课程设计说明书设计名称：基础工程（交通土建方向）课程设计 题 目： 桩基础设计 学生姓名： 张鹏 专业班级： 10土木工程（3）班 学 号： 2010714112 成 绩： 指导教师： 杨虹 刘喜元 日 期： 2013年 6 月 29 日目录1. 设计资料2. 桩基础类型的选择33. 确定桩基根数及平面布置34. 桩基础设计计算与验算内容5桩顶作用力验算5地面处纵向水平位移验算8桩身内力计算9验算单桩承载力11验算群桩承载力12桩身配筋设计及截面承载力复核13桩身裂缝宽度及墩顶纵向水平为验算145. 承台设计与验算17承台配筋承台与桩的连接方式选择17 验算承台强度18 课程设计任务书土木工程专业 10 年级 3 班 一、设计题目：桩基础设计计算二、设计资料1地质与水文资料 河床下0.5米土质为砂加卵石，粒径20-30mm，约占30%，其余45米以下地基土均为松散细砂夹砾石，地基土比例系数m=8100KN/m4；重度r=20.0KN/m3；内摩擦角=35；内聚力c=0；地基土的极限摩阻力=55 KPa；地基承载力基本容许值fa0=320 KPa。 河床底面标高为-2.00 m；高水位3.80 m；低水位2.00 m；最大冲刷线标高为-4.00 m；一般冲刷线标高为-2.00m。 2桥墩尺寸与材料 桥墩横向宽为7.10 m；纵向宽为2.00 m；墩顶标高为7.028 m；墩身高为3.80 m；桩身混凝土用C25，其受压弹性模量Eh=2.9*107KPa，受弯弹性模量E=1.93*107KPa。 3荷载情况 作用在承台顶面中心的承载能力极限状态荷载如下表：荷载方向竖向力N（KN）水平力H（KN）弯矩M（KNm）纵向横向76806100460.5228.82269770 4施工条件 根据地质条件，拟采用正循环旋转钻换浆法施工。 5该桥梁上部结构为330m预应力混凝土简支T形梁桥。三、设计计算内容1综合分析工程地质条件、荷载情况、使用要求、上部结构条件等因素确定桩基持力层；2选择桩材，确定桩的类型、尺寸和构造；3确定单桩的轴向承载力设计值；4根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量及平面布置；5根据桩的平面布置，初步拟定承台的尺寸及承台底标高；6计算作用于单桩上的竖向及横向荷载并配筋；7验算承台尺寸及强度；8验算群桩的整体承载力；9绘制桩和承台的布置图及施工图。四、 完成后应上交的材料根据上述条件：（1） 拟定桩长、桩径及承台的尺寸并进行承台计算及验算；（2） 进行单桩承载力的计算及验算；（3） 进行基桩内力计算及桩顶位移、墩台顶位移验算；（4） 画出桩身入土部分的弯矩、横向土抗力分布图；（5） 按桩身截面最大弯矩进行配筋、验算并进行群桩的整体验算；（6） 画3号施工图一张（施工图中需要算出一个桥墩的桩基础钢筋用量）。五、参考文献、设计依据1 公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)S. 北京：中华人民共和国交通部发布，2004.2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）S. 北京：中华人民共和国交通部发布，2004.3 公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD67-2007)S. 北京：中华人民共和国交通部发布 2007.4 叶见曙.结构设计原理M.北京：人民交通出版社，1997.5 王晓谋，基础工程M. 北京：人民交通出版社，2012.7.6 叶镇国，水力学与桥涵水文M. 北京：人民交通出版社，2010. 一桩基础类型的选择地质与水文资料：河床下0.5米土质为砂加卵石，粒径20-30mm，约占30%，其余45米以下地基土均为松散细砂夹砾石。施工条件为：正循环旋转钻换浆法施工。根据以上条件选择桩的类型为摩擦型桩，拟定桩径为d=1m，拟定桩底标高为-28.772m，承台以下桩长L=30m，则有：承台底面至最大冲刷线桩体长度，最大冲刷线至桩底桩体长度h=24.771m。 初步拟定承台尺寸为： 二 确定桩基根数及平面布置 （一）桩的根数估计 一个基础所需桩的根数可根据承台底面上的竖向荷载和单桩承载力容许值按下式估计： 式中：n桩的根数； N作用在承台底面上的竖向荷载； 单桩承载力的容许值（kN） 考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加桩根数的 经验系数，可取考虑用两排桩对称布置，取n=6根。 （二）桩间距的确定依照施工方法为钻孔桩，中心距不应小于2.5倍的桩径，取桩中心距为2.5m。为了避免承台边缘距桩身过近而发生破裂，并考虑桩顶位置允许的偏差，边桩外侧到承台边缘的距离，对于桩径小于或等于1m的桩不应小于0.5倍的桩径且不小于0.25m。 图1： 桩身布置图（尺寸单位：cm) （三）桩的平面布置 图:2 平面布置图(单位:厘米) 三桩基础设计计算与验算内容 （一）桩顶作用力验算1.桩的计算宽度已知：。2.桩的变形系数; ; ; 桩在最大冲刷线以下深度：，其计算长度则为：，故按弹性桩计算。3. 桩顶刚度系数、值计算 作用于承台地面的荷载：竖向力：水平力：弯 矩：取小值已知取用 查附表17、附表18、附表19得：。由式： 可得：4. 计算承台底面原点处位移 5.计算作用在每根桩顶上的作用力、竖向力：水平力： 弯矩： 校核： 6.计算最大冲刷线处桩身弯矩、竖向力、水平力 （二）地面处纵向水平位移验算1.最大冲刷线处纵向位移计算桩在最大冲刷线处纵向水平位移、转角由查附表的（三） 桩身内力计算 1.大弯矩及最大弯矩位置的计算 由得： 由 及查附表13得： 无量纲系数及由附表3、7查得，值计算列表如下： 表1 图3：弯矩分布图2.在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算无量纲系数及由附表1、5查得，值计算列表如下： 表2 图4：土抗力分布图 （四）验算单桩承载力灌注桩每延米总重：桩底的最大竖向力：单桩容许承载力：单桩桩底最大竖向力小于单桩容许承载力，满足要求。 （五）验算群桩承载力分析题目中受力情况为偏心受压，此种情况，应满足：，满足要求，满足要求 （六）桩身配筋设计及截面承载力复核 最大弯矩截面发生在最大冲刷线以下Z=2.74处，此处设计最大弯矩为，设计最大竖向力 桩内竖向钢筋按配筋率0.4%计算：钢筋面积：现选用12根的HRB335级钢筋，,实际配筋率混凝土保护层厚度取为70mm,则箍筋采用直径为8mm的螺旋箍筋，间距取为250mm,沿竖直方向，每隔2m设置一道加劲箍筋，直径为8mm采用C25号混凝土， 又因为，故桩的计算长度为：长细比，故考虑纵向弯曲对偏心距的影响。取g=0.0.86 , 取0.50116 取0.85 其中：，则 以下采用是算法列表3计算。 由表3可见，当时，与实际的 表3截面承载力复核：满足要求。 （七）桩身裂缝宽度及墩顶纵向水平为验算1.桩身裂缝宽度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）第6.4.5条，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，当按作用短期效应组合计算的截面受拉区最外缘钢筋应力时，可不必验算裂缝宽度。最大裂缝宽度：满足要求。2. 墩顶纵向水平位移验算 桩顶处的纵向位移计算计算桩顶处的纵向水平位移、转角桩顶纵向水平位移：桩顶处转角： 承台顶面位移计算计算承台顶面纵向水平位移 关于承台有：、承台顶面纵向水平位移：承台顶面转角： 墩顶位移计算作用于墩顶的的荷载：水平力：弯矩：关于墩有：计算