 149.04 149.04 149.04 149.04 149.04 1490.4 d2415(1.4)241523.09KN（已经扣除浮力）

3、单根桩顶承受的恒载

N恒=（N主+N盖+N系）/2+N墩=（1490.4+567.6+1.）/2+166.25=1277.57KN

(二) 活载计算

1.顺桥向活载计算

a、单孔单列汽车：

B1=0 ，B2qklo/2pkBB1B2275.625kN

110.512.5198275.625kN 2双列车：2B2247.875551.25KN

b、双孔单列汽车：

B1qklo/2110.512.565.625kN 21B2qklo/2pk10.512.5210275.625kN

2

15 / 28

BB1B265.625275.625341.25kN

桥梁墩台与基础课程设计

双列车： 2B2341.25682.5KN

汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大的反力值，即产生最大的墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生的最大的偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。 2、双柱反力横向分布计算： a、汽车单列对称布载：

1l1l/23103500.943， 210.943l700 l1l/21553500.721， 210.721l7000.057

b、汽车双列非对称布载：

10. 279C、汽车三列非对称布载：

1l1l/203500.5， 210.50. 5l700

16 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

3活载计算

① 车双孔布载产生最大支反力，即产生最大墩柱垂直力 编号 荷载情况 最大垂直反力（KN） 最小垂直反力（KN） 1 横向分布1 Bi(1)横向分布2 Bi(1) 2 3 4 汽车荷载 单列车 双列车 三列车 0.943 0.721 0.5 430.576 0.057 658.41 0.279 684. 0.5 26.03 254.78 684. 注：以上力的单位均为kN，人群产生的反力不计冲击系数 水平力：制动力T45kN，作用点在支座中心； 纵向风力：作用在盖梁处的风力：W12.25kN 墩柱处的风力：W21.05kN。

②汽车及人群单孔布载产生的最大偏心矩，即产生的最大墩柱底弯矩

单孔布载最大墩底弯矩标

水平力H -- -- -- 45 2.25 1.05 布载情况 单孔单列 单孔双列 单孔三列 制动力 盖梁风力 墩柱风力 竖向力B 275.625 551.25 826.875 -- -- -- 1 2 垂直力 B11 B21 1号墩柱底弯矩 0.25B11 2号墩柱底弯矩 0.25B21 0.943 0.057 0.721 0.279 0.5 0.5 347.76 531.79 553.20 21.02 205.78 553.20 86.94 132.95 138.29 354.6 15.48 3.087 5.26 54.45 138.29 354.6 15.48 3.087 H125.887.88 力臂 H22/25.886.88 H25.88/22.94

以上力的单位均为 kN，弯矩的单位为 kN·m, 制动力、盖梁风力、墩柱风力分别乘各自相应的力臂，人群产生的反力不计冲击系数。表中 0.25 为支座中心到墩柱中心的距离，从桥梁工程设计资料中查得。

三、单桩承载力、桩长计算

钻孔灌注桩直径为1.40m，用C25混凝土，HRB335级钢筋，灌注桩按m法计算。桩身混凝土受压弹性模量

Eh2.8104Mpa。河床表层为砂类卵石、砾石，厚约10～12m，含砂率（30～40）%，承载力基本容许

值fa0500~600KPa；其下底层为中风化白云灰质岩，单轴抗压强度标准值frk26MPa。 由于端承桩必须打在持力层上，初步确定该土层（中风化）为持力层，所以拟定桩长为14.6m，

h14.63.6610.94m。采用钻孔桩，岩层状况较完整，端桩沉渣厚度为30厘米，查《公路桥涵地基

与基础设计规范》表5.3.4端桩系数c10.6，c20.05。则：

17 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

桩底竖向力容许值:

1[N]N恒N5N5'l0qqh21277.57684.3.6623.090.523.0910.94 2173.27KN单桩轴向受压承载力容许值：

n1 [Ra]c1Apfrkuc2ihifrkisuliqik2i1i1

其中：c1Apfrk0.6120%0.751.542610614.4103KN ，

m

uc2ihifrki4.40.05(10.2)0.751.42261064.875103KN

i1nlqi1niik[1.51600.281653.61750.881800.521701.7185

2.081901.082100.42001.12280]

2493.1KN

n1 suliqik0.50.54.42493.12742.41KN 2i1

[N]2173.27KN[Ra]14.41034.8751032493.121768.1KN

符合承载力要求，所以桩长为14.6米。

四、桩的内力计算

1、桩的计算宽度b1

b1kkf(d1)=1.0x0.9x（1.4+1）=2.16m

3、 桩的变形系数

当地基侧面或局部冲刷线以下hm2(d1)=4.8 m深度内有四层土，物性很相近，按规范选取

m70000KN/m4

5mb1 EIEI0.8ECI EC=2.8107 KN/m2 I0.0491d4=0.1 m4

5700002.16=0.514 70.82.8100.1 18 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

h0.51410.945.6232.5

按弹性桩计算

3. 作用在局部冲刷线处的基本值:

M 01.4M汽0.6(1.4M制动1.1M风1.4M人) 1.4553.20.250.61.44511.541.11.12510.540 683.75(kNm) 0.7(1.4HH0制动1.1H风） 0.7(1.4451.13.3) 46.1(kN)4. 单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生的变位计算

ah5.6234，取ah4.0。

0HHB3D4B4D312.4413EIA3B4A4B30.51430.42336107A3D4A4D311.6212EIA3B4A4B30.51420.42336107 0.424510500MHHM 0.14491050MMACA4C311.75134EIA3B4A4B30.5140.42336107 0.081055. 局部冲刷线处变位计算：

00 X0H0HHM0HM46.10.4245105683.750.1449105 0.00126

000H0MHM0MM46.10.1449105683.750.081050.000616. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算：

MH1MZ2EIX0A30B320C330D32EIX0A3EI0B3M0C3H0D3EIEI

2EIX00.51420.423361070.00121342.2

EI00.5140.413361070.000611.296

1

H0146.190.330.514M1342.2A31.296B3683.75C390.33D3

19 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

桩身弯矩计算表

Z 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.4 1.8 2.2 2.6 3 3.5 4 Z 0.39 0.78 1.17 1.56 1.95 2.72 3.50 4.28 5.06 5.84 6.81 7.78 A3 B3-0.00133 -0.00013 -0.01067 -0.00213 -0.036 -0.0108 -0.08532 -0.03412 -0.16652 -0.08329 -0.45515 -0.31933 -0.955 -0.86715 -1.69334 -1.90567 -2.62126 -3.59987 -3.54058 -5.99979 -3.91921 -9.54367 -1.61428 -11.73066 C 30.99999 0.99974 0.99806 0.99181 0.97501 0.86573 0.52997 -0.27087 -1.87734 -4.68788 -10.3404 -17.9186

D3 0.2 0.39998 0.59974 0.79854 0.99445 1.35821 1.61162 1.57538 0.91679 -0.126 -5.85402 -15.0755 M Z700.024 705.384 688.293 635.810 533.097 486.230 385.453 299.335 159.562 98.868 45.925 15.332 由表可知：最大弯矩设计值Md705.384(kNm)，Z0.78m

7.对最大弯矩修正

由于在局部冲刷线以下hm2d14.8m深度内有四层土，物性很相近，视为一层土。修正系数为

1.00

最大修正系数计算式如下：MmaxMZmax1.00705.384705.384KN.m

五、嵌固深度计算

取h0.4时的弯矩Md699.116kNm计算，

20 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

hMH705.3840.70.5 30.0655frkd0.06550.626101.4按构造要求桩底深入岩石层厚度0.7m

六、桩顶水平位移计算

X00h1h200

H1M外233nhhnhhhh122112h2nh12h2h1E1I132EI11

式中 ：根据已知条件，在局部冲刷线以上桩柱上段长度（墩柱全长）h25.88m.；在局部冲刷线以上桩柱下段长度（局部冲刷线以上桩的长度）h13.66m. 水平力：H452.251.0548.3KN

E1I10.83.01070.0491.242.44106

nE1I10.8EC墩I墩==0.5783

EI0.8EC桩I桩2.81074（1.4）3.01074（1.2）作用在墩顶处：M外553.20.25+4522.251263.47KN.m 则有：

48.32.44106263.4722.4410601330.57833.665.880.57835.883.665.883.66325.880.57833.6625.883.660.0075X00h1h200.00120.000615.883.660.00750.0145m14.5mm 水平位移容许值5.01318mm>14.5mm,符合要求。

七、桩端压应力验算

新规范规定，对于置于非岩石类土或岩石面上ah3.5m，以及嵌入岩石中ah4m的桩，认为桩

21 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

底压力均匀分布，可不进行桩端土的压应力验算。

八、桩身配筋计算

1.Mmax对应的轴向力组合设计值：

Nd1.2N恒+1.4N汽0.81.4N人N桩1.2

=1.21277.57+1.4684.+(0.78+3.66)251.541.2 =2697.06KN

2. 按偏心受压构件进行配筋计算 截面设计： 偏心矩： e0

Md705.3840.26mNd2697.06)0.7(3.664)8.0(m)0.514l p0.7(l04h2r20.71.4m

h0rrsr0.88r0.70.70.881.316 h0rrs1.3160.70.616

e0.26 10.22.700.22.70.7331.0h01.316

21.150.01lph

1.150.0181.0931,取2=1.1.4偏心矩增大系数： l1p21()121400e0/h0 h

18()20.7331 14000.26/1.3161.4 1.0171

e01.0170.260.2(m)

主筋采用HRB335级钢筋。 配筋率： 承载力：

fcdBrA(e0)fsdC(e0)Dr011.5700B2A700B2A0.042802C616D2C616D

NuAr2fcdCr2fsd 22 / 28

700211.5A7002280C5635000A137200000C桥梁墩台与基础课程设计

采用试算法列表计算

ξ 0.20 0.21 0.22 0.23 0.25 0.26 0.30 A 0.3244 0.3481 0.3723 0.3969 0.4473 0.4731 0.5798 B 0.2628 0.2787 0.2945 0.3103 0.3413 0.3566 0.4155 C -1.5296 -1.4676 -1.4074 -1.3486 -1.2348 -1.1796 -0.9675 D 1.4216 1.4623 1.5004 1.5361 1.6012 1.6307 1.7313 ρ -0.00270 -0.00280 -0.00290 -0.00290 -0.00290 -0.00290 -0.00290 Nu 2362179.02 2490526.72 2620656.81 2733422.47 2967107.72 3087947.75 3594141.90 当0.23，计算纵向力Nu略大于设计值Nd2685.63KN时的ρ即为桩的纵向配筋率

ρ=0.0029<0.005，故取ρ=0.005。

所需钢筋面积：主筋选用16根公称直径为 25 的 HRB335 钢Asr20.00570027693(mm2)，

筋

As16490.97854.4mm，实际配筋率

27854.40.00513.147002

箍筋采用螺旋箍筋R235级，直径8mm,螺旋筋的间距S200mm。

端承桩配筋明细表 编号 规格（mm） 单根长(cm) 根数 共长(cm) 单位重量(kg/m) 1 2 3 4 Φ25 Φ20 Φ16 Φ8 1461 400 52 34000 16 7 28 1 23376 2800 1456 34000 3.85 2.47 1.58 0.395 900 69.16 23 134．3 共重(kg) 截面复核：

ascd28.45062.5mm 22rsD2as1400262.5637.5m

grsD2637.5140020.932

e011.5B0.00510.93280D8050B930DBfcdDgfsd700 r 11.5A0.0051280C11.5A1.43CAfcdCfsd

23 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

采用试算法列表计算

ξ 0.6300 0.6500 0.6900 0.7000 0.7100 0.7200 0.7400 A B C D e0 1.5868 1.6508 1.7784 1.8102 1.8420 1.8736 1.9367 0.6666 0.6651 0.6559 0.6523 0.83 0.37 0.6331 0.6734 0.8080 1.0692 1.1294 1.1876 1.2240 1.3517 1.7103 1.6343 1.4769 1.4402 1.4045 1.3697 1.3028 362.1181 341.3146 302.6999 293.7901 285.1678 277.1036 260.6100 当0.74 ，e02mm ，与设计值很接近，取该0.74计算。

NuAr2fcdCr2fsd1.9367700211.51.35170.0051700228011859.12kNNd2697.06kN综上，本设计满足要求。

24 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

第三部分 参考文献：

[1] 交通部. 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) [2] 交通部. 《公路桥涵地基基础设计规范》(JTJ D63—2007)

[3] 交通部. 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》(JTG D62-2004) [4] 凌治平，易经国. 《基础工程》，人民交通出版社，1997 [5] 盛洪飞. 《桥梁墩台与基础工程》，哈尔滨工业大学出版社，2005 [6] 叶见曙. 《结构设计原理》，人民交通出版社，2005

[7] 易建国. 《混凝土简支梁（板）桥示例》，人民交通出版社，2000 [8] 赵明华，《桥梁地基与基础》，人民交通出版社，2004 [9] 《公路桥涵标准图》

25 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

附表一： 桩基设计参数表

地层 时代 编号 成因 ① ② ③ ④ ④ ⑤ ⑥ ⑥ ⑦ ⑧ ⑧ ⑧ ⑧

岩土 名称 K2 压缩模量液性（m） 本容许值限摩阻力 指数ES（MPa）（kPa） （kPa） IL 厚度 承载力基桩周土极85 95 130 140 100 120 140 160 200 160 200 180 200 160 160 180 190 300 200 20 25 45 50 34 45 50 60 55 60 55 45 60 60 60 60 55 60 60 2.5 3.0 0.8 4.5 2.5 4.5 2.5 5.5 1.5 5.0 1.5 5.0 1.5 6.0 2.5 10.0 2.5 6.57 2.5 10.0 2.5 6.57 1.5 8.5 2.5 11.0 2.5 10.0 2.5 10.0 2.5 9.5 1.5 6.5 4.0 18.0 1.5 6.5 土容重w ml 素填土 3.19 Q4al 粉质粘2.08 Q40.46 18.8 0.40 19.6 1.09 19.5 0.07 19.3 0.38 19.0 0.58 19.5 0.61 19.8 0.09 19.7 0.16 20.0 0.09 19.7 0.16 20.0 0.45 19.5 0.08 19.5 0.15 21.0 0.08 19.5 0.10 19.3 0.58 19.2 0.05 19.6 0.43 土 m 粉质粘3.10 Q4土 m 粘土 Q44.69 Q3al 粉质粘3.48 土 Q3al 粉质粘4.94 土 Q3m 粉质粘4.33 土 Q3al 粘土 Q3al 粉土 Q3al 粘土 3.76 5.38 3.76 5.38 Q3al 粉土 土 Q3al 粉质粘5.22 Q3al 粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉质粘土 细砂 粉质粘土 3.2 2.0 3.4 2.7 2.6 7.3 >1.0

26 / 28

桥梁墩台与基础课程设计

附表二： 钻孔柱桩图资料

xx河桥 2号孔 孔口高程 334.94m 高程层底深土层厚1.50 0.28 3.60 0.88 0.52 1.70 2.08 1.08 0.40 1.12 1.72 （m） 度（m） 度（m） 178.24 1.50 177.96 1.78 174.36 5.40 173.48 6.28 172.96 6.80 171.26 8.50 169.18 10.58 168.10 11.66 167.68 12.06 166.58 13.18 1.86 14.90 土质描述 卵石，中密，qik160KPa 卵石，含砂量约50%，中密，qik165KPa 卵石，钻孔取出最大直径0.15—0.1m，黑灰色，含砂量约30%，中密，qik175KPa 色杂中密，圆度较好，最大直径0.2m，有火成岩，灰岩组成，含砂量20%（卵石层），qik180KPa 卵石，含砂量40%，中密，qik170KPa 卵石，含砂量20%，中密，qik185KPa 卵石，圆度较好，最大直径0.1m，以花岗岩为主，含砂量25%，中密，qik190KPa 卵石或有漂石，直径0.5m，中密， qik210KPa 卵石，最大直径为0.4m，中密，qik200KPa 白云石灰石风化碎石，密实，qik280KPa 呈黑色，节理发育的中风化白云灰质岩frk26MPa 附注 每层所指的卵石或砾石的直径大小是钻孔取土的大小，并非真实代表卵石或砾石直径大小

27 / 28