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连续钢箱梁桥 桥墩 桩基础 结构分析 验算连续钢箱梁桥是一种常见的大跨度桥梁结构形式，具有自重轻、跨越能力强、施工速度快等优点。在对该类桥梁进行结构分析与验算时，桥墩和桩基础作为主要承重与传力构件，其安全性与稳定性至关重要。
桥墩作为上部钢箱梁的支撑结构，需承受恒载、活载、风荷载、地震作用等多种荷载组合。在结构分析中，通常采用有限元法对桥墩进行内力计算，重点验算其弯矩、剪力、轴力及稳定性，确保其在各种工况下满足强度和刚度要求。同时，还需考虑温度变化引起的伸缩效应以及支座位移的影响。
桩基础是桥梁下部结构的重要组成部分，承担着将上部结构荷载传递至地基的关键作用。对于连续钢箱梁桥，桩基常采用钻孔灌注桩或钢管桩。在验算中，需根据地质勘察资料确定单桩承载力，并结合群桩效应进行整体稳定性分析。此外杭州市海绵城市建设低影响开发雨水系统技术导则(试行)（杭州市城乡建设委员会2016年5月），还需进行桩身内力与配筋验算，确保其在竖向和水平荷载作用下的结构安全。
综上所述，连续钢箱梁桥的桥墩与桩基础结构分析与验算是保障桥梁整体安全性和耐久性的关键环节，需综合考虑多种荷载作用与环境因素，确保结构在设计使用年限内的可靠运行。
2.汽车荷载作用下的反力力的计算
将汽车荷载按反力影响线加载到主梁的最不利位置，并用MIDAS civil6.71计算此时下部结构在活载作用下的各单元的内力力，此值为下部结构支反力最大值。
4.4支座沉降引起的支反力计算
4.5支反力作用效应组合
参照<<公路桥涵通用设计规范>>之规定，进行正常使用极限状态的反力组合和承载能力极限状态的内力组合。
4.5.1 承载能力极限状态的内力组合
1. 基本组合。永久作用的标准值效应与可变作用的标准值效应相组合，其效应组合表达式为：
依据规范，查的各系数后，得
式中，——承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；
、——第个永久作用效应的标准值和设计值；
——汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取；
、——汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；
——在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第个可变作用的分项系数，取，但风荷载的分项系数取；
、——在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第个可变作用的标准值和设计值；
注：本表编号1中，当钢桥采用钢桥面板时，永久作用效应分项系数取1.1；当采用混凝土桥面板时，取1.2。
第5章 桥墩墩身钢筋的估算及布置
5.1 桥墩配筋设计
5.1.1 计算资料
40m+55m+40m 连续钢箱梁
边墩采用三柱式桥墩，墩柱直径为d=1.5m,中墩为双柱式桥墩，墩柱直径d=2m，基础为桩柱式基础，桩柱直径d=1.5m.
3、支反力（恒载+活载最不利布置）
墩号 左边墩 左中墩 右中墩 右边墩
支反力（KN） 38686.63 143636.70 143636.70 38686.63
5.1.2 截面钢束用量的估算公式
本设计中，下部结构桥墩、基础均采用螺旋箍筋柱设计。
螺旋箍筋柱的正截面破坏是其核心混凝土压碎，纵向钢筋已经屈服，而在破坏之前，柱的混凝土保护层也早已剥落。
根据螺旋箍筋柱截面受力图示，由平衡条件可得到
式中：—螺旋箍筋柱处于三向压应力作用下核心混凝土的抗压强度；
—核心混凝土面积；
—纵向钢筋面积。
螺旋箍筋对其核心混凝土的约束作用，使混凝土抗压强度提高，根据圆柱体三向受压试验结果，约束混凝土的轴心抗压强度可得到下述近似表达式：
式中：—作用于核心混凝土的径向压应力值。
如前所述螺旋箍筋柱的破坏特点，，当螺旋箍筋达到屈服强度时，它提供了对核心混凝土最后的侧压应力。现取螺旋箍筋间距Sk范围内，沿螺旋箍筋的直径切开成脱离体，由隔离体的平衡条件得到：
式中：—螺旋箍筋单根截面面积；
—螺旋箍筋的抗拉设计强度；
—截面核心混凝土的直径。，c为纵向钢筋至柱截面边缘的径向混凝土保护层厚度，一般情况下，c >25mm。
现将间距为的螺旋箍筋，按钢筋体积相等的原则换算成纵向钢筋的面积，称为螺旋箍筋柱的间接钢筋换算截面面积，即；
于是综合上面的公式得：
得到螺旋箍筋柱截面强度的计算式：
5.2 桥墩配筋计算
边墩单个墩柱直径d=1500mm,计算长度l0=10m,采用C30混凝土。纵向钢筋采用II级钢筋，螺旋箍筋采用I级钢筋，轴心压力为38686.63KN，C30混凝土的抗压设计强度Ra=17.5MPa,II级钢筋的抗压设计强度Rg'=340MPa,I级钢筋抗拉设计强度Rg=240MPa。
拟取纵向钢筋混凝土保护层厚度c=50mm,则：
假定纵筋配筋率，则：
现选用纵向钢筋，
取，可得螺旋箍筋的换算面积
现选用钢筋作为螺旋箍筋，单根钢筋面积
此时螺旋箍筋所需间距为：
中墩单个墩柱直径d=2000mm,计算长度l0=10m,采用C30混凝土。纵向钢筋采用II级钢筋，螺旋箍筋采用I级钢筋，轴心压力为38686.63KN，C30混凝土的抗压设计强度Ra=17.5MPa,II级钢筋的抗压设计强度Rg'=340MPa,I级钢筋抗拉设计强度Rg=240MPa。
拟取纵向钢筋混凝土保护层厚度c=50mm,则：
假定纵筋配筋率，则：
现选用纵向钢筋，
取，可得螺旋箍筋的换算面积
现选用钢筋作为螺旋箍筋，单根钢筋面积
此时螺旋箍筋所需间距为：
6.1 桩顶反力计算
利用有限元程序MIDAS civil6.71计算荷载组合作用下桩顶的反力，如下图：
6.2 桩基础尺寸的确定
桩径与桩长的设计既基桩的外部尺寸的设计，它应综合考虑荷载的大小、土层性质及桩周土的阻力情况、桩基类型与结构特点、桩的长径比、以及施工设备与技术条件等因素优选确定，力求作到既满足使用要求又造价经济，最有效地发挥地基土和桩身材料的承载性能。
设计时常先拟定尺寸，然后通过基桩计算和验算，视所拟定的尺寸是否经济合理，再做最后决定。
当桩的类型选定后，桩的截面尺寸可根据桩的特点选择确定。
本设计采用柱桩，柱桩承载力较大，基础沉降小，安全可靠，施工采用钻空施工，用钻孔机具在土中钻进，边破碎土体边出渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形成桩。为了顺利成孔、成桩，需采用包括制备有一定要求的泥浆护壁、提高孔内泥浆水的水位、灌注水下混凝土等相应的施工工艺和方法。钻孔灌注桩的施工设备简单，操作方便，适用于各种粘性土、砂性土，也适用于碎、卵石类土和岩层。国内钻孔灌注桩的应用日益广泛，我国施工的钻孔灌注桩最大深度已达百余米。
钻孔灌注桩采用就地灌注混凝土的施工工艺，桩身为实心截面。混凝土标号一般不低于20号，钻孔灌注桩的设计直径一般为0.80—1.50米。
桩内钢筋应按照内力和抗裂性的要求布设，长摩擦桩应该根据桩身弯矩分布情况分段配筋，短摩擦桩和柱桩也可以按照桩身最大弯矩通长均匀布设。当按内力计算桩身不需要配筋时也应在桩顶3—5米内设置构造钢筋。孔内钢筋不设弯钩，以利水下混凝土的灌注。为了保证钢筋骨架有一定的刚性，便于吊装及保证主筋受力后的纵向稳定，主筋不宜过细过少。箍筋应适当加强，箍筋直径一般不小于8mm，中距为200—400 mm 。对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架，可在钢筋骨架上每隔2.0—2.5米设置一道加强箍筋。
本设计中桩直径为1.5米，采用直径8mm的螺旋箍筋，每隔2米设置一道加强箍筋。
桩长确定的关键在于选择持力层，因为桩底持力层对于桩的承载力和沉降有着重要的影响，设计时可以先根据地质条件选择适宜的桩底持力层初步确定桩长，并应考虑施工的可能性（如打桩设备能力或钻进的最大深度等）。
一般总希望把桩底置于岩层或坚实的土层上，以得到较大的承载力和较小的沉降量。如在施工条件允许的深度内没有坚实土层存在，应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层，要避免把桩底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉降。
对于摩擦桩，有时桩底持力层可能有多种选择，此时确定桩长与桩数两者相互牵连，遇此情况，可通过试算比较，选用较合理的桩长。摩擦桩的桩长不宜太短，一般不宜小于4米。因为桩长过短则达不到设置桩基把何在传递到深层或减小基础下沉量的目的，且必然增加桩数、扩大了承台尺寸，也影响了施工进度。此外，为保证发挥摩擦桩桩底土层支撑力，桩底端部应插入持力层一定深度，一般不小于1米。
本设计中选取桩顶最大支反力作为桩的设计依据即Nj=2624.27408KN，通过程序试算，计算出单根桩长为28米，取30米。
桩身内力计算与配筋验算
Fzmax=26097.21KN Mymax=2674.85KN*M Mzmax=3887.38KN*M
db35／t 1827-2019标准下载6.3.2 桩身配筋验算
基础单个桩柱直径d=1500mm,计算长度l0=30m,采用C30混凝土。纵向钢筋采用II级钢筋，螺旋箍筋采用I级钢筋，轴心压力按26628.48162KN计算，C30混凝土的抗压设计强度Ra=17.5MPa,II级钢筋的抗压设计强度Rg'=340MPa,I级钢筋抗拉设计强度Rg=240MPa。
拟取纵向钢筋混凝土保护层厚度c=50mm,则：
假定纵筋配筋率，则：
现选用纵向钢筋，
取，可得螺旋箍筋的换算面积
现选用钢筋作为螺旋箍筋_第三届中国建筑学会建筑设计奖_给水排水_优秀设计工程实例_，单根钢筋面积
此时螺旋箍筋所需间距为：