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基础工程课程设计参考文献10基础工程课程设计附件 101.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。河面常水位标高25.000m,河床标高为22.000m, 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Y比例系数m推荐容许承 载力极限摩阻 力Ti1淤泥质土2.5m软塑16.2 kN/m34 MN/m450 kPa20 kPa2粉质粘土3.6m灰黄色，可塑18.1kN/m314 MN/m4100 kPa45 kPa3细砂2.8m灰色，中密18.8kN/m325MN/m4160 kPa60kPa4粉砂3.7m灰色，中密18.5kN/m316MN/m4220 kPa50 kPa5碎石50m黄色，密实20.0kN/m380 MN/m4450 kPa200 kPa2、设计荷载（未考虑荷载分项系数）：1 ）恒载桥面自重：N=1500kN+6x20kN=1620kN；箱梁自重：N2=6000kN+6x40kN=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=3334.3 kNm；两跨活载反力：N5=5030.04kN+6x50kN=5330.4kN；3）水平力制动力：H=30.0kN，对承台顶力矩6.5m；风力：H2=2.7 kN,对承台顶力矩4.75m3、主要材料承台采用C30混凝土，重度Y=25kN/m3、Y15kN/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Yso=1.1，荷载组合系数申=1.0，恒载分项系数Yg=12，活载分项系数Yq=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=5x8x2x25=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d二1.0m，钻孔灌注桩；钻孔机具为100cm旋转钻机。桩数n设计为 6个,p为经验系数，取1.1。当d 1m时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于0.3d 且不得小于0.5m，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于3d，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 R L1a63 确定桩长1。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b = UY q 1 + A q。其中：A d2 0.785m2 （A按设计桩径计算）， a 2 i i p r4U二兀x （1.0 + 0.05）二3.299m （U按成孔桩径计算，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大3050mm，取50mm）， q为钻孔灌注桩极限摩阻力，由表1-1可查得。碎石q = 450KPa。 ir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：Ir Lax3.299x(20x2.5+45x3.6+60x2.8+50x3.7+200xa)+0.785x450 二 3177.6kN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桩的计算宽度耳和变形系数。由b = kk (d +1)，对于圆截面桩：k = 0.9，取h = 3(d +1) = 6m，与水平力作用1 f f 1方向相互平行的平面内桩间净距为：L = 3m 0.6h = 3.6m，取k二1.0。11计算得 b = 1.0 x 0.9 x(L +1)= 1.8m1兀.d 4 兀X 14 又由 I = 一 = 0.0491m4。由 C30 混凝土E = 3.00x 107Pa，可得其受6464c挠刚度 EI = 0.8E I = 0.8 x 3.00 x 107 x 0.0491 = 1.1781x 106kN/m4。h假定为弹性桩，承台底面下深度为h = 2(d +1) = 2x(1.05 +1)= 4.1m内的土种，由m表1-1可知为淤泥质土和粉质粘土，由表1-1,取m = 4000KN/m4, m = 14000KN/m4 ；12且h = 1.2m，h = 4.1 -1.2 = 2.9m ；由等效面积法换算地基系数m得 12m h2 + m(2h + h ) h 4000x 1.22 +14000x (2x 1.2 + 2.9) x 2.9AT /m =- a + a 2 = 13413.37kN / m 4h24.12mmb 113413.37x 1.8 门则基础变形系数：:=：肓=5 1.1781 x 106 = 0.45772计算桩顶刚度系数PPP、Phh、P和P 。MH MM桩的换算入土深度：Ql = 0.4577 x 20 = 9.1m 2.5m，假设成立，按弹性桩计算。设计桩为钻孔灌注桩，所以“ 0.5，且防2m，1 = 20m。兀 14EA = E A = 3.00 x 107 x -= 2.3562 x 10? KN。h4由上知 m = 13413.37 kN；m4。c 二 ml 二 13413.37 x 20 二 2.6 x 105 KN m30 028。d = d + 2l tan 0=5.911m 4m，取 d = 4m028=1 + 2 x 20 x tan - 44兀d 2兀.42= 亠=12.566m2。44pPP1l +10 + EA c A002+0.5x20+2.3562 x 1072.6 x 105 x 12.566二 1.011 X 106 kN m=0.686EI。l =al = 0.4577x2=0.9154, l = al = 0.41043x 41 = 16.827 4.0m，取 4m。 00杳基础工程表 6-15 得：x 二 0.43157, x 二 0.60746,申 二 1.21858。Q M M则：p=a3EIx = 0.45773 xEIx0.43157 = 0.0413EIHH Qp= a2EIx = 0.45772 x EI x 0.60746 = 0.1272EIMH Mp=aEIp = 0.4577 x EI x 1.21858 = 0.5577EIMM M3承台底面形心处位移a0、co、卩0 （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=3334.3kNm可计算得，np +p YMM PPi=1x 2=6x0.5577EI+0.686EIx6x1.25x1.25=9.78EI,inpHH=6x0.0413EI=0.2418EI，npMH=6x0.1272EI=0.7632EI，n2p2=0.582(EI) 2。MH可计算得工N 19065.44729.2c =0 np6x0.686EI EIPP(np +p 迓x2)H + npMM PP iMHa =i=10/yc0.2418EIX9.78EI-0.582(EI)2np (np+p yx2)-np 2r 丿HH MM PP iMHi=1np M + np HP =HHMHnp (np+p yx2)-n2p 2HH MM PP iMH=9.78EI x 30+0.7632EI x 3334.3 = 1591.78EI=0.2418EI x 3334.3 + 0.7632EI x 30 = 465.021.783(EI)2EIi=14.计算作用在每根桩顶上的作用力 P、Q、M 。i i i4729.2 465.02竖向力 P 二 P (c + x P )二 0.686EI(土 1.25x)=3642.99 2845.48 kNi PP 0 i 0EIEI1591.78465.02Q 二p a -p 卩二 0.0413 EI x- 0.1272EI二 6.58kN水平力 i HH 0 MH 0EIEI465.021591.78弯矩 M 二 p P -p a 二 0.5577 EI x- 0.1272EI x二 56.87kNi MM 0 MH 0EIEI5. 计算局部冲刷线处桩身水平力、轴向力和弯矩P、Q、M。0 0 0M 二M + QI 二56.87 + 6.58x2二70.03kN0 i i 0Q 二 6.58kN0P 二 3642.99 + 0.785 x 2 x 25 二 3682.24kN0三桩顶水平位移计算计算桩在局部冲刷线处水平位移x和转角9。 00由z=0,查表得A = 2.441，x所以计算得：B 二 1.621，A =-1.621, B =-1.751x99Q0 A + 气 B a 3 EI x a 2 EI x6.580.0959 x 1.1781x 106x2.441+70.030.2094 x 1.1781 x 106x1.621= 0.0006mQM9 = i A +4 B0 a 2EI 9 aEI 9= -0.00026rad35.70.2094 x 1.1781x 106x (-1.621) +6.580.4577 x 1.1781x 106x (-1.751)四桩身截面配筋计算1. 计算桩身最大弯矩及位置