铁路桥墩桩基础设计

课程名称：基础工程设计题目： 铁路桥墩桩基础设计 院 系： 土木工程系 专 业： 詹天佑班 年 级： 2009级 姓 名： 白 越 学 号： 指导教师： 西南交通大学峨眉校区 2012 年 12 月课 程 设 计 任 务 书专 业 詹天佑班 姓 名 白越 学 号 开题日期：2012年 12月1日 完成日期：2012 年12月23日题 目 铁路桥墩桩基础设计 一、设计的目的 通过本次课程设计应全面掌握铁路墩台桩基础设计内容与步骤及主要验算内容与方法，了解现行铁路桥涵地基和基础设计规范（TB 10002.5-2005）的有关规定，并初步具备独立进行桩基础设计的能力二、设计的内容及要求151、选定桩的类型、施工方法、桩与承台的连接方式，设计满足工程要求的桩基础2、检算项目（1）单桩承载力（双线、纵向、二孔重载）；（2）群桩承载力（双线、纵向、二孔重载）；（3）单桩桩身内力（双线、纵向、一孔重载）；（4）承台抗弯（双线、纵向、二孔重载）；（5）桩对承台冲切（双线、纵向、二孔重载）；（6）承台抗剪（双线、纵向、二孔重载）。3、设计成果（1）设计说明书；（2）设计计算书；（3）桩的平面及横断面布置图三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日1、 设计资料1、 线路：双线、直线、坡度4、线距5m，双块式2无石渣轨道及双侧1.7m人行道，其重量为44.4kN/m。2、 桥跨： 等跨L=31.1m无渣桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m。梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09。3、建筑材料：支撑垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。4、地质与水文资料墩柱下地层情况及主要物理力学指标如下：地层号岩层名称标 高厚度基本承载力（kPa）容重（kN/m3）内摩擦角（）1-1耕地36.7936.290.56018101-2粉砂（中密）36.2923.3112.9820019.5181-3粗砂（中密）23.31未揭穿40020.522地下水位高程为-50m。5、 标高：承台底+33.31m。6、 桥墩尺寸：如下图（单位：cm)7、 8、承台底外力合计：1、双线、纵向、二孔重载：N=17800.07kN，H=341.5KN，M=4671.75kN.m;2、双线、纵向、一孔重载：N=17334.94kN，H=341.5kn，M=4762.57kN.m2、 拟定尺寸 1、桩身采用C25混凝土。 2、设计桩径采用d=1.25m，选用钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。 3、由设计资料，选用粗砂层为持力层，从承台底面到粉砂层底部深度为33.31m，取桩长l=20m。桩底标高为3.31m，进入持力层10m。 4、估算桩数：（按双线、纵向、二孔重载估算） 因为 ， 桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均 查铁路桥规得，地基的基本承载力， 查铁路桥规得、钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数：各土层的极限承载摩阻力： 粉砂： 粗砂： 取，则估算桩数： 暂取n=8，验算后作必要调整。 5、桩在承台底面的布置查铁路桥规，当时，最外一排桩至承台底板边缘的净距不得小于0.3d（设计桩径）且不得小于0.5m，且钻孔灌注桩中心距不应小于2.5成孔桩径，满足桩间距和和承台边到桩净距的前提下得到桩在承台底面的布置情况，如下图（单位：cm）： 平面图 （单位：cm）：断面图 （单位：m）：三、承台底面形心处的位移计算1、设计荷载：双线、纵向、二孔重载：N=17800.07kN，H=341.5KN，M=4671.75kN.m; 双线、纵向、一孔重载：N=17334.94kN，H=341.5kn，M=4762.57kN.m 2、计算（1）桩的计算宽度： 其中， 其中因此，（2）计算基础变形系数 假定桩为弹性桩，则其计算深度：对于弹性桩，范围内只有粉砂，查表则m的取值。 本设计中取 而，则桩为弹性桩，假设成立。 3、计算单桩桩顶刚度其中， 又，取用4查表有， 4、计算承台底面形心处的位移a，b，（一孔重载） 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、计算局部桩身顶弯矩、水平力及轴向力， 7、计算桩身任意深度y处截面的弯矩及水平抗力无量纲系数及可查表得，值计算列表如下， 00010-14.153-14.1530.20.0.1970.99825.-14.11.0.41.0.3770.98649.-13.35.0.61.0.5290.95969.-13.56.0.82.0.6460.91385.-12.72.12.0.7230.85195.-12.83.1.23.0.7620.774100.-10.89.1.44.0.7650.687100.77192-9.91.1.64.0.7370.59497.-8.88.1.85.0.6850.49990.23368-7.83.25.0.6140.40780.-5.75.2.26.0.5320.3270.-4.5289665.2.47.0.4430.24358.-3.54.2.67.0.3550.17546.76344-2.44.2.88.0.270.1235.56656-1.6983633.868238.0.1930.07625.-1.24.3.510.0.0510.0146.-0.6.411.00000无量纲系数及可查表得，值计算列表如下，水平抗力图也如下 002.4411.6210000.20.2.1181.29110.-0.9.0.41.1.8031.00117.-1.16.0.61.1.5070.7521.-1.20.0.82.1.2240.53723.-1.22.12.0.970.36122.-0.22.1.23.0.7460.21921.-0.20.1.44.0.5520.10818.-0.17.1.64.0.3880.02414.-0.14.1.85.0.254-0.03610.0.11.25.0.147-0.0766.0.7.2.26.0.065-0.0993.0.3.97652.47.0.003-0.110.0.0.2.67.-0.04-0.111-2.0.-1.2.88.-0.069-0.105-4.0.-3.38.-0.087-0.095-6.0.-5.3.510.-0.105-0.057-8.0.-8.411.-0.108-0.015-10.0.-10.4、 桩基检算 1、单桩承载力检算（按双孔重载计算）则桩顶内力：桩身C25混凝土容重 土平均重度桩入土部分同体积土重： 则 其中，故单桩轴向受压承载力满足要求。2、群桩承载力检算（按双孔重载计算）将桩群看作一个实体基础，则实体基础为一台体，台体底面由于内摩擦角（）较顶面放大（如图），底面尺寸： 桩自重：桩侧土重： 故 符合强度要求5、 承台强度检算1、桩顶处的局部受压验算 由于承台的水泥型号是C30，而桩的水泥型号是C25，所以承台的局部 受压不需验算2、承台冲切承载力验算 （1）、柱边冲切求得冲跨比和冲切系数 为自桩短边到最近桩边距离 为自桩长边到最近桩边距离因h=2500mm2000mm,故 则 注: (2)、角桩向上冲切，从角桩内边缘至承台外边缘距， 3、桩对承台的冲剪验算 取承台破坏锥