群桩基础某单桩承载力计算

大桥桥梁跨径组成为5×40+（65+120+65）+3×40连续刚构、预应力混凝土结构连续T梁，桥梁全长579 m。主桥上部采用三向预应力混凝土连续刚构，主墩采用2.2 m×6.5 m×45.459 m双薄壁墩，基础采用人工挖孔灌注桩基础；荷载为纵向控制设计，作用于混凝土承台顶面中心的荷载如下：

墩顶5604545.9150294.830强风化片岩286.300450281.830中风化片岩625271.030256.800165020022056022022752006503600250250250

图1.大桥桩断面示意图（除标高以m计外，其余以cm计）

承台自重：N=w·l·h·γ

N=16.5×22.75×4.5×25 =42229.7 kN

双薄壁墩自重：N=w·l·h·γ

N=（2.2×6.5×45.46×4+5.6×1.5×6.5×2+0.3×0.5/2×6.5×8）×25 =67835 kN

w—宽度（m）； l—长度（m）； h—高度（m）；

γ—钢筋混凝土重度（kN/m3）。

梁（中跨一半+0#块）自重：NNi/2N0

i014N=（52.3/2+105+106.1+108.3+111.2+117.3+124.3+130+121.8+

130.2+136.7+143.6+151.1+159+167.5+1097.9）×10 =29361.5 kN

梁（边跨）自重：NNi

i015N=（166.3+52.3+105+106.1+108.3+111.2+117.3+124.3+130+

121.8+130.2+135.9+143.6+151.1+159+167.5）×10 =20299 kN

Ni—第i块梁自重（kN）。

由于边跨自重对于主墩属非对称传递荷载，固对其取梁高加权自重：

N=7.2/（3+7.2）×20299=14328.7 kN

2.计算

（1）桩的计算宽度b1

b1=Kf·K0·K·d

d—与外力H作用方向相垂直平面上桩的直径；

Kf—形状换算系数，即在受力方向将各种不同截面形状的桩宽度，乘以Kf

换算为相当于矩形截面宽度；

K0—受力换算系数，既考虑到实际上桩侧土在承受水平荷载时为空间受力

问题，简化为平面受力时所给的修正系数；

K—桩间相互影响系数。当桩基有承台连接，在外力作用平面内有数根桩时，各桩间的受力将会相应产生影响，其影响与桩间净距L1的大小有关。

b1=Kf·K0·K·d =0.9×（1+1/d）×0.78·d =2.457 m

（2）桩—土变形系数α

E=0.67Eh=0.67×3.1×107=2.08×107 kN/m2

Id4641.917 m4

5mb2102.457-11 m 550.427EI2.08101.917hα=25×0.42=10.5>2.5，故按弹性桩来计算。

b1—桩的计算宽度；

E、I—桩的弹性模量及截面惯性矩； H—桩的入土深度。

（3）桩顶刚度系数1、2、3、4

d22.5214.909 m2 根据《公桥基规》，挖孔桩采用，h=25 m，A442对于岩石地基系数C0可以查的C0=5×106 kN/m3

2.5452A0(25tan）=121.65 m2

24按桩中心距计算面积，故取A0（6.252）=30.68 m2 211∴ 1=0.28EI

l0h1102512AEhC0A04.4093.1107510630.68已知：hh0.422510.5(4)，取用4，ll00.4200 查表得：xQ1.06423；xm0.98545；m1.48375。

∴23EIxQ0.4231.06423EI0.0788EI

32EIxm0.4220.98545EI0.1738EI

4EIm0.421.48375EI0.623EI

（4）计算承台地面原点处位移b0、0 a. 承台作用在桩顶时的位移：

b0N42229.712568.36 n1120.28EIEIb. 承台和墩作用在桩顶时的位移：

b0N110064.732757.35 n1120.28EIEIc. 承台、墩和梁作用在桩顶时的位移：

b0nN153754.945760.39 n1120.28EIEIn41xi2120.623EI0.28EI123.125240.2885EI

i1n2120.0788EI0.9456EI n2120.0788EI0.9456EI

0n3Hn2(n41xi2)n232i1n

2.0856EI20012.26 20.9456EI(120.623EI32.8125EI)(2.0856EI)EIn—桩的根数

（5）计算作用在角桩顶上作用力pi

a. 承台作用在桩顶时角桩顶上的作用力：

12568.3612.36pi1(b0xi0)0.28EI(3.125)3529.956 kN

EIEIb. 承台和墩作用在桩顶时角桩顶上的作用力：

pi1(b0xi0)0.28EI(32757.3512.363.125)9182.87 kN EIEIc. 承台、墩和梁作用在桩顶时角桩顶上的作用力：

pi1(b0xi0)0.28EI(45760.3912.363.125)12823.72 kN EIEI