桩基础课程设计

1、目目 录录1.设计资料设计资料 地质及水文 河床土质： 水文 土质指标 桥墩、桩、承台尺寸与材料 荷载情况 单桩容许承载力的确定及验算单桩容许承载力的确定及验算 桩顶及最大冲刷线处荷载桩顶及最大冲刷线处荷载 pi、qi、mi 及及 p0、q0、m0 的计的计算算 桩的计算宽度b1 桩的变形系数 桩顶刚度系数 1、2、3、4 值计算 计算承台底面原点 0 处位移0a、0b、0 计算作用在每根桩顶上的作用力ip、iq、im 计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力0q，及轴向0m力0p 最大弯矩最大弯矩maxm及最大弯矩位置及最大弯矩位置maxmz的计算的计算 桩在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算桩在

2、最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算 桩顶纵向水平位移验算桩顶纵向水平位移验算 桩身截面配筋计算桩身截面配筋计算 计算偏心距增大系数 计算受压区高度系数 计算所需纵向钢筋的截面积 对截面进行强度复核 在垂直与弯矩作用平面内 在弯矩作用面内 佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸1承台结构设计计承台结构设计计算算 桩顶处局部受压验算 桩对承台的冲剪验算 承台受弯、抗剪承载力计算 群桩基础验群桩基础验算算 群桩基础承载力验算 参考文参考文献献 1 计资料计资料1.1.地质及水文地质及水文1.1.1.河床土质：河床土质：地基土为灰色淤泥质粘土，地基土容许承载力=200 kpa。01

3、.1.2.水文：水文：地面（河床）标高为-2.00 m，高水位 3.80m ，低水位 2.00m ，最大冲刷线标高为-4.00m ，一般冲刷线标高为-2.00m 。1.2.土质指标土质指标类型地基系数m（kn/m4）极限摩阻力（kpa）内摩擦角 重度（kn/m3）内聚力（kpa）淤泥质粘土3000351617.9121.3.桥墩、桩、承台尺寸与材料桥墩、桩、承台尺寸与材料桥墩横向宽为 8.10m；纵向宽为 1.60m 墩顶标高为 7.028m；墩身高为 3.80m。规范规定：钻（挖）孔灌注的摩擦桩中心距不得小于 2.5 倍成孔直径，所以取：承台尺寸：9.5m4.5m2.0m。（1）拟定采用八根

4、桩，设计直径为 1.0m。（2）桩身及承台混凝土用 c25 号，其受压弹性模量 eh =2.9107kpa。受弯弹性模量 e =1.93107kpa佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸2（3）平面布置图如下图 1 所示：平面布置图如下图 1 所示： 图 1 平面布置图(单位:厘米)1.4.荷载情况荷载情况a)上部为等跨 30m 的预应力钢筋混凝土简支梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵横桥向荷载为：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7880420.53019横向6100228.8770分析说明：由于纵

5、向荷载比横向荷载大，出于安全角度考虑，荷载为纵向控制设计。b)桩（直径 1.2m）自重每延米为 (已扣除浮力)knq78.11154)0.1 (21knq63.19254)0 . 1 (22c)故,作用在承台底面中心的荷载力为: n=7880+(2.04.59.525)= 10017.5 kn h=420.5 kn m=3019+420.52.0=3860 knm d)则拟定桩基础采用正循环旋转钻换浆法,为摩擦桩。2 桩容许承载力的确定及验桩容许承载力的确定及验 根据公路桥涵地基与基础设计规范中确定单桩容许承载力的经验公式初步反算桩 的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为 h，一般冲刷线以下深

6、度为 h3，则：佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸3nh=p=u +m0 a0+k22(h-3)21iil hhnh89. 577.131378.112178.114228. 185 .10017 计算p时取以下数据： 桩的设计桩径为 1.0m ，旋转钻成孔直径为 1.04m，u=1.04=3.27m， a=1.042/4=0.849,=0.70, m0=0.8, k2=1.5, 0=200kpa, =35 kpa。 32/9 .17mknp=3.27h35+ 0.70.80.849200 +211.517.9(h+2-3) = nh = 1313.77+ 5.89h所以

7、，则解方程得：h=19.2m现取 h=20m，桩底标高为-24m，桩的轴向承载力符合要求。具体见如下图 2 所示佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸4 图 2 双排桩断面图 (单位:厘米)（a）横桥断面图 （b）纵桥断面图3 及最大冲刷线处荷载及最大冲刷线处荷载 pi、qi、mi及及 p0、q0、m0的计算的计算3.1.桩的计算宽度桩的计算宽度 b1b1=kfk0kd kf=0.9 k0=1+1/d=2.0 d=1.0kdkddb8 . 119 . 01 又 ； ； n=2 ； =0.611.5lmmdh0 . 6) 1(31b 又有=1.5 2.5)hh故按弹性桩计算3.

8、3.桩顶刚度系数桩顶刚度系数 1、2、3、4值计算值计算l0=5.228m h=20m =1/2 (钻孔桩) a=0.78542d2mh=20m 3400/106203000mknhmc220032.11416tan2020 . 1ma按桩中心距计算面积，a0=222.54.914m所以 2091. 4ma eiacaehl258. 010246. 091. 41061109 . 2785. 02021228. 51161470001 又已知：=0.3420=6.8 大于 4，所以取 4hh=0.345.228=1.77800ll由和查附表 17、18、19，并用双内插法得:(，取 4) h0

9、lh7.1854=0.23215 ; =0.41505 ; =1.02582qmmeieiq00912. 032eieim0480. 023eieim349. 043.4.计算承台底面原点计算承台底面原点 0 处位移处位移、0a0b00beieinn44.4853258. 085 .100171eieieiinnix017. 625. 18258. 0349. 0821214佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸6eieieieieieininnmnhinaeieineieineieinninixx26.13753)(1475. 0017. 60730. 03860384.

10、05 .420017. 6)(1475. 0)384. 0()(384. 0048. 080730. 000912. 08223212142312140222332eieieieieieininnhnmnnnix33.1519)(1475. 0017. 60730. 05 .420384. 038600730. 0)(223121423203.5.计算作用在每根桩顶上的作用力计算作用在每根桩顶上的作用力、ipiqim knkneieieibpii20.76017.174233.151925. 144.4853258. 0001水平力： kneieieieiaqi50.5233.1519048.

11、 026.1375300912. 00302 弯矩： kneieieieiami91.12926.137530480. 033.1519349. 00304 校核： 校核正确knhnqi5 .42000.42050.528 )91.129(825. 1)20.76217.1742(41iiniinmpx 校核正确mknmmkn386057.3860 mknpmknnpnii.5 .10017.48.10017)20.76217.1742(41佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸7 校核正确3.6.计算最大冲刷线处桩身弯矩计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力，水平力，及轴向力，及

12、轴向力0m0q0p knpknqmknlqmmii73.180315228. 5785. 017.174250.5256.144228. 550.5291.12900004 大弯矩大弯矩及最大弯矩位置及最大弯矩位置的计算的计算maxmmaxmz由得：0zq 936. 050.5256.14434. 000qmcq由 及查附表 13 得：936. 0qc8 . 6h973. 0maxz 86. 234. 0973. 0maxz651. 1mkmknmkmmmac.67.23856.144651. 10 34. 048 . 6hmmzbmaqm00无量纲系数及由附表 3、7 查得，值计算列表如下，

13、mambzm弯矩分布图弯矩分布图: :佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸85 在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算20021zxxxq zam zbbb无量纲系数及由附表 1、5 查得，值计算列表如下xaxbzx土抗力分布图土抗力分布图: :佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸9 6 顶纵向水平位移验算顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷处水平位移和转角0 x0由 =0.3420=6.8 查附表 1，2，5，6 得0zhh 44066. 2xa62100. 1a62100. 1xb75058. 1b mmmmmbeim

14、aeiqxxx654. 51054. 562100. 10491. 010943. 134. 056.14444066. 20491. 010943. 134. 050.523727320300满足要求 meilqxradbeimaeiqq3733037102020010621. 20491. 010943. 13228. 550.52310552. 1)75058. 1(0491. 010943. 134. 056.144)62100. 1(0491. 010943. 134. 050.52meimlxmknmm3722010861. 10491. 010943. 12228. 591.12

15、9291.129佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸10所以，桩顶纵向水平位移 xxlxxmq0001 mm41.1410861. 110621. 2228. 510552. 11054. 53333水平位移容许值0.50.53027.4lmm 符合要求mmmmx4 .2741.1417 桩身截面配筋计算桩身截面配筋计算及其承载力复合及其承载力复合7.1.计算偏心距增大系数计算偏心距增大系数最大弯矩截面发生在最大冲刷线以下 z=2.86处，此处设计最大弯矩为m，设计最大竖向力mknmj67.238 knnj13.165786. 204. 1355 . 078.1186. 2

16、5 . 073.1803现拟定采用 c25 号混凝土，hrb335 级钢筋， mpafcd5 .11mpafsd280 mnmejj14. 013.165767.2380 又因为，故桩的计算长度为：0 . 428. 6hmllp5 . 8)34. 00 . 4228. 5(5 . 0)0 . 4(5 . 00长细比，故考虑纵向弯曲对偏心距的影响。mdlp75 . 8取 g=0.87 mmrg43550087. 09355004350grrd佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸11 所以取 0.6040 . 1604. 09351407 . 22 . 07 . 22 . 00

17、01de 所以取 1.00 . 1065. 11000850001. 015. 101. 015. 12dlp024. 10 . 1604. 010008500935/140140011/1400112212000hlhemme36.143140024. 107.2 计算受压区高度系数计算受压区高度系数 dcabdcabdgreceabrffsdcd1218008 .4014064.1648575050087. 036.14336.1435002805 .1100cacafrcfarnsdcdu722210728750002805005 .115002以下采用试算法列表计算，各系数查结构设计原

18、理附表 1-11 由计算表可见不存在使得 nu 与设计值 n 相近。所以应该按构造进行配筋设计。7.3 计算所需纵向钢筋的截面积计算所需纵向钢筋的截面积取最小配筋率005. 0所以 223925mmras选用 201424396mmas%5 . 0%56. 0100014. 343964422das佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸12箍筋选用10取 g=0.87 mmrg43550087. 0mmrragg65混凝土净保护层厚度 ，符合规范要求mmmmc505521065 布置如图 3 所示图 3 钢筋布置示意图（尺寸单位：除钢筋为毫米外其余为厘米）纵向钢筋间距为：符合

19、规范要求mmmm801727 .221443527.4 进行强度复核进行强度复核由前面的计算结果， ， mme36.1430mmas65mmrg43587. 0g7.4.1 在垂直于弯矩在垂直于弯矩作用平面内作用平面内长细比，查结构设计原理附表 1-10 有稳定系数75 . 80dl98. 0混凝土截面面积，227850004mmdah实际纵向钢筋面积24396mmas则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸13knnjknnafafssdccdun13.165789.90471089.904743962807850005 .1198. 09

20、. 09 . 037.4.2 在弯矩作用平面内在弯矩作用平面内 cadbcadbrfcafgfdbfesdcdsdcd568. 15 .1108.68257505002800056. 05 .1128087. 00056. 05 .11)(0以下采用试算法列表计算，各系数查附表得：由计算表可见，当时，与设计的很接近，故82. 0216.1440e36.1430e取为计算值。82. 0在弯矩作用平面内的承载力为： knnjknnfrcfarnusdcd13.165778.69551078.69552805000056. 07228. 15 .115001845. 232222mknmkndbjs

21、dcdurfrfm67.23823.8225000056. 00633. 12805005717. 05 .112323即桩截面符合要求。 佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸148 承台结构设计计算承台结构设计计算 图 4 桩承台计算图（尺寸单位：厘米）桩与承台的连接采用桩顶主筋伸入承台的方法，伸入长度为 1.2m，承台底部桩顶平面上设置一层钢筋网，具体如上图。8.1.桩顶处局部受压验算桩顶处局部受压验算01.0 1.0 1.2 1803.732164.48jssiippkn 3.1420.7850.785175001.54/2 0.785 17500 1.54cjamj

22、camarkpaar 17840.09jknp满足要求佛山科学技术学院课程设计用纸佛山科学技术学院课程设计用纸158.2.8.2. 桩对承台的冲剪验算桩对承台的冲剪验算(取桩身伸入承台长度为 0.15m)001232031.851.02 1.85 tan351.07.2075224.2 10/2164.481.540.111.857.2075 4.2 10mjjjmjmjtmuuumrkn mptmu r 抗剪承载力满足要求。8.3.承台抗弯、抗剪承载力计算承台抗弯、抗剪承载力计算 由于墩在水平面上的投影与桩有接触，所以承台的抗剪及抗弯强度满 足要求。9 桩基础验算桩基础验算9.1.群桩基础承载力验算群桩基础承载力验算桩距=2.