铁路桥墩桩基础设计(3)

基础工程课程设计

''?a?????Haaa?????N?bbb''?a??????M?a???

??N?b??bb???'???H??a'??M?由上式得承台形心位移：?a?'''2????aa??a???'?M??a'??H ?aa?????a'a??'???a'?2?① 荷载情况1—双线、纵向、二孔重载：

NK?18629.07N,H?341.5KN,M?4671.75KN?m b??N??bb18629.07?3?3.154?10m65.906?10

a??????H??a???M?aa?????a????2

3.569?107?341.5?(?1.268?106)?4671.75??5.35?10?4m57629.937?10?3.569?10?(?1.268?10)???aa??M??a???H?aa?????a????2

9.397?105?4671.75?(?1.268?106)?341.5??1.499?10?4rad57629.937?10?3.569?10?(?1.268?10)② 荷载情况2—双线、纵向、单孔重载：

?17534.94N,H?341.5KN,M?4762.57KN?m NK

N?b???bb17534.94?2.969?10?3m65.906?10

a??????H??a???M?aa?????a????2

3.569?107?341.5?(?1.268?106)?4762.57?4??5.383?10m57629.937?10?3.569?10?(?1.268?10) 10

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???aa??M??a???H?aa?????a????2 9.397?105?4762.57?(?1.268?106)?341.5?4??1.526?10rad9.937?105?3.569?107?(?1.268?106)2四、墩身弹性水平位移δ的计算

假定墩帽、托盘和基础部分产生刚性转动，将墩身分为四个部分，（由于墩身4-5段下部分在土中，故将其分为两段，只计算土上部分风力），分别计算它们所受的风荷载,桥上有车时的风压强度W=800Pa，纵向水平风力等于风荷载强度乘以迎风面积,分别计算出四部分的上下底边长及中线长，然后计算出各个截面的弯矩，再求和即可得到托盘底面所受的总弯矩。 1、?H和纵向风力引起的力矩：

墩冒所受风力：H墩帽?7.5?0.6?0.8?3.6kN

托盘所受风力：H托盘?(7.1?5.9)/2?1.5?0.8?7.8kN

墩身风力：H1?2?(5.9?6.02)/2?3?0.8?14.304kN

H2?3?(6.02?6.14)/2?3?0.8?14.592kN H3?4?(6.14?6.26)/2?3?0.8?14.880kN H4?5?(6.26?6.34)/2?2.02?0.8?10.181kN

风力合力作用点位置距长边的距离为y，梯形形心轴距长边的距离公式为：

y?a?2b?h，其中a为长边，b为短边，h为梯形高

3(a?b)计算得：y托盘?0.727m，y12?y23?y34?1.495m，y45?1.008m 将墩身分成四段，利用几何关系分别求出边长及中线长，如下图：

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风力及截面弯矩值计算表 对各截面弯矩 M（KN·m） 托盘顶0 水平力(KN) 托盘底1 532.224 6.48 2 1292.544 17.28 3 4 墩底5 ?235.44墩顶水平力P 152.064 墩帽风力 1.08 H.6 墩冒?3托盘风力 2052.864 2813.184 3573.504 28.08 38.88 49.68 H?7.8 托盘 6.029 893.16 1437.893 12

29.429 52.829 76.229 99.629 H14.304 12?? 墩身 风力 893.16 1046.304 21.384 893.16 2253.797 64.296 21.815 107.208 65.591 22.246 150.120 109.367 66.886 20.240 H14.592 23??H14.880 34??H4?5?10.181 墩顶弯矩 总计 893.16 893.16 893.16 3113.044 4016.498 4962.586

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2、墩顶水平位移计算

注：墩帽托盘 C40：Eh?3.25?107kPa，墩身 C30：Eh?3.0?107kPa

墩冒 托盘 1-2段 2-3段 3-4段 4-5段 总计 Mi?hhibh342??(m) ?h(m) EI(KN/m)h(m)M(KN?m)Ii?(m) diiiEIi12969.732 1242.099 1845.845 2683.421 3564.771 4489.542 0.6 1.5 3 3 3 3 0.3 1.35 3.6 6.6 9.6 12.6 29.160 17.7493 17.2075 19.5646 22.1521 24.9839 7.5816E+08 4.6148E+08 4.1298E+08 4.6955E+08 5.3165E+08 5.9961E+08 2.302E-07 5.450E-06 4.827E-05 1.133E-04 1.931E-04 2.830E-04 6.434E-04 M?Mi下i上表中，?h：分段高度，hi：分段中线到墩顶铰支座距离，M ?i2893.16?1046.304?969.732KN?m

21046.304?1437.893?1242.099kN?m M托盘?21437.893?2253.797?1845.845kN?m M1?2?22253.797?3113.044M3?4??3564.771kN?m

23113.044?4616.498M4?5??4489.542kN?m

2? M顶冒五、桩基检算

1、单桩承载力检算（按双孔重载计算）

N?18629.07kN，x?2.25m，??1.499?10rad，?1?7.383?10kN/m

?45则桩顶内力：

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Nmax??N??x??18629.07?7.383?10n158?2.25?1.499?10?4?2577.644kN

25KNm/3桩身C25混凝土容重??，土平均重度??20kN/m 则桩自重：

G???d24(2.81??37.19?)??4?1.052(2.81?25?37.19?15)?543.873kN

桩入土部分同体积土重：

G????d24(2.81??37.19?)??4?1.052(2.81?20?37.19?10)?370.692kN

则

Nmax?G?G?2577.644?543.873?370.692?2750.825kN?1.2[P]?3658.704kN[P]?3048.92kN

其中，，故单桩轴向受压承载力满足要求。

2、群桩承载力检算（按双孔重载计算）

将桩群看作一个实体基础，则

实体基础为一台体，台体底面由于内摩擦角（??28?）较顶面放大（如右图），底面尺寸：

a?3?3?1?2ltan?428? ?9?1?2?40?tan4?19.823m28?b?4.5?1?2ltan?4.5?1?2?40?tan?15.323m44

?A?ab?19.823?15.323?303.748m2

ab219.823?15.3252W???775.721m3

66.984kN 桩自重：G1?543.873?8?4350.983kN 桩侧土重：G2?303.748?(2.81?20?37.19?10)?370.692?8?127068

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