基础工程设计说明书讲课稿.doc
Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。基础工程设计说明书-设计说明书一、 设计资料1、 地址及水文河床土质：从地面（河床）至标高32.5m为软塑土粘，以下为密实粗砂，深度达30m；是；水文：地面（河床）标高为40.5m，一般冲刷线标高为38.5m，最大冲刷线为35.2m，常水位42.5m。2、 土质指标表1类型地基系数m(KN/m)极限摩阻力(KPa)内摩擦角容重（扣除浮力）（KN/m）软粘土8×4216°12密实粗砂25×12034°123、 桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0m×5.8m×2.0m拟定采用四根桩，设计直径1.2m。桩身及承台混凝土用20号，其受压弹性模量=2.6×MPa。4、 荷载情况上部为等跨25m的预应力梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上综桥向荷载为：恒载及活载时：=6103.4KN=310.25KN=4123.6KNm恒载及二孔活载时：=6503.24KN桩（直径1.2m）自重每延米为：q=16.96KN/m（已扣除浮力）故，作用在承台底面中心的荷载为：=6103.4+（7.0×5.8×2.0×25）=8133.4KN=310.25KN=4123.6+310.25×2.0=4744.1KNm恒载及二孔活载是：=6503.24+（7.0×5.8×2.0×25）=8533.24KN则拟定桩基础采用冲抓锥钻孔灌注桩基础库，为摩擦桩。二、单桩容许承载力的确定根据公路桥涵地基与基础设计规范中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为h，则：当两跨活载时：=8533.24+(38.5-35.2)×16.69+0.5×16.96=2189.28+8.48h（KN）计算P时取以下数据：桩的设计桩径1.2m，冲抓锥成孔直径为1.35m，桩周长和面积为U=×1.35=4.24mA=0.70=0.9=6.0=550KPa=KN/m2（已扣除浮力），=40KPa=120KPaP=2189.28+8.48h解得h=7.53m现取h=8m，桩底标高为27.2m。桩的轴向承载力符合要求。具体见下图三、桩顶最大冲刷线处荷载Pi、Qi、Mi及P0、Qi、Mi的计算（一）、参数计算1、桩的计算宽度b1b1=K0KfKdKf=0.9K0=1+d=1.2m故，b1=0.9又，L1=3.4-1.2=2.2mh1=3(d+1)=6.6mn=2b=0.6m又有L1=2.2<0.6h1=3.96故，K=b+所以，b1=1.98×0.822=1.6282、桩的变形系数最大冲刷线以下hm=2(d+1)=2×2.2=4.4h1=2.7h3=4.4-2.7=1.7m=18.60×103KN/m3E=Eh=0.67×2.6×107KN/m2I=0.1018m4则，=0.443m-1桩在最大冲刷线以下深度h=8m,其换算深度为：=0.443×8=3.544m(>2.5m)故按弹性桩计算。3、桩顶刚度系数1、2、3、4值计算L0=3.3mh=8m=A=1.131m2C0=8m0=8×18.60×103=1.48×105KN/m3按桩中心距计算面积，故取A0=×3.42=9.07m2=1.007×106=0.573EI又已知：=h=0.443×8=3.544m=0.443×3.3=1.462m由和查附表17、18、19并用双内插法得：xQ=0.29193；xM=0.47762；=1.092892=0.025EI3=0.094EI4=0.484EI5、 计算承台底面原点O处位移a0、b0、0b0=4×0.484EI+0.573EI×4×1.72=8.560EIn2=4×0.025EI=0.1EIn3=4×0.094EI=0.376EI(n3)2=(0.376EI)2=0.135(EI)2=（二）计算作用在每根桩顶上的作用力Pi、Qi、Mi竖向力Pi=水平力Qi=0.025EI×=77.52KN弯矩Mi=0.484EI=-183.55KNm校核nQi=4×77.52=310.08KNKN校核正确=2×（2838.6-1228.10）×1.7+4（-183.55）=4741.50KNm=4744.1KNm校核正确2×(2838.6+1228.10)=8133.4KN校核正确(三)计算最大冲刷线处桩身弯矩M0，水平力Q0及轴向力P0M0=Mi+Qil0=-183.55+77.52×3.3=72.26KNmQ0=77.52KNP0=2838.60+1.131×3.3×15=2894.58KN四、最大弯矩Mmax及最大弯矩位置Zmax的计算（按公路桥梁钻孔桩计算手册中介绍的方法）=0.442=0.442×8=3.544<4m则=mh=3.544m3.5m则按h=3.5m查附表m-5y=1.1时，lm=0.4090.705在其间，则为最大弯矩再由查附表m-3，4得=0.754KNm=0.817KNmMmax=KNm最大冲刷线到最大弯矩处的距离为：五、桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移xo和转角o:由Z=0,h=3.544m4m，取4.0。查附表1，2，5，6，得Ax=2.49636BX=1.63902A=1.63902B=1.75669=1.596×10-3m=1.596mm6mm（符合规范要求）=5.268×10-4radmM=-183.55kN·mxM=m桩顶纵向水平位移X1=Xoolo+XQ+Xm=1.596×10-3+5.268×10-4×3.3+5.239×10-45.637×10-4=3.29×10-3m=3.29mm水平位移容许值=0.5=2.5cm=25mm符合规范要求。六、 桩身截面配筋的计算（一）配筋计算最大弯矩截面在Z=2.48m处，此处设计最大弯矩为Mj=190.98KNm设计最大轴向力为Nj=2894.58+0.5×2.48×16.96-40×4.24×2.48×0.5=2705.31KN采用等效钢环法：取以上两式的临界状态分析，整理得：现拟定采用20号混凝土，I级钢筋，=9.2MPa，=195MPa1、 计算偏心距增大系数eo=70.6mm又=3.544<4.0,故长细比，可不考虑纵向弯曲对偏心距的影响，取=1。2、 计算受压区高度系数，钢筋保护层厚度为50mm设g=0.9,则rg=gr=0.9×600=540mmag=rrg=60mm=,=2517120A+53352000C现采用试算法列表计算（见表2）表2受压区高度系数计算表ABCDNu(×103kN)Nj(×10kN)Nu/Nj1.012.71110.33122.49210.5411-0.00270426464.62705.352.391.022.72760.32082.52070.5395-0.00003676860.72705.352.541.032.74400.31082.54840.51730.00343867374.52705.352.731.042.75970.30072.57530.47560.00792578035.52705352.971.052.77550.29052.40140.47450.0140758939.72705.353.30由计算表可见，当=1.03时，计算纵向力Nu与设计值Nj之比较为合理，同时满足最小配筋率0.5%的要求。故取=1.03，=0.00514为计算值。3、计算所需纵向钢筋的截面积现选用2418，Ag=6108mm2混凝土净保护层C=，纵向钢筋间净距为170mm80mm.（一） 对截面进行强度复核由前面的计算结果：a=60mm,g=540mm,g=0.9实际配筋率1、 在垂直与弯矩作用平面内长细比，故纵向弯曲系数混凝土截面面积为。实际纵向钢筋面积Ag=6108mm2。则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为=8814.97kN2705.36kN在弯矩作用平面内=69.1mm同样采用试算法可得，当=1.04时，与设计的很接近，故取=1.04为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为=7189.8KNNj=2705.31KN桩截面符合强度要求.1、 承台结构设计计算如右图所示,承台的有效高度为:承台受冲切验算桩边冲切,计算冲跨比:计算冲切系数:h=2000,取,则:=23760.77KN2939.60KN满足要求。桩向上冲切,c1=c2=180cm;a1x=70cm;a1y=50cm,所以,1x=0.398,计算冲切系数:1x=1y=取hp=0.9,所以:=7398.4KN2838.60KN满足要求。2、抗剪承载力计算a1x=70cm;a1y=50cm,所以，因为ho=176cm,剪切承载力截面高度影响系数则可以取用hs=0.821.对于截面x=0.398介于0.33之间=对于截面y=0.2840.3取y=0.3=所以抗剪承载力满足要求。承台受弯承载计算采用HRB335钢筋,则=0.56则取用=0.55选用3428钢筋,间距为,则实际钢筋混凝土保护层为6.5cm,沿X轴方向布置。选用3732钢筋,间距为，则实际钢筋，混凝土保护层为6cm,沿Y轴方向布置。【参考资料】1、 凌治平,易经武主编<<基础工程>>.北京:人民交通出版社,20032、 朱浮声主编<<地基基础设计与计算>>.北京:人民交通出版社,20053、 贾艳敏,高力主编<<结构设计原理>>.北京:人民交通出版社,2004中华人民共和国行业标准<<公路桥涵地基与基础设计规范(JTJO24-85)>>.北京:人民交通出版社,2004-
