华东交通大学基础工程某桥桥墩桩基础课程设计课程设计初稿

华东交通大学基础工程计算书及图纸题目名称某桥桥墩桩基础设计计算院（系）软件学院专业软件+道路与铁道工程班级软件+道铁姓名王恋2011年6月20日至2011年6月24日共1周指导教师:耿大新教研室主任:李明华-1-目录基础工程课程设计任务2基础工程课程设计计算书4基础工程课程设计图纸9基础工程课程设计参考文献10基础工程课程设计附件10=-2-⊱1.基础工程课程设计任务设计题目：某桥桥墩(台)桩基础设计计算设计资料：某桥梁上部构造采用预应力箱梁。标准跨径32m，梁长31.9m，计算跨径31.5m，桥面宽13m，墩上纵向设两排橡胶支座，桥墩采用圆端形实心墩，平面尺寸形式如图1所示，墩高12m，计算墩顶变形时，不考虑墩身的挠曲。下部结构采用钻孔灌注桩基础。图1桥墩示意图1、水文地质条件：河面常水位标高25.000m，河床标高为22.000m，一般冲刷线标高20.000m，最大冲刷线标高18.000m处，一般冲刷线以下的地质情况如下表1：表1-1地质情况表序号名称层厚土层描述天然重度γ比例系数m推荐容许承载力[σ]极限摩阻力τi1淤泥质土2.5m软塑16.2kN/m34MN/m450kPa20kPa2粉质粘土3.6m灰黄色，可塑18.1kN/m314MN/m4100kPa45kPa3细砂2.8m灰色，中密18.8kN/m325MN/m4160kPa60kPa4粉砂3.7m灰色，中密18.5kN/m316MN/m4220kPa50kPa5碎石50m黄色，密实20.0kN/m380MN/m4450kPa200kPa2、设计荷载(未考虑荷载分项系数)：（1）恒载桥面自重：N1=1500kN+6×20kN=1620kN；箱梁自重：N2=6000kN+6×40kN=6240kN；桥墩自重：N3=3875kN；（2）活载一跨活载反力：N4=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3kN·m；两跨活载反力：N5=5030.04kN+6×50kN=5330.4kN；（3）水平力制动力：H1=30.0kN，对承台顶力矩6.5m；-3-风力：H2=2.7kN，对承台顶力矩4.75m3、主要材料承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m3、γ′=15kN/m3(浮容重)。桩基采用C30混凝土，HRB400级钢筋；4、其它参数结构重要性系数γso=1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4设计内容及要求(1)根据墩身尺寸及地质情况拟定承台平面尺寸及埋深，拟定桩径、桩数及桩的平面布置；(1)确定桩长及单桩竖向承载力；(2)计算桩顶及最大冲刷线处的荷载(3)桩顶纵向水平位移验算(4)桩身截面配筋计算(5)承台结构设计及验算(6)桩及承台施工图设计：包括基础一般构造图、桩身配筋图、承台配筋图和必要的施工说明4⊱2.基础工程课程设计计算书一．确定承台的几何尺寸和桩的桩数、桩长、单桩承载力以及桩的平面布置1．承台及桩身采用C30混凝土。承台设计简图如图2，承台恒载N=5×8×2×25=2000kN。可知承台底面的竖向荷载N（两跨活载时）=1620+6240+3875+2000+5330.4=19065.4kN。2．设计桩径取md0.1，钻孔灌注桩；钻孔机具为Φ100cm旋转钻机。桩数n设计为6个，μ为经验系数，取1.1。当md1时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于d3.0且不得小于0.5m，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于d3，根据承台尺寸及以上布桩原则，承台底面桩的平面布置简图如图2。可计算的单桩的竖向承载力aR=1.1×64.19065=3177.6kN。图2承台及承台底面桩平面布置图3．确定桩长l。根据地质条件，将桩端定在碎石层。桩端全截面进入持力层的深度取am。可知rpiiqAlqU21=Ra。其中：22785.04mdA（A按设计桩径计算），mU299.3)05.00.1(（U按成孔桩径计算，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大30～50mm，取50mm），iq为钻孔灌注桩极限摩阻力，由表1-1可查得。碎石KPaqr450。可反算出桩端全截面将纳入吃里程的深度a，计算过程如下：521aR×3.299×(20×2.5+45×3.6+60×2.8+50×3.7+200×a)+0.785×450kN6.3177解得a=7m。则桩长l=12.6+7=19.6m,可取20m。二．计算桩顶及局部冲刷线处的荷载1．桩的计算宽度1b和变形系数。由)1(1dkkbf，对于圆截面桩：9.0fk，取mdh6)1(31，与水平力作用方向相互平行的平面内桩间净距为：mhmL6.36.0311，取0.1k。计算得mb8.1119.00.11又由4440491.064164mdI。由C30混凝土PaEc71000.3，可得其受挠刚度467/101781.10491.01000.38.08.0mkNIEEIh。假定为弹性桩，承台底面下深度为mdhm1.4105.12)1(2内的土种，由表1-1可知为淤泥质土和粉质粘土，由表1-1，取41/4000mKNm，42/14000mKNm；且mh2.11，mh9.22.11.42；由等效面积法换算地基系数m得42222212211/37.134131.49.2)9.22.12(140002.140002mkNhhhhmhmmm则基础变形系数：4577.0101781.18.137.134135651EImb桩的换算入土深度：mml5.21.9204577.0，假设成立，按弹性桩计算。2．计算桩顶刚度系数MMMHHHPP和、、。设计桩为钻孔灌注桩，所以5.0，且ml20，ml20。KNAEEAh747103562.2411000.3。由上知4037.13413mkNm。63500106.22037.13413mKNlmcmmldd4911.5428tan2021428tan20，取md4022200566.12444mdA。mkNAcEAllPP65700010011.1566.12106.21103562.2205.02111=0.686EI。4577.000ll×2=0.9154，mll0.4827.164141043.0，取4m。查《基础工程》表6-15得：21858.160746.043157.0MMQxx，，。则：EIEIEIxQHH0413.043157.04577.033EIEIEIxMMH1272.060746.04577.022EIEIEIMMM5577.021858.14577.03.承台底面形心处位移000、、ca（两跨活载+恒载+制动力等）双线、纵向、二孔活载下：N=19065.4kN，H=30.0kN，M=3334.3kN•m。可计算得，niiPPMMxn12=6×0.5577EI+0.686EI×6×1.25×1.25=9.78EI,HHn=6×0.0413EI=0.2418EI，MHn=6×0.1272EI=0.7632EI，22MHn=0.582（EI）2。可计算得EIEIEIEInxnnHnMnEIEIEIEIEIEInxnnMnHxnaEIEInNcMHniiPPMMHHMHHHMHniiPPMMHHMHniiPPMMPP02.465)(783.1307632.03.33342418.0)(78.1591)(582.078.92418.03.33347632.03078.9)()(2.4729686.064.190652221202221212'0074.计算作用在每根桩顶上的作用力iiMQP、、i。竖向力)02.46525.12.4729(686.0)(00EIEIEIxcPiPPi=3642.992845.48kN水平力kNEIEIEIEIaQMHHHi58.602.4651272.078.15910413.000弯矩kNEIEIEIEIaMMHMMi87.5678.15911272.002.4655577.0005.计算局部冲刷线处桩身水平力、轴向力和弯矩000MQP、、。kNlQMMii03.70258.687.5600kNPkNQ24.3682252785.099.364258.600三．桩顶水平位移计算计算桩在局部冲刷线处水平位移0x和转角0。由z=0，查表得751.1621.1621.1441.2BABAxx，，，，所以计算得：mBEIMAEIQxxx0006.0621.1101781.12094.003.70441.2101781.10959.058.66620300radBEIMAEIQ00026.0)751.1(101781.14577.058.6)621.1(101781.12094.07.35660200四．桩身截面配筋计算1.计算桩身最大弯矩及位置由0zQ得，871.458.603.704577.000QMCQ。由871.4QC及4l，查表得663.0maxMz，故桩身最大弯矩深度mzM45.14577.0663.0max。由663.0maxMz及4l，查表得040.1MK。可得桩身截面最大弯矩kNMKMM8.720max。82.桩身截面配筋计算由上可知，桩身截面最大弯矩发生在桩顶下z=1.45m处，该处M=72.8kNm。计算单桩轴向力N时，取恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4。则N=（13735×1.2+5330.4×1.4）÷6=3990.76kN。柱内纵向截面钢筋按配筋率0.2％计算，则钢筋面积Ag=π×1/4×0.2％=15702mm。现在选用HRB400钢筋，采用8根φ18的HRB400钢筋，得Ag=20362mm。桩身配筋图见附图一。四．承台结构设计及验算1.承台桩顶处局部受压验算由上计算得，单桩承受的最大轴力为N=3990.76kN。结构重要性系数γso=1.1。承台内基桩桩顶横截面面积21785.0mA，承台内计算底面积228.6mAb。则局部承压提高系数83.21AAb。C30混凝土轴心抗压强度设计值2/14300mkNfcd。则由γsoN=4389.76Kn0.9β1Acdf=28591.3kN，承台顶桩处局部受压强度符合要求，故承台内桩顶面无需设置钢筋网。2.承台设计承台设计为长8m，宽5m，厚2m，桩顶深入承台内长度取1.2m，由于不承受纵向拉力，故主筋角度为0。承台内桩顶面无需设置钢筋网承台底面桩布置图见图2。承台配筋图见附图二。9⊱3.基础工程课程设计图纸1.基础一般构造图2.桩身配筋图见附图一。3.承台配筋图见附图二。10⊱4.基础工程课程设计参考文献1.中华人民共和国交通部.JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范.2.中华人民共和国交通部.JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.3.中华人民共和国交通部.JTGD63-2007公路桥涵地基与基础设计规范.4.中华人民共和国交通部.JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范.5.中华人民共和国交通部.JTGD62-2005公路圬工桥涵设计规范.7.王晓谋.基础工程(第四版).北京：人民交通出版社，2010.⊱4.基础工程课程设计附件附件一：基础工程课程设计计算书计算手稿。