基础工程设计说明书

1、设计说明书一、 设计资料1、地址及水文河床土质：从地面（河床）至标高 32.5m 为软塑粘土，以下为密实粗砂，深 度达 30m；河床标高为 40.5m，一般冲刷线标高为 38.5m，最大冲刷线为 35.2m， 常水位 42.5m。2、土质指标 表 1 土质指标类型地基系数 m（KN/m4 ）极限摩阻力 （KPa）内摩擦角容重 （KN/m3 ）软塑粘土8 ×1034020 °12密实粗砂25 ×10312038 °123 、桩、承台尺寸与材料承台尺寸： 7.0m×4.5m×2.0m。拟定采用四根桩，设计直径 1.0m。桩身混 凝土用 2

2、0号，其受压弹性模量 Eh 2.6 10 4 MPa 。4 、荷载情况上部为等跨 25m的预应力梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵桥向荷载为：恒载及一孔活载时：N0 5659.4KNH 0 298.8KN （制动力及风力）M0 3847.7KN ·m（竖直力偏心、制动力 、风力等引起的弯矩） 恒载及二孔活载时：N0 6498.2KN桩（直径 1.0m）自重每延米为：1.02q 15 11.78KN / m（已扣除浮力）4故，作用在承台底面中心的荷载力为：N 5659.4 （7.0 4.5 2.0 25） 7234.4KNH 298.8KNM 3847.7 298.8 2.0 4445.3

3、KN ·m恒载及二孔活载时：N 6498.2 （7.0 4.5 2.0 25） 8073.2KN 。桩基础采用冲抓锥钻孔灌注 桩基础，为摩擦桩。二、单桩容许承载力的确定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，一般冲刷线以下深度 为 h 3。则，1 Nh P 21U li i 当两跨活载时： 8073.2Nh3.3m0A11.784计算 P 时取以下数据： 设 计 桩 径 1.0m桩的1.15 3.61m，A0 k2 (2 h211.78hP550KPa， 212 Nh h3.61 2.72057.178.7

4、8m3)KN)冲抓锥成1220.485m2，412KN / m（2 已扣除浮力）40 (h 2.7) 120 0.705.89直 径 为 1.15m0.70，m0 0.9， 1 40KPa，0.9 0.785 550，桩周长K 2 6.0，2 120KPa 。6.0 12(h 3.3 3)现取所示。h=9m，桩底标高为 26.2m。桩的轴向承载力符合要求。具体见如图图 1 双排桩断面 （ a）纵桥向断面b）横桥向断面、桩顶及最大冲刷线处荷载 Pi、Qi、Mi及P0、Q0、M 0的计算< 一 >、参数计算1 、桩的计算宽度 b1b1 K f0.9 (d1)K0.9 11K1.8K又，

5、 L11.5m; h16m;n2;b0.6故， Kb1L1b10.6h10.60.61.50.60.7670.99 0.7671.382 、桩的变形系数mb15；EIm1h1 m2 2h1h2 h28 103 2.7 25hm2317.25 103 KN /103 2 2.7 1.3 1.342E 0.67EhI d 4640.67 2.6 107 KN40.0491m4/m2317.25 103 1.38 17 0.489m 10.67 2.6 107 0.0491桩在最大冲刷线以下深度h=9m，其计算长度则为：h 0.489 9 4.401 2.5故按弹性桩计算。3、桩顶刚度系数1、2、4

6、值计算l0 3.3m;h 9m;1；d 2；A2420.785m2C0 10m010 2535103 2.5 1053KN /m3按桩中心距计算面积，故取 A042.52 4.91m2113.31112 9 1l0 3h1 0.7852.6 107 2.5 105 4.91AEhC0A058.355 1050.977EI已知：hh 0.4899 4.401 4，取用 4l0l0 0.4893.3 1.614查附表 17、18、19得： xQ 0.262564 ；xm 0.448403； m 1.06318133EIxQ 0.031EI22EIx m 0.107EIEI m 0.520EIb0N

7、7234.4 1851.42n14 0.977EIEIn41mxi24i10.50EI0.977EI 4n240.031EI0.124EIn340.107EI0.429EIn320.429EI2 0.184EI 24、计算承台底面原点O处位移 a0、 b0、m1.252 8.185EI2n 4 1xi H n 3Mi1a8.185EI 298.8 0.429EI 4445.3 5299.66 EI0m220.124EI 8.185EI 0.184 EI 2n2n41xii1n3n 2M n 3Hm22 n 2 n 4 1 xin 3i10.124EI 4445.3 0.429EI 298.8

8、820.80 20.124EI 8.185EI 0.184 EI 2 EI计算作用在每根桩顶上的作用力 Pi、Qi、M i竖向力 Pi1 b0xi0.977EI1851.42EI1.25820.80EI2810.87KN806.33KN水平力 Qi2a030.031EI5299.66 0.107EI 820.80弯矩 M i3a00.520EIEI820.80 0.107EIEI5299.6674.7KNEIEI141.50KN ?m校核nQi74.7298.8KNH 298.8KNxiPi1nM i 2 2810.87806.33 1.25 4141.504445.3KNmM 4445.3K

9、Nmn2 2810.87 806.33 7234.4KNP 7234.4KNnPii1计算最大冲刷线处桩身 弯矩 M 0,水平力 Q0及轴向力 P0M0 M i Qil0141.50 74.7 3.3 105.00KNmQ0 74.7KNP0 2810.87 0.785 3.3 15 2849.73KN四、最大弯矩 M max及最大弯矩位置 Zmax的计算0.489 h 0.489 9 4.401查得附表 13得， Z1.043Z 1.043 2.1320.489查得附表 13得， K m1.972所以， M max M0Km105.001.972 207.06KNmCQM 0 0.489 1

10、05.00 0.687Q0 74.7 0.6870五、桩顶纵向水平位移 验算桩在最大冲刷线处水平 位移 x0 和转角Ax2.44066，Bx1.62100， A-1.62100， B-1.75058x0Q03EIAxxQxm2.644Q0210A EI1.027Ql033EIMl 02M 0 74.72 0 Bx 3 2.440662EI 0.4893 EI3m 2.644mm 6mm 符合规范要求M0BEI310 rad74.70.489 2 EI-1.62100374.7 3.3353 8.588 1052141.50 3.321051.042 102EI桩顶纵向水平位移2 8.588x1

11、8.972.64415.43水平位移容许值 0.5 2510 4 m1052 1.621000.4892 EI1050.489EI -1.750581.042m0.897m1.027 12.3 1.04210 3 15.43mm2.5cm，符合要求。30.897 10 3六、桩身截面配筋的计 算一配筋的计算最大弯矩截面在 Z 2.132处，次处设计最大弯矩 为 M j 207.06KNm设计最大弯矩为 N j 2849.7312.13211.78403.6112.132 2708.36KN22由截面强度的计算公式 ：NjbcRaAr 2b RgsCr2Nje0Mjb RacBr3bs3RgD

12、gr 3取以上两式的临界状态 分析，整理得：RaBrA e0Rg现拟定采用 20号混凝土， I级钢筋，C e0RaDgr11MPa ，Rg240MPa1、计算偏心距增大系数M j 207.06e076.5mm0 N j 2708.39因 h 4.401 4.0，故桩的计算长度 l p 0.53.34.00.4895.740mml 5740长细比 ldp 15070400 5.740 7，可不考虑纵向弯曲对 偏心矩的影响，取 12、计算受压区高度系数e0 1 76.5 76.5mm设g0.9，则rg10002500mmgr 0.90 500 450mmRa Br A e0Rg C e0 Dgr

13、11 B 500 A 76.5240 C 76.5 D 4505500B 841.5A18360C 108000DNub RaAr2b RgC r2cs0.95 111.252A 500 20.951.25240 C 5002090000A 45600000C现采用试算法列表计算（见表 2）： 表 2 受压区高度系数计算表ABCDNu（N）Nj（N）Nu/Nj0.962.58900.4011 2.3359 0.6847 -0.0008835317 10332708 1031.9630.972.61580.3865 2.3690 0.6590 0.0027265761 1032708 1032.

14、1270.982.64240.3717 2.4012 0.6339 0.0073536328 1032708 1032.3360.992.66850.3566 2.4324 0.6094 0.01343537067 10332708 1032.6091.002.6943 03413 2.4627 0.5856 0.0216378061 1032708 1032.976由计算表可见，当 =0.97 时，计算纵向力 Nu与设计值 Nj 之比较为合理， 故取 =0.97 ，=0.002726 为计算值。3 、计算所需纵向钢筋的截面积Agr2 0.002726 500 2 2141mm2现选用 101

15、8，Ag 25.45cm2 ，布置如图 2 所示 混凝土净保护层20c 60 20 50mm 25mm, 纵 向 钢 筋 间 净2 距为 256mm>80m。m由前面的计算结果，e0 76.5mm，450mm，a 60mm，r g4Ag筋率g2d21 、在垂直与弯矩作用平面内4 25.45502g 0.9，实际配0.01296长细比 l p 5.740 7,故纵向弯曲系数 d1。混凝土截面积为 Ah d42785398mm ，实际纵向钢筋面积2，Ag2545mm ，< 二>对截面进行强度复核则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为11NubRa AhRg Agcs11 0.95 1

16、11.25 7030.137KN N j7853982708KN1 240 25451.252、在弯矩作用平面内BRa D gRg e0rARa C RgB 11 D 0.01296 0.9 240500A 11 C 0.01296 2405500B 1327.95D11A 3.110C同样采用试算法可得 ,当 0.98时, e0 78.99mm, 与设计的 e0 76.5mm 很接近 ,故取 0.98为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为Mu bRaBr3bD gr2Rgcs0.950.95 11 0.37173 0.95 2500 3 240 0.6339 0.007353 500 21.2

17、51.25484.07KNm M j207.06KNmNu b RaAr 2b RgC2 rcs0.952112.6424500 21.250.951.256327.73KN N j 2708KN240 2.3690 0.0073535002桩截面符合强度要求。七、承台结构设计计算图 3 桩承台计算图（尺寸单位： cm ）承台（见图 3）的有效高度为：20 3 177cmh0 2001 、承台受冲切验算桩边冲切，计算冲跨比：a0x1000x0.565h01770ya0y250.141 0.2，取 0.2h0177计算冲切系数：80x0.840.841.0980x0.20.565 0.20.84

18、0.840y 0.22.1000.2 0.2取 hp1.0，则：2 0xbca0y0y hca0xhp fth00.565 10.25 2.100 2 1.5 1.0 1100 1.7732371.04KN2810.87KN满足要求。桩向上冲切，c1 c2 150cm； a1x100cm； a1y 25cm，所以，1x0.565；1y0.2，计算冲切系数：0.560.561xx 0.20.7320.565 0.20.560.560.20.21.4000.2hp1.0，所以：1x c2a1y21y c1a1xhp f th0h00.7321.500.1251.4001.50 0.5 1.0 11001.777767.56KN 满足要求。 3、抗剪承载力计算ax 100cm， a y2810.87KN25cm，所以，177cn，剪切承载力截面高度axh0 影响系数hs1001771.0。0.565，ayh02