中南大学基础工程课程设计(共17页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上基础工程课程设计计算说明书铁路桥墩桩基础设计一 确定桩的基本尺寸1.1桩基础类型1.1.1材料采用钢筋混凝土桩，桩身选用C30混凝土。1.1.2土层对桩的支承特点 因土层中没有出现坚硬岩石地层，不宜选用端承桩，故选用摩擦桩。1.1.3成桩方法采用钻孔灌注桩，钻孔方式采用旋转式，同时钻头选用旋转式刺猬式钻头，适于通过砂粘土及沙性土层。1.1.4 桩轴方向一般为工程施工方便，宜先采用竖直桩，当验算不通过时，才会考虑改为斜桩。由于施工上的原因，目前钻孔灌注桩通常设计为竖直桩，故选用竖直桩。总结：C30钢筋混凝土桩，摩擦桩，竖直桩，钻孔灌注桩。1.2确定桩的基本尺寸及布桩1.

2、2.1桩径 设计桩径取，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大3050mm，故成孔桩径为1.2.2 桩长桩端持力层宜选择强度较高，压缩性较低的粘性土、粉土、中密或密实的砂土、砾石土以及中风化或微风化的岩层，根据土质条件，将桩端定于粗砂层。由于沙土桩端要求进入该土层的深度不宜小于，所以选择桩长，沉台底的标高为33.31，桩底标高为-6.69 ，桩端进入持力层的深度为3.18m1.5d=2.25m。1.2.3确定桩数 （双线、纵向、二孔重载估算）公式： ，其中-为经验系数，桥梁桩基采用1.31.8,此处取N-作用于承台顶面的竖向力P-单桩受压承载力因为所用桩为钻孔灌注桩，故其单桩承载力公式为：，其中，U-桩

3、身截面周长（按成孔桩径d=1.05m计算），A-桩底面积（按设计桩径d=1.0m计算）由于桩的入土深度，故-地基土的基本承载力-深度修正系数，-桩侧土的天然重度（取各土层容重的加权平均值）桩侧各土层的极限摩阻力桩侧各土层厚度计算部分： 查得，桩底持力层在水面以下，且为透水层，故水中部分应采用浮重度，水位以上采用其天然重度。因此得， 各土层取值软塑砂粘土粉砂淤泥质砂粘土细砂（中密）粗砂45422042.5802.529.51.423.43.18113.439928994.5254.41789.3由此得： 故粗估桩数 取n=6根1.2.4 布桩查桥规知，当时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于

4、，且不得小于，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于2.5倍成孔桩径，根据承台尺寸及以上布桩原则，采用行列式布桩，一排3桩，共2排，此布桩方式所需要的承台最小尺寸为故承台尺寸的大小满足要求。布桩图示如下： 桩的布置图 单位：cm二 承台底面行心处的位移计算2.1 桩的计算宽度 公式：，其中b-与外力H作用方向相垂直的平面上的桩的宽度或直径形状换算系数；受力换算系数；K桩间相互影响系数；查基础工程表6-10， 当d1m时，K的计算公式：桩间净距桩在地面或最大冲刷线下的计算深度由此得：（B为边桩外侧边缘的距离）2.2变形系数计算公式：，其中混凝土的弹性模量假定该桩为弹性桩，由于基础侧面有多种不同土层，故采

5、用“等面积法”换算。公式： ，其中查基础工程表6-7，取，；由此得：故假设成立，按弹性桩计算。2.3计算轴向刚度系数公式：此桩为钻孔灌注桩，故取=0.5， 竖向地基系数（桩的中心距）因此得： 2.4 计算轴向刚度系数2.5承台底面位移形心处计算承台计算宽度承台处于耕地软塑砂粘土中，双线、纵向、二孔重载下：,双线、纵向、一孔重载下：,2.6 墩身弹性水平位移的计算 假定：墩帽、托盘和基础部分仅产生刚性转动。由于墩身有一部分在土中，是力的突变截面，故将墩身分为7部分，前五部分高度均取2m，第六、七部分以地面为分界线，故单独分一截面。 图3：墩身受风面积分割图基本风荷载强度，桥上有车时风荷载强度采用

6、，纵向水平风力等于风荷载强度乘以受风面积。和纵向风力引起的力矩（活载偏心所引起的弯矩已计入中）墩顶水平力：253.44墩帽所受风力：托盘所受风力： 2.6.2 纵向风力引起的力矩设各截面所受风力的合力作用点距下边缘的距离为，则梯形形心距下边缘的距离公式为： ，其中为下边长度，为上边长度，为梯形的高度。1-2段形心距2-2截面的距离，其他部分墩身所受风力作用点见下表：表1：各截面风力作用点距下边缘的距离（单位：）0.997760.997790.997810.997840.997870.50946墩身所受风力及各截面弯矩值计算列表如下：表2：风力及截面弯矩值计算表各截面弯矩水平力托盘顶0托盘底12

7、-23-34-45-56-67-7墩底8墩顶水平力274.48654.641161.521668.402175.282682.163189.043447.543695.92墩帽风力H=2.880.865.1810.9416.7022.4628.2233.9836.9239.74托盘风力H=6.2404.8217.3029.7842.2654.7467.2273.5979.70墩身H1-2=7.6032007.5922.7938.0053.2168.4176.1783.62H2-3=7.70560007.6923.1038.5153.9261.7869.33H3-4=7.808000007.79

8、23.4139.0246.9954.64H4-5=7.9104000007.8923.7131.7839.54H5-6=8.01280000008.0016.1724.02H6-7=4.125700000002.106.15墩顶弯矩893.16893.16893.16893.16893.16893.16893.16893.16893.16总计1168.501557.802090.512638.533202.053781.304376.474686.204985.822.6.3 墩顶弹性水平位移的计算表3：托盘水平位移计算表(107)单位墩帽1030.830.60.78329.16079.315

9、6.106托盘1363.1521.51.83317.74948.27777.6351-2段1824.15723.58316.94943.389301.2692-3段2364.51825.58318.48047.309558.083-4段2920.29027.58320.11151.483860.2674-5段 3491.67729.58321.84555.9231196.6725-6段 4078.886211.58323.68760.6391558.2626-7段 4531.0081.0213.09324.98463.959946.1595-6段 4836.0100.9814.09325.98

10、566.5211004.056总计6508.506三桩基验算31单桩承载力检算 （双线、纵向、二孔重载） ， 查规范，取桩的容重。桩位于地下水位以上采用天然重度，位于地下水位以下，应采用浮重度。故桩身自重：与桩入土部分同体积的土重为：则： 所以，单根轴向受压容许承载力满足要求。3.2 群桩承载力验算（双线、纵向、二孔重载）检算条件：桩中心最小间距为3米，小于6d=6米，考虑群桩效应；检算方法：。式中：作用于假想实体基础底面形心上的所有竖向力； 作用于地面或局部冲刷线以上外力对群桩形心的力矩； 假想实体基础地面面积；假想实体基础地面的截面惯性矩。群桩承载力的检算图示如下图所示： 图4：假想实体基

11、础示意图 桩身自重：； 桩侧土的自重：承台自重：与承台入土部分相同体积的土重： 所以，群桩承载力合格。33墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）所以，墩顶水平位移满足要求。四桩身配筋设计（双线、纵向、一孔重载）4.1桩身弯矩的计算由表4：桩身弯矩计算表0001.0000-32.562-32.5600.20.490.1970.99813.145-32.497-19.3500.40.970.3770.98625.156-32.106-6.9500.61.460.5290.95935.298-31.2274.0710.81.950.6460.91343.105-29.72913.3761.02.4

12、40.7230.85148.243-27.71020.5331.22.920.7620.77450.845-25.20325.6421.43.410.7650.68751.045-22.37028.6751.63.900.7370.59449.177-19.34229.8351.84.390.6850.49945.707-16.24829.4592.04.870.6140.40740.970-13.25327.7172.25.360.5320.32035.498-10.42025.0782.45.850.4430.24329.560-7.91321.6472.66.340.3550.17523

13、.688-5.69817.9892.86.820.2700.12018.016-3.90714.1093.07.310.1930.07612.878-2.47510.4033.58.530.0510.0143.403-0.4562.9474.09.7500000 配筋时考虑各根桩所受的弯矩都相同，相对竖向轴力的最小桩偏心距最大，所以按竖向力的桩配筋。故图5.桩身弯矩分布图4.2 偏心距e的计算 ，主力加附加力，查混凝土结构设计原理页可知，查基础工程表6-25，得所以4.3 配筋据灌注桩构造要求，桥梁桩基主筋宜采用光钢筋，主筋直径不宜小于16mm，净距不宜小于120mm，主筋净保护层不应小于60

14、mm，在满足最小间距的情况下，尽可能采用单筋、小直径钢筋，以提高桩的抗裂性。所以，主筋采用级钢筋，桩身混凝土为C25，根据桥规规定，取，则：，选用的级钢筋，则。取净保护层厚度，此时主筋净距为：，满足间距要求。桩与承台的联结方式为主筋伸入式，桩身伸入承台板；主筋伸入承台的长度对光圆钢筋不小于45倍的主筋直径，取。主筋应配到处以下处，故主筋在桩中长度为；箍筋采用，为增加钢筋笼刚度，顺钢筋笼长度每隔加一道的骨架钢筋；每隔加一道的定位钢筋。钢筋布置及定位钢筋的形式如下图所示： 图6：钢筋配置及定位钢筋图4.4判别大小偏心根据钢筋和混凝土型号查表，得换算截面面积：换算截面惯性矩：因为截面及配筋都对称，故则：，故此桩属于小偏心受压构件。4.5 截面应力验算小偏心受压时，轴向压力的作用点位于换算截面的截面核心之内，截面全部受压，应力复核公式采用应力叠加法得： 由此可见，桩的截面应力满足要求。 4.6 稳定性验算桩的计算长度，查混凝土结构设计原理表11-4查得，查表11-3得，按轴心受压构件检算桩的稳定性。由此可见，桩的稳定性满足要求。4.7抗裂性验算由于桩属于小偏心受压，全截面受压，钻孔灌注桩现场浇灌，不需吊装，施工期间桩截面一般不出现拉应力，所以桩不会产生裂缝。专心-专注-专业