基础工程课程设计最终稿.doc

中南大学课程设计 题 目 铁路桥墩桩基础课程设计 专 业 土木工程桥梁专业 学生姓名 学 号 指导老师 一、确定基桩几何尺寸及所需桩数1.从地址和地下水位情况选定持力层，这里选8.8m厚的中密粗砂层，按照摩 擦桩初步估算桩数。2.考虑选择较硬土层作为桩端持力层（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，是常用的桩端持力层），根据地质条件，将桩端定在粗砂层。桩端全截面进入持力层的深度，对于砂土不宜小于1.5，取桩的直径d=1m，桩长l=41m，标高为-7.69m处，桩端进入持力层深度为4.18m.3.成桩方式：钻孔灌注桩；钻孔机具为100cm旋转钻机。4估算桩数（按双孔重载估算）：按照公式：其中，N:承台顶面的竖向力；经验系数，桥梁桩基采用 =1.31.8 取1.5。5单桩的轴向受压容许承载力按下试计算： 在桩长范围内，各土层的极限摩阻力和土层厚度： 软塑砂粘土 厚度粉砂 厚度淤泥质砂粘土 厚度 细砂（中密） 厚度 粗砂（中密） 厚度 ，验算后再做调整。二、桩在承台底面的布置及与承台的连接方式1桩在承台地面的布置按行列式型如下图：.承台尺寸采用任务书中所示尺寸。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且不得小于，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于，根据承台尺寸及以上布桩原则，桩的初步分布如下图所示：2桩与承台的连接方式桩与承台的连接方式采用主筋伸入式（适用于钻孔灌注桩），桩身应伸入台0.10.15m，箍筋采用8以上直径的钢筋，主筋采用16以上的钢筋。3、 承台底面形心处位移计算1、设计荷载：承台底外力合计：双线、纵向、二孔重载：N=18629.07kN,H=341.5KN,M=4671.75kN.m;双线、纵向、一孔重载：N=17534.94kN,H=341.5kn,M=4762.57kN.m墩身顶部外力合计： 双线、纵向、一孔重载：H=253.44KN,M=893.16KN.m2、承台底形心处位移的计算桩的计算宽度和变形系数 承台地面下深度为： 。单桩桩顶刚度地基系数：侧摩阻力以扩散角沿着桩向外扩散，得到等效半径 故得：承台刚度系数承台计算宽度：承台底位于软塑砂粘土内，所以承台的地基系数:刚度系数: 因为群桩是对称布置的，所以 ，然后可得承台的位移：利用以上的公式，可计算出不同荷载作用下的位移：1)单孔重载：N=17534.94KN，H=341.5KN，M=4762.57KNm2)双孔重载：N=18629.07KN，H=341.5KN，M=4671.75KNm四、墩身弹性水平位移计算前提：计算风力时，应注意到桥上有车，风荷载强度按其80%计算，并不大于1250pa。1、和纵向风力引起的力矩 给出的基本风荷载为，由于桥上有车，计算风荷载由于墩帽、托盘、基础部分只发生刚性转动，这里将墩身分为等高度的四部分如下图所示: 按纵向水平风力等于风荷载强度与受风面积得乘积得：将所得墩身与各截面弯矩值整理如下表：各截面弯矩M水平力(KN)托盘顶0托盘底12-23-34-4墩底5墩顶水平力152.07532.231292.552052.872813.193573.51墩帽风力H=2.880.875.1913.8422.4731.1139.75托盘风力H=6.2404.8323.5542.2660.9979.71墩身H1-2=11.450017.1151.4485.77120.10H2-3=11.6700017.4552.4887.50H3-4=11.90000017.8053.51H4-5=12.140000018.15墩顶弯矩893.16KNm893.16893.16893.16893.16893.16893.16总计1046.091435.402240.203079.653954.474865.402、计算水平位移各段惯性矩的计算：墩顶水平位移及转角计算表整理如下：单位1-2段1837.803.001.5017.2084405200001.25157x0.000018782-3段2659.933.004.5019.5655008600001.59322x0.00007173-4段3517.063.007.5022.1525670900001.86058x0.00013954-5段4409.933.0010.524.9846395900002.06848x0.00021719总计6.7738 x 0.000447202五、桩基检算1、单桩承载能力检算（双线、纵向、双孔重载）：桩自重：（把桩看作全部在能透水的土层内，所以采用浮重度，桩的容重）桩孔对应的土重：（采用成孔直径1.1m）则,单桩的承载力：知单桩的承载能力满足要求，单桩合格。2、群桩承载能力检算（双线、纵向、双孔重载）： 承台下土体计算范围检算条件：桩的中心间距6d的摩擦桩群桩基础。桩中心间距最小值为3m6d=6m，故应该考虑群桩效应。检算方法：将桩基础看作实体基础。由于摩擦角的影响，力向外扩散变长x,扩散后总面积A,面积矩W实体基础范围内的土重为: 故，群桩承载力满足要求。3、桩在土面处位移检算：6mm，满足要求。4、墩顶的位移检算： ，满足要求。5、桩身截面配筋设计（双线、纵向、双孔重载）利用最不利荷载组合：双线、纵线、单孔、重载桩身弯矩：桩身弯矩计算表azzAmBm49.55Am-13.26BmMz（KNm）00010-13.26-13.260.20.490.1970.9989.76135-13.23348-3.472130.40.980.3770.98618.68035-13.074365.605990.61.470.5290.95926.21195-12.7163413.495610.81.960.6460.91332.0093-12.1063819.9029212.440.7230.85135.82465-11.2842624.540391.22.930.7620.77437.7571-10.2632427.493861.43.420.7650.68737.90575-9.1096228.796131.63.910.7370.59436.51835-7.8764428.641911.84.40.6850.49933.94175-6.6167427.3250124.890.6140.40730.4237-5.3968225.026882.25.380.5320.3226.3606-4.243222.11742.45.870.4430.24321.95065-3.2221818.728472.66.360.3550.17517.59025-2.320515.269752.86.840.270.1213.3785-1.591211.787337.330.1930.0769.56315-1.007768.555393.58.560.0510.0142.52705-0.185642.3414149.7800000桩身最大弯矩和最小轴力桩身弯矩分布图求偏心距e考虑主力+附加力,所以偏心距增大系数:偏心距e ：配筋根据灌注桩构造要求，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60mm，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：，取净保护层厚度，选用一级钢：的螺纹钢筋作为桩的主筋,估算主筋数目: 主筋在桩中的排列形式, 取16根。 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不小于倍的主筋直径，取。主筋应配到处一下处，故主筋在桩中长度为；桩端加密段取5.5m，箍筋采用，不加密段箍筋采用，为增加钢筋笼刚度，顺钢筋笼长度每隔加一道的骨架钢筋。判别大小偏心换算截面面积：换算截面惯性矩，故此桩属于小偏心受压构件, 则桩是全截面受压。截面应力核算小偏心受压构件为全截面受压，故受压区圆心角为，则查表可得：配筋率为：，则： 所以，桩的截面应力满足要求。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=0.95，查表11-3得，按轴心受压构件检算桩的稳定性。所以，桩的稳定性满足要求。桩的抗裂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，所以桩不产生裂缝。表4 单桩材料用量表（名称代码见图纸）钢 筋名 称直径(mm)根 数单根长（cm）总长（m）总重（kg）N118161