鉆孔灌注樁設(shè)計示例

1、某樁柱式橋墩鉆孔灌注樁摩擦樁的設(shè)計、設(shè)計資料1. 設(shè)計標準以和上部構(gòu)造設(shè)計荷載：公路一I級；橋面凈寬：凈一11+2X 1 m;標準跨徑：20m，梁長19.96m，計算跨徑19.5m；上部構(gòu)造：裝配式鋼筋混凝土簡支T梁橋設(shè)計。2 水文地質(zhì)條件各土層地質(zhì)情況和有關(guān)鉆孔灌注樁樁基設(shè)計參數(shù)見附表3. 材料鋼筋：蓋梁主筋用335鋼筋，其他均用 R235鋼筋;混凝土蓋梁、墩柱用C30,系梁和鉆孔灌注樁用C254. 橋墩尺寸圖1-1雙柱式墩計算圖5. 水文地質(zhì)條件各土層地質(zhì)情況和有關(guān)鉆孔灌注樁樁基設(shè)計參數(shù)見附表一。、荷載計算主梁集度（）梁長（m）自重（）1 (5)26.1419.96521.752 (4)2

2、7.2419.96543.71327.2419.96543.71合計1609.17（一）恒荷載1、兩跨恒載反力：N1=1609.172、蓋梁自重反力N2= (13x1.5x1.6-0.8x0.6x1.6 ) x25=760.83、系梁自重反力N3=1.2x1x9.5x25=2855、作用于樁頂恒載反力：N 恒N1 N2 N3恒21440.53kN6、每延米樁長自重力：2/4x (25-10) =26.50(已扣除浮力)4、一根墩柱自重N4=3.14x0.6 2x4x25=113.04（二）活載計算1順橋向活載計算1.2、順橋向可變荷載移動情況，求得支座活載反力最大值 公路級a單孔布載:1單列車

3、：B=0 B219.50 10.5 238 340.382B B1 B2 340.38雙列車：2680.76b、雙孔布載：1單列車： B 10.5 1.0 19.50 2204.7521B2238 1.0 10.51.0 21.50350.882B B1 B2204.75 350.88 555.63雙列車：21111.26238KN圖1-2單孔、雙孔布載人群荷載（圖1 3）單孔荷載（一側(cè)）：B 0.00B23.5 -1.0 19.5 34.132B B1 B234.13雙孔布載（一側(cè)）BiB23.51-1.0 19.534.132BB1B268.26單孔人群3.5KN/m汽車荷載中雙孔荷載產(chǎn)生

4、支點處最大的反力值，即產(chǎn)生最大的墩柱垂直力；汽車荷載中單孔荷載產(chǎn)生的最 大的偏心彎矩，即產(chǎn)生最大墩柱底彎矩。雙柱反力橫向分布：汽車荷載（如圖1-4）：180130180600475475305460圖1-4汽車荷載單列車：21 0.984 0.016雙列車：21 0.821 0.179人群荷載（圖1-3）： 單側(cè)：21 1.130.13雙側(cè)：120.50荷載組合：最大、最小垂直反力計算表1-1表1-1可變荷載組合垂直反力計算（雙孔）編號荷載情況最大垂直反力（）最小垂直反力（）1橫向分布iB i(1)橫向分布iB i(1)2汽車何載單列車0.984682.060.01611.093雙列車0.82

5、11138.150.179248. 154人群何載單側(cè)行人1.1348.11-0.135.535雙側(cè)行人0.542.580.542.58水平力：制動力 45作用點為支座中心處縱向風(fēng)力：作用在蓋梁處風(fēng)力：墩柱處的風(fēng)力： W2=1.05三、鉆孔樁計算鉆孔灌注樁直徑為1.50m，用C25混凝土，335級鋼筋。灌注樁按 m法計算。樁身混凝土受壓彈性模量 Eh 2.8 104Mpa。（一）荷載計算每根樁承受的荷載為：1作用于樁頂?shù)暮爿d反力：2. 灌注樁每延米自重：q3. 可變荷載反力：N 恒 1609.17(kN)21.51526.50(kN/m)4（已扣除浮力）a. 雙孔可變荷載反力：N1N1b. 單

6、孔可變荷載反力：N2N21138.15（kN）（公路一I 級）42.58（kN ）（人群荷載、雙側(cè)）682.06（kN）（公路一I 級）42.58（kN）（人群荷載、單側(cè)）Nmax 1609.17 1138.15 42.58 2789.90(kN)(雙孔)Nmin 1609.17 682.06 42.58 2333.81(<N)(單孔)M (682.06 48.11)0.475 1.125 9.611.05 5.18354.27(kN m)H 45 1.125 1.0547.175( KN )(二)樁長計算該地基土由多層土組成，根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中確定單樁軸向受壓承載力容許值

7、的經(jīng)驗 公式初步反算樁長。設(shè)該灌注樁局部沖刷線以下的樁長為h, 般沖刷線以下深度為h3,則：1N Raqikl ii 1Ag fa。 k2 2(h 3)(2-2)式中：N 根樁受到的全部豎向荷載()，局部沖刷線以下的樁自重力取一半計算。 當(dāng)兩跨布載時：1N N 恒 N3 N5 l°q -qh2=2875.4+13.25h計算RJ時取以下數(shù)據(jù)。米用式算法確定樁長，假設(shè)樁底達到第層土，當(dāng)27m時，樁的設(shè)計直徑為1.5m,米用旋轉(zhuǎn)鉆孔施工,d =5，樁周長1.55 4.867(m)，A dhm/41.52 /4 1.77(m2)，0.75，g 0.80，k2 2.5，fa。 200MPa，

8、d=9.35(已扣除浮力)根據(jù)各層土選取，故：& 0.5x4.867x0.59x25+3.1x45+4.69x50+3.48x34+4.94x45+4.33x50+1.19 x 60 1.77x0.8x0.75x160+2.5x9.45x(27+4.87-3)= 3369.79N=2875.4+13.25x25=3219.9 < RJRa>N綜合以的計算結(jié)果可知，沖刷線以下土層厚度27m是合理的，故取地面以下31.68m，樁的軸向承載力能滿足要求，樁底標高為303.66m。四、樁的內(nèi)力計算1、樁的計算寬度b1bkkf (d 1)=1.0x0.9x ( 1.5+1)=2.25

9、 m3.2、地基土比例系數(shù) m當(dāng)?shù)鼗鶄?cè)面或局部沖刷線以下hm 2(d 1)=5 m深度內(nèi)有三層土，將三層土的比例系數(shù)換算成一個m值_ mih2 m2(2h, h2)h23(20 2h2 h3) h329.83712 0.593 (2 0.59 3.1) 3.118.6 (2 0.592 3.1 1.31) 1.31522、樁的變形系數(shù)EI 0.8ECIEc =2.8107 2I 0.0491 d4 =0.249 m49783 2.25 7=0.352 0.8 2.8 100.249h 0.352x27=9.504>2.5按彈性計算3.作用在局部沖刷線處的基本組合值：M°1.4M

10、 汽 0.6(1.4M 制動 1.1M 風(fēng) 1.4M 人)1.4 682,06 0.320.61.4 45 10.18 1.1 16.25 1.4 13.63707.25(kN m)H。0.7(1.4H 制動 1.1H 風(fēng))0.7 (1.4 45 1.1 2.175)45.77(kN)4.單位“力”ah 9.5040 1B3D4B4D32.441HH3eiA3B4A4B30.3523 0.5578 1071.003 1050 01A3D4A4D31.625MHHM2eiA3B4A4B30.35220.5578 1070.0235 10401A3C4A4C31.751MME|A3B4A B30.

11、3520.5578107樁柱在該處產(chǎn)生的變位計算作用在局部沖刷線處的,4，取 ah 4.0。0.0089 1045.局部沖刷線處變位計算:X。H0 Hh M0 Hm 45.74 0.1003 10 41.97 6642.47 0.0235 10 4H。00MH M 0 MM45.740.0235104642.47 0.0089 100.067910 26. 局部沖刷線以下深度各截面內(nèi)力計算:MZ 2EI X0A30B3 哥 C3H03EID32EIX°A3EI0B3 M0C3 丄 H0D32EIX0 0.3522 0.5578 107 0.197 10 2 0.136 104724E

12、I 00.352 0.5758 100.0679 100.1333 101 1-H045.74129.940.352M 0.136 104人 0.133 104 B3 642.47C3 129.94D3由表可知：最大彎矩設(shè)計值Md 682.60(kN m) , Z 1.22m石口并矩彎800.00000600.00000400.00000200.000000.00000-200.00000 0-+ az zA3B3-C3D3樁長Z(m)樁身彎矩計算表hZAB3C3D3MZ0.20.57-0.00133-0.000130.999990.2666.815680.41.14-0.01067-0.00

13、2130.999740.39998682.598060.81.70-0.08532-0.034120.991810.79854670.314861.02.27-0.16652-0.085320.975010.99445642.641911.22.84-0.28737-0.172600.937831.18342595.036031.63.98-0.67629-0.543480.738591.50695473.409001.85.11-0.95564-0.867150.529971.61162403.542832.06.25-1.69334-1.90567-0.270871.57538262.27

14、7732.47.39-2.62126-3.59987-1.877340.91679135.906563.08.52-3.54058-5.99979-4.68788-0.8912636.899313.69.94-3.91921-9.54367-10.3404-5.85402-41.112654.011.36-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755-64.663217. 軸向力組合計算Nd 1.2N 恒 1.4 N 汽 0.8 1.4 N 人1.2 1609.17 1.4 1138.15 0.8 1.4 42.58 3571.89(kN)五、樁頂水平位移計算X 00 h1

15、h20133nhg n0h2h； nh2EiIi2h2 hi式中：h 4.0H 452.12547.125KN747EiIi 2.8 100.049 1.2.284 10EiIiEI12)41.5)0.41218.26 458.10 10.81 5.44692.61水平位移容許值5.0,2725.98>5.8,符合要求。則有：46 125i070.41 4.03030.41 4.0 04.0 00.284 1 07 3M外692.617 020.41 4.02 0 4.00.0012262 0.284 10X 00 g h202 20.197 100.0679 10 4.0 0 0.12

16、3 1020.55 105.8mm五、樁身配筋計算1. 按偏心受壓構(gòu)件進行配筋計算截面設(shè)計:偏心矩:e0he r偏心矩增大系數(shù):r。MdNd邑型0.191m3571.890.20.2262.7 色 0.22.7h00.75 0.88 0.750.6331.150 - 01 h115 0 - 0111. 841.51.07lp0.7(1。4)0.7 (4.68侖）11.84(m)1400e)/ h0 h()2 1 2(11)2 0.633 1.071.51400 0.226/(0.75 0.88 0.75) ei 192192 0.226 0.269(m)主筋采用335級鋼筋。.配筋率:承載力：

17、2 2N uAr fedC r f sd7502 11.5A 7502 280C6468750 A 157500000CEABCDP0.250.44730.3413-1.23481.6012-0.004003671.40當(dāng) 0.25，計算縱向力Nu略大于設(shè)計值Nd 3571.89。0.000400<0.005，故取 0.005。所需鋼筋面積：Asr2 0.005 75028831.25(mm2)鋼筋配筋如圖所示。主筋選用18根公稱直徑為25的335鋼筋，實際的配筋率8836.2027500.005箍筋采用螺旋箍筋 R235級，直徑8,螺旋筋的間距S 200mm 。為加強鋼筋骨架的剛度，在

18、鋼筋骨架上每隔2.5m設(shè)置一道直徑為20 mm的加勁箍筋。橫系梁高1.2m寬0.9m，采用C25混凝土，按構(gòu)造配筋0.15%AAcd 0.15% 1080000 1620mm2選取鋼筋為6 14 8 12面積為Aw 1828.2mm2箍筋直徑為8間距為250mm。某樁柱式橋墩鉆孔灌注樁端承樁的設(shè)計、設(shè)計資料1. 設(shè)計標準以和上部構(gòu)造設(shè)計荷載：公路一I級；橋面凈寬：凈一11+2X 1 m;標準跨徑：20m，梁長19.96m，計算跨徑19.5m；上部構(gòu)造：裝配式鋼筋混凝土簡支T梁橋設(shè)計。2 水文地質(zhì)條件各土層地質(zhì)情況和有關(guān)鉆孔灌注樁樁基設(shè)計參數(shù)見附表一。3. 材料鋼筋：蓋梁主筋用 335鋼筋，其他

19、均用 R235鋼筋； 混凝土蓋梁、墩柱用 C30,系梁和鉆孔灌注樁用C254. 橋墩尺寸圖1-1雙柱式墩計算圖5. 水文地質(zhì)條件各土層地質(zhì)情況和有關(guān)鉆孔灌注樁樁基設(shè)計參數(shù)見附表一。、荷載計算主梁集度（）梁長（m）自重（）1 (5)26.1419.96521.752 (4)27.2419.96543.71327.2419.96543.71合計1609.17（一）恒荷載1、兩跨恒載反力2、蓋梁自重反力3、系梁自重反力4、一根墩柱自重2= 1609.17N2= (13x1.5x1.6-0.8x0.6x1.6 ) x25=760.8N3=1.2x1x9.5x25=285N4=3.14x0.6 2x4x

20、25=113.045、作用于樁頂恒載反力：N 恒 N1 N2 N3 N4 恒21440.53kN6、每延米樁長自重力：2/4x (25-10) =26.50(已扣除浮力)（二）活載計算1.順橋向活載計算 1.2、順橋向可變荷載移動情況，求得支座活載反力最大值 公路級a單孔布載:1單列車：R=0 B219.50 10.5 238 340.382B Bi B2 340.38雙列車：2680.76b、雙孔布載：1單列車： B 10.5 1.0 19.50 2204.7521B2238 1.0 10.5 1.0 21.50350.882B B1 B2 204.75 350.88 555.63雙列車：2

21、1111.26238KN圖1-2單孔、雙孔布載人群何載（圖 1 3）單孔荷載（一側(cè)）：0.00B23.5 -21.0 19.5 34.13BB1 B234.13雙孔布載（一側(cè)）：BiB23.5丄1.0219.534.13B B1 B268.26r單孔人群3.5KN/m雙孔人群汽車荷載中雙孔荷載產(chǎn)生支點處最大的反力值，即產(chǎn)生最大的墩柱垂直力；汽車荷載中單孔荷載產(chǎn)生的最 大的偏心彎矩，即產(chǎn)生最大墩柱底彎矩。雙柱反力橫向分布：180130180600/X10 / 19汽車荷載（如圖1-4）:單列車：21 0.984 0.016雙列車：21 0.821 0.179人群荷載（圖1-3）: 單側(cè)：21 1

22、.130.13雙側(cè)：12 0.50圖1-4汽車荷載荷載組合：最大、最小垂直反力計算表1-1表1-1可變荷載組合垂直反力計算（雙孔）編號荷載情況最大垂直反力（）最小垂直反力（）1橫向分布iB i(1)橫向分布iB i(1)2汽車何載單列車0.984682.060.01611.093雙列車0.8211138.150.179248. 154人群何載單側(cè)行人1.1348.11-0.135.535雙側(cè)行人0.542.580.542.58水平力：制動力 45作用點為支座中心處縱向風(fēng)力：作用在蓋梁處風(fēng)力：墩柱處的風(fēng)力： W2=1.05三、鉆孔樁計算鉆孔灌注樁直徑為1.50m，用C25混凝土，335級鋼筋。灌

23、注樁按 m法計算。樁身混凝土受壓彈性模量 Eh 2.8 104Mpa。（一）荷載計算每根樁承受的荷載為：1作用于樁頂?shù)暮爿d反力：2. 灌注樁每延米自重：q3. 可變荷載反力：N 恒 1609.17(kN)21.51526.50(kN/m)4（已扣除浮力）a. 雙孔可變荷載反力:b. 單孔可變荷載反力:N11138.15（kN）（公路一I 級）N142.58（kN ）（人群荷載、雙側(cè)）N2682.06（kN）（公路一I 級）N242.58（kN）（人群荷載、單側(cè)）Nmax 1609.17 1138.15 42.58 2789.90(kN)(雙孔)Nmin 1609.17 682.06 42.58

24、 2333.81kN)(單孔)M (682.06 48.11) 0.475 1.125 9.61 1.05 5.18 354.27(kN m) H 45 1.125 1.0547.175( KN )(二)樁長計算由于端承樁必須打在持力層上，初步確定該土層為持力層，所以擬定樁長為14.9m ,h 14.63.6610.94m，則:N N 恒1N5 N5 l°q qh=2875.4+13.25h=3072.83m1nRac Ap f rkuC2ihi-frki二 sul iqiki 12i 1&Ap frk0.61 20%1.77 26106322.09 10muC2i h fr

25、ki4.71 0.051 20%1.4226 1066.96 10i 11n1sUhqik0.5 4.711.5160 0.28165 3.6 175 0.88 180 0.52 170 1.7 1852i122.081901.08210 0.42001.12 2801.72 263122.34(kN)Ra 22.09 103 6.96 103 2935.62 3124.23(kN) N 符合承載力要求。四、樁的內(nèi)力計算1、樁的計算寬度b1b1kkf(d 1)( 1.5+1)=2.25 m3.2、地基土比例系數(shù)m當(dāng)?shù)鼗鶄?cè)面或局部沖刷線以下hm 2(d 1)=5 m深度內(nèi)有三層土，將三層土的比例

26、系數(shù)換算成一個2gh m2(2h h2)h2 mh(2h1 2h2 h3)h3hm9.83712 0.592 3 (2 0.59 3.1) 3.118.6 (2 0.592 3.1 1.31) 1.3152、樁的變形系數(shù)El 0.8ECIEC =2.8 107 2I 0.0491 d4 =0.249 m4=0.3529783 2.250.8 2.8 107 0.249h 0.352x27=9.504>2.5按彈性計算3. 作用在局部沖刷線處的基本組合值：M。1.4M 汽 0.6(1.4M 制動 1.1M 風(fēng) 1.4M 人)1.4 682,06 0.320.61.4 45 10.18 1.

27、1 16.25 1.4 13.63707.25(kN m)H 00.7(1.4 H 制動 1.1H 風(fēng))0.7 (1.4 45 1.1 2.175)45.77(kN)4. 單位“力”作用在局部沖刷線處的，樁柱在該處產(chǎn)生的變位計算ah 9.5044，取 ah 4.0。X。H。HhM0 Hm45.74 0.1003 10642.47 0.0235 1001B3D4B4D32.441HH3eiA3B4A4B30.35230.5578 1071.003105001A3D4A4D31.625MHHM2eiA3B4A4B30.3522 0.5578 1070.0235 100 1A3C4A4C31.751

28、MME|A3B4A B30.352 0.5578 1070.0089 1045.局部沖刷線處變位計算:1.97 6H00MH0M 0 MM45.740.023510 4642.47 0.0089 100.067910 26. 局部沖刷線以下深度各截面內(nèi)力計算： H 0D3Mz2EIX0A3B3?°3"HlfD'筆伙0乓El0B3M0C322724EIX00.3520.5578 100.197 100.136 10724El 00.352 0.5758 100.0679 100.1333 101 1H045.74129.940.352M 0.136 104人 0.13

29、3 104 B3 642.47C3 129.94D3由表可知：最大彎矩設(shè)計值Md 682.60(kN m)，Z 1.22m+ azZC3D3MZA3B3樁身彎矩圖Mz( KN*m樁長Z(m)并矩彎樁身彎矩計算表hZAB3C3D3MZ0.20.57-0.00133-0.000130.999990.2666.815680.41.14-0.01067-0.002130.999740.39998682.598060.81.70-0.08532-0.034120.991810.79854670.314861.02.27-0.16652-0.085320.975010.99445642.641911.22

30、.84-0.28737-0.172600.937831.18342595.036031.63.98-0.67629-0.543480.738591.50695473.409001.85.11-0.95564-0.867150.529971.61162403.542832.06.25-1.69334-1.90567-0.270871.57538262.277732.47.39-2.62126-3.59987-1.877340.91679135.906563.08.52-3.54058-5.99979-4.68788-0.8912636.899313.69.94-3.91921-9.54367-1

31、0.3404-5.85402-41.112654.011.36-1.61428-11.7307-17.9186-15.0755-64.663217. 軸向力組合計算Nd 1.2N 恒 1.4 N 汽 0.8 1.4 N 人1.2 1609.17 1.4 1138.15 0.8 1.4 42.58 3571.89(kN)五、樁頂水平位移計算X。0 h1 h2 00H1nh3 g3 nh> ?h| h h2M外2,h2 nh 2h2 hE132E1式中：hi 4.0H 45 2.12547.125KN747列 2.8 100.049 仁.284 10E1I1EI(U)4 0.411.5則有：

32、46 1251070.41 4.03 030.41 4.0 0 4.0 00.284 1 07 3692.6127 00.41 4.02 0 4.00.0012262 0.284 10X 001 h2 02220.197 10 20.0679 10 2 4.0 00.123 10 220.55 105.8mmM外 218.26 458.10 10.81 5.44 692.61水平位移容許值5.0,27 25.98>5.8,符合要求。五、嵌固深度計算取 h 4.0時的彎矩 M H =3.522137 kN m計算Mh0.0655 frkd3.5220.0655 1 26 103 1.50.

33、037 0.5按構(gòu)造要求樁底深入巖石層厚度0.5m六、樁頂水平位移計算X °0 hih2-nh/ h>3nh> ?h1 h h2E111 3M外2E1I1nh 2h> h式中：A 4.0H 452.12547.125KNE1I1 2.8 107 0.049 1.24 .284 107E1I1n IT A41M外 218.26 458.10 10.81 5.44 692.61則有:46 12513307 - 0.41 4.03030.41 4.0 04.0 0692.617 020.41 4.02 0 4.00.0012262 0.284 107X o0 hi h2o

34、2 20.197 100.0679 10 4.0 020.55 105.8mm0.123 10水平位移容許值5.0,2725.98>5.8,符合要求。七、樁身配筋計算1.按偏心受壓構(gòu)件進行配筋計算截面設(shè)計:偏心矩：ebb r偏心矩增大系數(shù):0M d 682.60Nd0.191m3571.890.20.2262.7 魚 0.2 2.70.6330.75 0.88 0.75h°主筋采用配筋率:承載力:1.150.011.15h0.01 吐1.51.07Ip0.7(1。4)0.7 (4.68(上)21400e0/h0 h 1 2侖）11.84(m)1 -1400 0.226/(0.7

35、5 0.88 0.75) 勺192192 0.226 0.269(m)335級鋼筋(H4)2 0.633 1.071.52 2Nu Ar fed C r fsd7502 11.5A 7502 280C6468750 A 157500000CEABCDP0.250.44730.3413-1.23481.6012-0.004003671.40當(dāng) 0.25，計算縱向力Nu略大于設(shè)計值 肌 3571.89。0.000400<0.005，故取 0.005。所需鋼筋面積：A r2 0.005 75028831.25(mm2)鋼筋配筋如圖所示。8836.2027500.005主筋選用18根公稱直徑為2

36、5的335鋼筋，實際的配筋率箍筋采用螺旋箍筋 R235級，直徑8,螺旋筋的間距S 200mm。為加強鋼筋骨架的剛度，在鋼筋骨架上每隔2.5m設(shè)置一道直徑為20 mm的加勁箍筋。橫系梁高1.2m寬0.9m，采用C25混凝土，按構(gòu)造配筋0.15%AAcd 0.15% 1080000 1620mm2選取鋼筋為6 14 8 12面積為 人1828.2mm2箍筋直徑為8間距為250。參考文獻：1 交通部公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(D60-2004).北京：人民交通出版社，20042 交通部.公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(D62-2004).北京：人民交通出版社,20043 交通部.公路橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(D63 2007).北京：人民交通出版社，20044 盛洪飛.橋梁墩臺與基礎(chǔ)工程，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20055 易建國.混凝土簡支梁(板)橋.北京：人民交通出版