墩台与基础课程设计

学 号 墩台与基础课程设计 设计说明书 桩柱式桥墩钻孔灌注摩擦桩及端承桩设计（公路-II级，净7+21.0m，跨径L=16m） 起止日期： 2013 年 12 月 30 日 至 2014 年 1 月 8 日学生姓名班级成绩指导教师 土木工程学院2014年 1 月 6 日目录第一部分 摩擦桩设计2一、设计资料2二、荷载计算2三、桩长计算6四、桩的内力计算6五、桩顶水平位移计算9六、桩身配筋计算10第二部分 端承桩设计13一、设计资料13二、荷载计算13三、单桩承载力的计算17四、桩身内力计算18五、嵌固深度计算20六、桩顶水平位移计算20七、桩身配筋计算21参考文献24第一部分 摩擦桩设计一、设计资料1. 设计标准以及上部构造设计荷载：公路 级；桥面净宽：净7+21.0m；标准跨径: Lk=16m，梁长 15.96m，计算跨径 15.5m；上部构造：装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥设计。2水文地质条件各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。3材料钢筋：盖梁主筋用 HRB335 钢筋，其他均用 R235 钢筋；混凝土盖梁、墩柱用 C30，系梁及钻孔灌注桩用 C25。4桥墩尺寸二、荷载计算1.一孔主梁恒载主梁集度（KN/m）梁长（m）自重（KN）1（4）21.0615.96326.432（3）22.0215.96341.31合计667.742. 其他恒载计算盖梁自重：墩身自重：系梁自重：3.单根桩顶承受的恒载(二)活载计算1.顺桥向活载计算 单孔单列汽车 单孔双列车 双孔单列汽车双孔双列车单孔单侧人群 双侧人群双孔单侧双孔双侧 双孔荷载对墩柱产生最大竖向力，单孔荷载产生墩柱最大弯矩2. 双柱反力横向分布计算 汽车荷载如图所示汽车单列非对称布载 汽车双列非对称 人群单侧非对称布载 人群双侧对称布载 3活载计算汽车及人群双孔布载产生最大支反力，即产生最大墩柱垂直力编号荷载情况最大垂直反力（KN）最小垂直反力（KN）1横向分布横向分布2汽车荷载单列车0.957356.850.04316.033双列车0.620462.380.38283.394人群荷载单侧行人1.3765.35-0.37-17.6495双侧行人0.547.70.547.7汽车及人群单孔布载产生的最大偏心矩，即产生的最大墩柱底弯矩布载情况水平力H竖向力B垂直力1号墩柱底弯矩1号墩柱底弯矩单孔单列228.030.9570.043281.5112.6570.383.16单孔双列456.060.6200.38364.76223.5691.1955.89单孔单侧人群23.851.37-0.3732.68-8.8258.169-2.206单孔双侧人群47.70.50.523.8523.855.9635.963制动力45 力臂267.75267.75盖梁风力1.1255.855.85墩柱风力1.052.3362.336以上力的单位均为 kN，弯矩的单位为 kNm, 制动力、盖梁风力、墩柱风力分别乘各自相应的力臂，人群产生的反力不计冲击系数。其中冲击系数，表中 0.25 为支座中心到墩柱中心的距离，从桥梁工程设计资料中查得。三、桩长计算由于河床为多层土质，需要通过试算确定桩长。四、桩的内力计算1. 桩的计算宽度2. 桩的变形系数当基础侧面地面或局部冲刷线以下深度内有三层土时，将三层土的比例系数换算成一个m值按弹性计算3作用在局部冲刷线处的H0，M0计算4. 单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生的变位计算 取ah=45. 局部冲刷线处变位计算：6. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算： Z0.20.56 -0.00133-0.000130.999990.2585.360.41.23-0.01067-0.002130.999740.39998600.970.61.69 -0.036-0.01080.998060.59974605.520.82.25 -0.08532-0.034120.991810.79854595.461.02.82 -0.16652-0.083290.975010.99445570.941.43.94 -0.45515-0.319330.865731.35821485.861.85.07 -0.95564-0.867150.529971.61162373.202.26.20 -1.69334-1.90567-0.270871.57538259.522.67.32 -2.62126-3.59987-1.877340.91679166.473.08.45-3.54058-5.99979-4.68788-0.89126106.613.59.86 -3.91921-9.54367-10.3404-5.8540281.054.011.27 -1.61428-11.73068-17.9186-15.075591.78桩身弯矩图从表中知7. 对最大弯矩修正 修正后的最大弯矩五、桩顶水平位移计算水平位移容许值为，符合要求。六、桩身配筋计算 1Mmax对应的轴向力组合设计值为2. 按偏心受压构件进行配筋计算、主筋采用HRB335级钢筋。配筋率ABCDNu0.200.32440.2628-1.52961.4216-0.00166.0430.210.34810.2787-1.46761.4623-0.00172.0140.24 0.42190.3259-1.29111.5697-0.00186.5860.29 0.55260.4011-1.01941.7086-0.00196.6690.40 8.86670.5414-0.47491.8801-0.00146.3880.50 1.17350.627101.90810.750.70 1.81020.65231.12941.44020.0205.940.90 2.42150.48282.01810.8704-0.1009-.241.00 2.69430.34132.30820.6692-0.0677-.458当=0.21时，Nu大于设计值Nd时的即为装的纵向配筋率故取主筋选用16根公称直径为 25 的 HRB335 钢筋实际配筋率箍筋采用螺旋箍筋 R235 级，直径 8mm,螺旋筋的间距S=200mmABCD0.210.34810.2787-1.46761.46231.94680.30.57980.4155-0.96751.73130.74650.51.17350.627101.90180.506970.591.45890.66350.44851.80520.40410.61.49080.66510.50211.78560.39820.651.65080.66510.8081.63430.34560.671.71470.66150.9431.55340.321870.701.81020.65231.12941.44020.2942当时，与设计值接近，取该计算第二部分 端承桩设计一、设计资料1. 设计标准以及上部构造设计荷载：公路 级；桥面净宽：净7+21.0m；标准跨径: Lk=16m，梁长 15.96m，计算跨径 15.5m；上部构造：装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥设计。2水文地质条件各土层地质情况及有关钻孔灌注桩桩基设计参数见附表一。3材料钢筋：盖梁主筋用 HRB335 钢筋，其他均用 R235 钢筋；混凝土盖梁、墩柱用 C30，系梁及钻孔灌注桩用 C25。4桥墩尺寸二、荷载计算1.一孔主梁恒载主梁集度（KN/m）梁长（m）自重（KN）1（4）21.0615.96326.432（3）22.0215.96341.31合计667.743. 其他恒载计算盖梁自重：墩身自重：系梁自重：4.单根桩顶承受的恒载(二)活载计算1.顺桥向活载计算 单孔单列汽车 单孔双列车 双孔单列汽车双孔双列车单孔单侧人群 双侧人群双孔单侧双孔双侧 双孔荷载对墩柱产生最大竖向力，单孔荷载产生墩柱最大弯矩3. 双柱反力横向分布计算 汽车荷载如图所示汽车单列非对称布载 汽车双列非对称 人群单侧非对称布载 人群双侧对称布载 4.活载计算 汽车及人群双孔布载产生最大支反力，即产生最大墩柱垂直力编号荷载情况最大垂直反力（KN）最小垂直反力（KN）1横向分布横向分布2汽车荷载单列车0.957356.850.04316.033双列车0.620462.380.38283.394人群荷载单侧行人1.3765.35-0.37-17.6495双侧行人0.547.70.547.7 车及人群单孔布载产生的最大偏心矩，即产生的最大墩柱底弯矩。布载情况水平力H竖向力B垂直力1号墩柱底弯矩1号墩柱底弯矩单孔单列228.030.9570.043281.5112.6570.383.16单孔双列456.060.6200.38364.76223.5691.1955.89单孔单侧人群23.851.37-0.3732.68-8.8258.169-2.206单孔双侧人群47.70.50.523.8523.855.9635.963制动力45 力臂267.75267.75盖梁风力1.1255.855.85墩柱风力1.052.3362.336以上力的单位均为 kN，弯矩的单位为 kNm, 制动力、盖梁风力、墩柱风力分别乘各自相应的力臂，人群产生的反力不计冲击系数。其中冲击系数，表中 0.25 为支座中心到墩柱中心的距离，从桥梁工程设计资料中查得。三、单桩承载力的计算钻孔灌注桩直径为1.40m，用C25混凝土，HRB335级钢筋，灌注桩按m法计算。桩身混凝土受压弹性模量。桩长计算由于端承桩必须打在持力层上，初步确定该土层为持力层，所以拟定桩长为14.9m，则：四、桩身内力计算1. 桩的计算宽度2.当地基侧面或局部冲刷线以下深度内有四层土，物性很相近，按规范选取2. 桩的变形系数 2.5，可按弹性桩计算。3. 作用在局部冲刷线出的,计算为局部冲刷线的基本组合值：4. 单位“力”作用在局部冲刷线处的，桩柱在该处产生的变位计算4，取。 5. 局部冲刷线处变位计算 6. 局部冲刷线以下深度各截面内力计算Z0.20.40 -0.00133-0.000130.999990.2604.22750.40.80 -0.01067-0.002130.999740.39998614.1310.61.60 -0.036-0.01080.998060.59974612.1450.82.01 -0.08532-0.034120.991810.79854596.31771.02.41 -0.16652-0.083290.975010.99445566.84861.43.21 -0.45515-0.319330.865731.35821474.14631.83.61 -0.95564-0.867150.529971.61162355.66482.24.02 -1.69334-1.90567-0.270871.57538235.73382.64.82 -2.62126-3.59987-1.877340.91679133.53543.06.02 -3.54058-5.99979-4.68788-0.8912659.90073.57.23 -3.91921-9.54367-10.3404-5.8540211.74934.08.03 -1.61428-11.73068-17.9186-15.07555.桩身弯矩图从表中知7. 对最大弯矩修正由于在局部冲刷线以下深度内有四层土，物性很相近，视为一层土。修正系数为最大修正系数计算式如下：五、嵌固深度计算 取得弯矩计算0.5按构造要求桩底深入岩石层厚度0.5m。六、桩顶水平位移计算式中：，水平位移允许值，符合要求。七、桩身配筋计算 对应的轴向力组合设计值：2. 按偏心受压构件进行配筋计算截面设计： 偏心距： 偏心增大系数：主筋采用HRB335级钢筋。配筋率ABCDNu0.200.32440.2628-1.52961.4216-0.002080.210.34810.2787-1.46761.4623-0.002160.24 0.42190.3259-1.29111.5697-0.002370.29 0.55260.4011-1.01941.7086-0.00260.40 8.86670.5414-0.47491.88010.0.50 1.17350.627101.9081-0.001110.70 1.81020.65231.12941.44020.0.90 2.42150.48282.01810.8704-0.12571-2.1E+071.00 2.69430.34132.30820.6692-0.07354-当=0.20时，Nu大于设计值Nd时的即为装的纵向配筋率故取主筋选用16根公称直径为 25 的 HRB335 钢筋实际配筋率箍筋采用螺旋箍筋 R235 级，直径 8mm,螺旋筋的间距S=200mmABCD0.210.34810.2787-1.46761.46231.94680.30.57980.4155-0.96751.73130.74650.51.17350.627101.90180.506970.591.45890.66350.44851.80520.40410.61.49080.66510.50211.78560.39820.641.61880.66610.73731.67630.35260.65 1.65080