表1 基础方案比较。
根据设计资料和上表比较可知,所要设计的墩台基础位于粘土中,持力层即为粘土,且河道不通航,上部荷载较大,河流常年有水,综合以上原因选用高承台桩基。
河流常年有水,且水位较高,无流冰和通航要求,且河流冲刷深度较大,故选择承台底面标高在施工水位处,即132。
按经验承台采用c30混凝土,厚度定为2。
由以上资料可得:墩身高10.8,墩身坡度为1:20
计算墩身底面的平面尺寸:
底面长为:底面宽为:
初拟承台尺寸为:
作用在承台底面重心处的所有荷载。
结构重力:1800
墩帽重:墩身重:墩身顶部面积
墩身底部面积
墩身体积 墩身重:
承台重:作用在承台底面总的垂直静载为:
浮力——从不利荷载考虑,包括常水位和高水位时的浮力:
常水位浮力:
高水位浮力:
承台体积:墩身体积:
高水位墩身截面面积:
该截面长为:
该截面宽为:
墩身底部面积:
高水位墩身排水体积:
高水位桥墩所受浮力:
表2 可变荷载。
风荷载——从不利荷载考虑,包括常水位和高水位时的风荷载:
风压强度为:1.25
墩帽风荷载:
墩身风荷载:
常水位时:高水位时:
承台风荷载:
根据本工程的特点,选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。
采用混凝土标号为c30,钢筋主筋采用二级钢筋,箍筋采用一级钢筋。
初步选定桩径为1.3。
设置6根桩,行列式排列,布置图如下:
图1 承台底部桩布置图。
该地基土层由三层组成,根据《公桥基规》中确定单桩轴向受压承载力容许值的经验公式初步反算桩长。设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为h,则由轴向受压承载力要求得:
为一根桩受到的全部竖向荷载,桩身自重与置换土重(当自重计入浮力时,置换土重也计入浮力)的差值作为荷载考虑。采用正常使用极限状态的短期效应组合,各系数均取1.0。
桩身混凝土重度:
每m桩重(考虑浮力):
粘砂土的有效重度:
中层粘土有效重度:
底层粘土有效重度:
桩身截面积:
桩的自由长度:
桩数:当两跨布载,常水位时。
当单跨布载,常水位时。
为单桩轴向受压容许承载力的抗力系数,按《公桥基规》中表5.3.7选用。因计算使用阶段、短期效应组合,荷载仅包括结构自重、汽车和人群荷载,所以,。
为摩擦桩—钻孔灌注桩的单桩轴向受压承载力容许值。
桩的设计直径,采用旋转钻施工,,则。
桩周长 桩端面积
清底系数 修正系数,按,桩端为透水性土情况选用,为桩端土的承载力基本容许值,第二层土。
为承载力容许值随深度的修正系数,中密中砂取。
桩端至一般冲刷线各土层的加权平均重度,当吃力层为透水性土时,水中部分土层取浮重度,近似取。
桩端的埋置深度,对有冲刷的桩基,埋深由一般冲刷线起算。
kn)当双跨,常水位时,由。
得 (m)当单跨,常水位时,由。
得 (m)则桩总长:,取,即局部冲刷线以下桩长为,桩底标高107m。
此时,桩端处的承载力容许值为。
由上式验算,可知桩的轴向承载力满足要求。
假设为弹性桩,局部冲刷线以下选取m值的计算深度为为:
由图可知在深度内有两层土时,应将两层土的比例系数换算成一个m值,作为整个深度的m值。
当时:圆端截面,;
——平行于水平力作用方向的桩间净距。
满足要求。因为,按弹性桩计算。
旋转钻施工,摩阻力假定为均匀分布,因此系数。因。所以。
桩身截面面积。
局部冲刷线以下范围内土的平均内摩擦角。
桩底受压面积。
所以。内力按承载力极限状态下作用效应基本组合计算,除汽车荷载效应外,还考。
率人群荷载、汽车制动力、风荷载的可变效应。将汽车荷载作为最大的可变作用,即:
重要性系数
永久荷载分项系数
汽车荷载分项系数
人群荷载、制动力分项系数
风荷载分项系数
除汽车荷载外,还考虑人群、制动力、风荷载三项可变荷载,因此组合系数。
则承台底面中心处的轴力、水平力和弯矩为:
则承台底部中心的变位为:
基本组合。短期效应组合。
计算结果见附表四。
由附表四可知,桩身最大弯矩发生在(单跨,常水位)处,为。
由于范围内有两层土,桩身实际最大弯矩可按下式进行修正:
处对应的轴力设计值为:
已知按偏心受压构件进行配筋设计:
采用c30混凝土,二级钢筋。
计算偏心增大系数为。
长细比,应考虑纵向弯曲对偏心距的影响。取=0.9,则截面有效高度。
则,计算受压区高度系数。
经过试算,当时,计算纵向力与设计值相近。这时得到的为负值。
由于规定的最小配筋率,故采用计算。
现选用24根公称直径为20的二级钢筋,钢筋布置图如下,;纵向钢筋的净距为165mm,满足规定的净距不应小于50mm且不应大于350mm的要求。
单桩承载力满足要求。
应满足关系。
墩台水平位移见附表五,桩端土为非岩石类土,且,根据《公桥基规》,可不验算桩端土压应力。
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