西南交大桥梁基础工程课程设计说明书

1、桥梁基础工程课程设计某铁路桥梁18号桥墩基础设计计算说明书指导老师：于志强第1章概述1.1 工程概况和设计任务该桥梁系某I级铁路干线上的特大桥（单线），线路位于直线平坡地段。该地区地震设防烈度为VI度，不考虑地震设防问题。桥梁及桥墩部分的设计已经完成，桥跨由38孔32m后张法预应力混凝土梁【图号：专桥（01）2051】组成，该梁全长32.6m，梁高2.65m，跨中腹板厚度0.18m，下翼缘梁端宽0.88m，上翼缘宽1.92m，为分片式T梁，两片梁腹板中心距为2.0m，桥梁跨中纵断面示意如图11所示。每孔梁的理论重量为2276kN，梁上设双侧人行道，其重量与线路上部建筑重量为35.5kN/m。梁

2、缝10cm，桥墩支承垫石顶面高程1178.12m，轨底高程1181.25m，全桥总布置见图12。图11桥梁跨中纵断面示意图图12全桥总布置图桥墩采用圆端形桥墩【图号：叁桥（2005）4203】和空心桥墩【图号：叁桥（2005）4205】2种，其中1#6#、33#37#采用圆端形桥墩，7#32#采用空心桥墩。圆端形桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土。空心桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，空心桥墩构造图见图14。桥梁支座采用SQMZ型铸钢支座【图号：通桥（2006）8057】，支座铰中心至支承垫石顶面的距

3、离为40cm。本人承担第18号桥墩基础的设计与检算，桥墩为空心桥墩，地面高程为1124.84m。图13 18号桥墩钻孔柱状图图14空心桥墩构造图1.2 工程地质和水文地质资料本段线路通过构造剥蚀低中山区、河谷阶地、河流峡谷区等地貌单元，大部分穿行山前缓坡，地形起伏大，海拔在10001500m，地形起伏大，相对高差100200m，山顶覆盖新黄土或风积砂，沟谷发育。根据岩土工程勘察报告，大桥地层自上而下依次为新黄土、白垩系泥岩夹砂岩，河谷处主要为冲积砂及砾石土，各桥位的地层分布详见钻孔柱状图（图13为18号桥墩所在图）。各地层的主要物理、力学参数见表11。场地勘察未发现滑坡、岩溶、断层、破碎带等不

4、良地质现象。本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，局部地段有泉水出露。按其赋存条件可分基岩裂隙水、第四系孔隙潜水。地下水主要靠大气降水补给，局部受地表水补给。其排泄路径主要为蒸发。地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。地表河流为常年流水，设计频率水位1122.60m，设计流速1.8m/s，常水位1121.50m，流速1.2m/s，一般冲刷线1119.50m，局部冲刷线1118.30m。该桥所在地区的基本风压为800Pa。表11地层的主要物理、力学参数注：W4泥岩为全风化泥岩，相关的参数按照黏性土取值，W3泥岩和W3砂岩为强风化泥岩和强风化砂岩，相关的参数按照碎石土取值

5、，W2泥岩和W2砂岩为微风化泥岩和微风化砂岩。新黄土不需要考虑湿陷性。1.3 设计依据（1）铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）（2）铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）（3）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）（4）铁道第三勘察设计院编铁路工程设计技术手册桥涵地基和基础（5）西南交通大学岩土工程系编桥梁基础工程（6）桥梁基础工程课程设计指导书第2章方案设计2.1 初步设计地基持力层的选择地基持力层的确定需要在各土层中找一个埋得较浅、压缩性较低、强度较高的土层作为持力层。根据18号桥墩地质资料，第一层新黄土结构疏松、

6、压缩性较低，承载力较差，第四层W3泥岩承载力高，承载力高，满足最小埋置深度，故选其为持力层。2.1.2 基础尺寸拟定墩身高H=1178.12-1124.84-0.35-0.05=52.88m，基础顶部标高取至地表1124.84m，基础底部标高1122.84m。空心桥墩底面尺寸l=6.4+2×52.8845=8.75b=3.6+2×52.8845=5.952.2荷载计算2.2.1 主力计算1.恒载（1）由桥跨传来的恒载压力等跨梁的桥墩，桥跨通过桥墩传至基底的恒载压力N1为单孔梁重及左右孔梁跨中间的梁上线路设备、人行道的重量，即N1=2276+35.5×32.6+0.

7、1=3436.85kN,（2）顶帽重量顶帽体积V2=1×2×0.35×2=1.4m3顶帽重量N2=钢筋混凝土V2=25×1.4=35kN（3）墩身重量墩身体积A3-1=2.8×3.6+×1.82=20.26m3A3-2=2.8×3.76+×1.882=21.63m3A3-3=2.8×2.56+×1.282=12.32m3A3-4=2.8×5.82+×2.912=43.90m3A3-5=2.8×3.52+×1.862=20.73m3 A3-6=2.8

8、5;5.96+×2.982=44.59m3 V3-1=3.5320.26+21.63+20.26×21.63=73.29m3 V3-2=46.38321.63+43.90+21.63×43.90-12.32-20.73-12.32×20.73=731.47m3 V3-3=3343.90+44.59+43.90×44.59=132.73m3 V3=V3-1+V3-2+V3-3=937.49m3墩身重量N3=混凝土V3=23×937.49=21562.27kN（4）基础重量基础重量N4=25×14.5×6.5×

9、;2=4712.5kN（5）作用在基地上的恒载N恒=N1+N2+N3+N4=29746.62kN2.活载（1）列车竖向静活载单孔重载图2-1单孔重载根据M=0.可得支点反力R1为R1=132×92×25.2×(25.22-0.35)+220×5×(32.7-0.35-3)=1896.42kN作用在基底上的竖向活载为N活1=R1=1896.42kN基底横桥方向中心轴为x-x轴，顺桥方向中心轴的y-y轴，则R1对基底x-x的力矩M活1为 M活1=0.35×1896.42=663.75kNm单孔轻载图2-2单孔轻载支点反力R2为R2=132

10、×92×25.2×(25.22-0.35+7.5)+220×5×(3-0.35)=1521.98kN作用在基底上的竖向活载为N活2=R2=1521.98kNR2对基底x-x的力矩M活2为 M活2=0.35×1521.98=532.69kNm双孔重载图2-3 双孔重载根据G1L1=G2L2确定最不利荷载位置x，本桥梁为等跨梁，故G1=G2，G1和G2分别为左右两跨上的活载重量，G1=220×5+92×（32.35-7.5-x）=3386.2-92xG2=92×30-(32.35-7.5-x)+80×

11、;32.7-30-(32.35-7.5-x)=2677.8+12x由G1=G2得x=6.81m。则支点反力R3、R4为R3=132×92×(32.35-7.5-6.81)×32.35-12×(32.35-7.5-6.81)+220×5×(3+6.81)=1547.23kNR4=132×92×11.96×(20.74-0.35+11.9622)+80×20.74×(20.742 - 0.35)=1426.72kN作用在基底上的竖向活载为N活3=R3+R4=1547.23+1426.72=

12、2973.5kNM活3=0.35×(1547.23-1426.72)=42.18kNm双孔空车荷载图2-4 双孔空车荷载支点反力R5=R6=12×32.7×10=163.5kN作用在基底上的竖向活载为N活4=R5=R6=163.5×2=327KNR5、R6对基底的力矩M活4=0（2）离心力直线桥离心力为0。（3）横向摇摆力横向摇摆力取为100kN，作为一个集中荷载取最不利位置，以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面。（4）活载土压力桥墩两侧土体已受扰动，活载土压力为0。2.2.2 附加力计算（1）制动力（或牵引力）单孔重载与单孔轻载的制动力（或牵引力）H

13、1=10%×220×5+92×(32.7-7.5)=341.84 kNH1对基底x-x轴的力矩：MH1=341.84×(52.88+2+0.4)=18896.92 kNm双孔重载的制动力（或牵引力）左孔梁为固定支座传递的制动力（或牵引力）H2-1=10%×220×5+92×(32.35-7.5-6.81)×100%=275.97kN右孔梁为滑动支座传递的制动力（或牵引力）H2-2=10%×80×32.7-(30-18.04)+92×30-(32.35-7.5-6.81)×50

14、%=137.98kN传到桥墩的制动力（或牵引力）H2=275.97+137.98=413.95kN>341.84kN故双孔重载时采用的制动力（或牵引力）为H2=341.84kNH2对基底x-x轴的力矩MH2=341.84×(52.88+2+0.4)=18896.92 kNm（2）纵向风力风荷载强度W=K1K2K3W0=1.1×1.28×1.2×800=1.35kPa其中K1根据长边迎风的圆端形截面1b>1.5,由课本表28查得为1.1，K2根据轨顶离常水位的高度(1181.25+0.192-1133.15=48.3)，线性内插得K2=1.28

15、，K3根据桥址所处地形为构造剥蚀山区，河谷阶地，河流峡谷区，所以K3取1.2。顶帽风力H3-1=W×A=1.35×1×0.35×2=0.95kNH3-1对基底xx轴的力矩MH3-1为MH3-1=0.95×(52.88+2+0.4)=56.23kNm墩身风力H3-2=W×A=1.35×(6.4+8.75)2×52.88=540.76kNH3-2对基底xx轴的力矩MH3-2为MH3-2=540.76×(26.44+2)=15379.21KNm纵向风力在承台底产生的荷载H3=H3-1+H3-2=0.95+540

16、.76=541.71KNMH3=MH3-1+MH3-2=56.23+15379.21=15435.44kNm（3）流水压力因为该桥墩不处于水流中，所以流水压力为02.2.3荷载组合外力组合单孔重载双孔重载N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)主力恒载29746.620029746.6200活载1896.420663.752973.95042.18附加力制动力0341.8418896.920341.8418896.82风力0541.7115435.440541.7115435.442.3 基础类型的比选根据荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、料具的用量价格（包括料

17、具的数量）、施工难易程度、物质供应和交通运输条件以及施工条件等等，经过综合考虑后决定以下四个可能的基础类型，进行比较选择，采用最佳方案。方案比较表基础类型方案比较浅基础一般指基础埋深小于基础宽度或深度不超过5m的基础。建筑物的浅平基多用砖、石、混凝土或钢筋混凝土等材料组成，因为材料的抗拉性能差，截面强度要求较高，埋深较小，用料省，无需复杂的施工设备，因而工期短，造价低，但只适宜于上部荷载较小的建筑物。低承台桩基稳定性较好，但水中施工难度较大，故多用于季节性河流或冲刷深度较小的河流，航运繁忙或有强烈流水的河流。位于旱地、浅水滩或季节性河流的墩台，当冲刷不深，施工排水不太困难时，选用低承台桩基有利

18、于提高基础的稳定性。高承台桩基当常年有水，且水位较高，施工不易排水或河床冲刷较深，在没有和不通航河流上，可采用高承台桩基。有时为了节省圬工和便于施工，也可采用高承台桩基。然而在水平力的作用下，由于承台及部分桩身露出地面或局部冲刷线，减少了及自由段桩身侧面的土抗力，桩身的内力和位移都将大于低承台桩基，在稳定性方面也不如低承台桩基。沉井沉井基础占地面积小，施工方便，对邻近建筑物影响小，沉井内部空间还可得到充分利用。沉井法适用于地基深层土的承载力大，而上部土层比较松软，易于开挖的地层。通过研究设计资料，我把持力层选为W3泥岩，W3泥岩为强风化泥岩，天然重度为20kN/m3,压缩模量120MPa,基本

19、承载力400kPa,庄周土的极限侧阻力100kPa。场地勘察未发现滑坡、岩溶、断层、破碎带等不良地质现象。本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。桥墩所处位置无流水，施工较容易，上部荷载较大。综合以上原因，选用低承台桩基，承台底面的标高为52.88-2=1122.84m<1118.30(局部冲刷线),打入桩适用于稍松至中密的沙类土、粉土和流塑、软塑的粘性土；震动下沉桩适用于沙类土、粉土、粘性土和碎石类土；桩尖爆扩桩硬塑粘性土以及中密，密实的沙类土、粉土；钻孔灌注桩可用于各类土层，岩层；挖孔灌注桩可用于无地下水或少量地下水的土层

20、。根据地质条件，这里选用钻孔灌注桩，选用摩擦桩。2.4 基础尺寸的拟定2.4.1承台尺寸的确定墩身底面尺寸：8.75×5.95承台平面尺寸：14.5×6.5承台厚度：承台采用C30混凝土，厚度定为2m。承台底面标高：52.88-2=1122.84m，2.4.2桩长与桩径钻孔灌注桩的设计桩径一般采用0.8m、1.0m、1.25m、1.5m，不宜小于0.8m.这里初步拟定桩径为1.5m。初步拟定桩长为26m。2.4.3确定桩数及其平面布置1 单桩轴向容许承载力的确定P=12Ufili+m0表2-3 各层土的参数土层天然重度（kN/m3）桩周土极限摩阻力厚度（m）#1 新黄土15

21、.5609.5#2 W3泥岩201009.5#3 W3砂岩221204.5#4 W3泥岩201002.5平均重度2=(15.5×9.5+20×9.5+22×4.5+20×2.5)/26=18.70kN/m3钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数m0，经查表，土质较好，取为m0=0.6。A=d2/4=1.77m2，因为h>10d=0+k22(4d-3)+6k2'2d其中，W3泥岩参数按碎石取，物理状态为中密，查表知，0=400kPa，k2=5，k2=12k2=2.5所以=400+5×18.70×(4×1.5-3)+6

22、15;2.5×18.70×1.5=1101.25kPaP=12Ufili+m0=0.5×4.93×60×9.5+100×9.5+120×4.5+100×2.5+0.6× 1.77×1101.25=6863.68kN承台重量N4'=25×14.5×6.5×2=4712.5N=N恒+N活=29746.62+2973.5=32720.57kN桩长和桩数的估算：桩数n=NP=1.2×32720.576863.68=5.72，取n=8钻孔灌注摩擦桩的中心距不

23、应小于2.5倍成孔直径，2.5d=3.93m,取4m。各类桩的承台板边缘至最外一排桩的净距当桩径d1m时，不得小于0.3d，且不得小于0.5m。行列式排列，布置图如下：第3章技术设计3.1 桩基础的平面分析3.1.1 b0、m、a的确定b0=0.9(d+1)kn桩间净距L0=4-1.5-0.07=2.43m，计算深度h0=3d+1=7.5m构件数n=2，C=0.6桩的相互影响系数k= C+1-C0.6L0h0=0.6+0.4×2.430.6×7.5=0.816b0=0.9nd+1k=0.9×4×(1.5+1)×0.816=7.34m查铁路桥梁桩

24、基础非岩石地基系数的比例系数表知，假设是弹性桩，其主要影响深度hm=2(d+1)=2 ×1.57+1=5.14m新黄土m1=15，在hm深度范围内只有一层土，则m=m1=15MPa/m2C30受压弹性模量Eh=3.2×107kPa，I=d4/64=0.25m4按照铁路规范EI=0.8EhI=6.4×106kNm2a=5b0mEI=57.34×15×10006.4×106=0.444ah=0.444×26=11.54m>2.5m，所以应按弹性桩设计。3.1.2 单桩的刚度系数计算钻孔灌注桩=0.5，桩在局部冲刷线以上长度

25、l0=0m；桩在局部冲刷线以下l=26m内摩擦角取所穿越土层平均值=(23°×9.5+42°×9.5+45°×4.5+42°×2.5)/26=35.58°d0=d+2ltan(/4)=9.64m>4m故A0=4×42=12.56m2C0=m0h=60000×26=1560000kN/m3EA=32×106×1.77=56.64×106kN1=1l0+lEA+1C0A0=3.56×106kNm由al=0.444×26=11.54&g

26、t;4查表得YQ=1.064,YM=0.985,M=1.4842=3EIYQ=0.4443×6.4×106×1.064=5.96×105kN/m3=2EIYM=0.4442×6.4×106×0.985=1.24×106kN4=EIYM=0.444×6.4×106×1.484=4.22×106kNm3.1.3 群桩的刚度系数计算计算桩基总刚度系数bb=ni1=8×3.56×106=2.85×107kNmaa=ni2=8×5.96×

27、;105=4.77×106 kN/mab=-ni3=-8×1.24×106=-9.92×106kN=ni4+ni1x2=8×4.22×106+8×3.56×106×22=1.48×108kNmB0=B+1=14.5+1=15.5m，Ch=mh=15000×2=30000 kN/m3aa'=aa+B0Chh2=5.24×106 kN/ma'=ab+B0Chh26=-9.61×106 kN'=+B0Chh312=1.48×108kNm3

28、.1.4 桩顶位移及次内力计算1、荷载组合为纵向主+附，双孔重载水平力H=341.84+541.71=883.55kN竖向力N=29746.62+2973.95=32720.57kN对承台x-x轴力矩M=42.18+18896.92 +15435.44=34374.54kNm（1）计算承台位移承台竖向位移b0=Nbb=32720.572.85×107=1.15×10-3m承台水平位移='H-a'Maa''-a'2=1.48×108×883.55+9.61×106×34374.545.24

29、5;106×1.48×108-(-9.61×106)2=6.75×10-4m承台转角=aa'M-a'Haa''-a'2=5.24×106×34374.54+9.61×106×883.555.24×106×1.48×108-(-9.61×106)2=2.76×10-4（2）计算桩顶位移及内力桩顶竖向位移b1i=b0+x1i=1.15×10-3+2×2.76×10-4=1.70×10-3mb

30、2i=b0+x2i=1.15×10-3-2×2.76×10-4=5.98×10-4m桩顶水平位移i=6.75×10-4m桩顶转角i=-=-2.76×10-4桩顶处轴向力N1i=Nn+x1i1=32720.578+2×2.76×10-4×3.56×106=6055.19kN,N2i=Nn+x3i1=32720.578-2×2.76×10-4×3.56×106=2124.95kN,桩顶处横向力Qi=a2-3=6.75×10-4×5.96&#

31、215;105-2.76×10-4×1.24×106=60.06kN,桩顶处力矩Mi=4-a3=2.76×10-4×4.22×106-6.75×10-4×1.24×106=327.72kNm2、荷载组合为纵向主+附，单孔重载水平力H=341.84+541.71=883.55kN竖向力N=29746.62+1896.42=31643.04kN对承台x-x轴力矩M=18896.92+15435.44+663.75=34996.11kNm（1）计算承台位移承台竖向位移b0=Nbb=31643.042.85

32、15;107=1.11×10-3m承台水平位移='H-a'Maa''-a'2=1.48×108×883.55+9.61×106×34996.115.24×106×1.48×108-(-9.61×106)2=6.84×10-4m承台转角=aa'M-a'Haa''-a'2=5.24×106×34996.11+9.61×106×883.555.24×106×1.4

33、8×108-(-9.61×106)2=2.81×10-4（2）计算桩顶位移及内力桩顶竖向位移b1i=b0+x1i=1.11×10-3+2×2.81×10-4=1.67×10-3mb2i=b0+x2i=1.11×10-3-2×2.81×10-4=5.48×10-4m桩顶水平位移i=6.84×10-4m桩顶转角i=-=-2.81×10-4桩顶处轴向力N1i=Nn+x1i1=31643.048+2×2.81×10-4×3.56×10

34、6=5956.1kN,N2i=Nn+x3i1=31643.048-2×2.81×10-4×3.56×106=1954.66kN,桩顶处横向力Qi=a2-3=6.84×10-4×5.96×105-2.81×10-4×1.24×106=59.22kN,桩顶处力矩Mi=4-a3=2.81×10-4×4.22×106-6.84×10-4×1.24×106=337.66kNm3.2 横向荷载下单桩的位移和位移计算计算采用的荷载组合为常水位时，纵向

35、主+附，单孔重载产生的单桩内力及位移水平力Q0=Qi=59.22kN对承台x-x轴的力矩M0=Mi+Qil0=337.66+59.22×0=337.66kNml=0.444×26=11.54>2.5m，故可用简洁算法。(1)任意深度y处桩身横向位移 Xy=Q03EIAx+M02EIBx=59.220.4443×6.4×106Ax+337.660.4442×6.4×106Bx=1.06×10-4Ax+2.68×10-4BxX0=1.06×10-4×2.44+2.68×10-4

36、15;1.62=6.93×10-4m(2)任意深度y处桩身转角y=Q02EIA+M0EIB=59.220.4442×6.4×106A+337.660.444×6.4×106B =4.69×10-5A+1.18×10-4B0=4.69×10-5×(-1.62)+1.18×10-4×(-1.75)=-2.82×10-4rad(3)任意深度y处桩身截面上的弯矩MyMy=Q0AM+M0BM=133.38AM+337.66BM(4)任意深度y处桩身截面上的剪力Qy=Q0AQ+M0BQ=

37、59.22AQ+0.444×337.66BQ=59.22AQ+149.92BQ(5)任意深度y处桩侧土的横向压应力 xy=Q0b0A+2M0b0B=0.444×59.227.34A+0.4442×337.667.34B=3.58A+9.07B(6)My和xy列表计算如下单孔重载桩身内力计算表ayyAmBmMyABxy0.00.000.0001.000337.660.0000.0000.0000.10.230.1001.000351.000.2280.1452.1310.20.450.1970.998363.260.4240.2583.8580.30.680.290

38、0.994374.310.5880.3425.2070.40.900.3770.986383.220.7210.4006.2090.51.130.4580.975390.310.8250.4356.8990.61.350.5290.959394.370.9020.4507.3110.71.580.5920.938395.690.9520.4477.4620.81.800.6460.913394.450.9790.4307.4050.92.030.6890.884390.390.9840.4007.1511.02.250.7230.851383.780.9700.3616.7471.12.480

39、.7470.814374.490.9400.3156.2221.22.700.7620.774362.980.8950.2635.5901.32.930.7680.732349.600.8380.2084.8871.43.150.7650.687334.010.7720.1514.1331.53.380.7550.641317.140.6990.0943.3551.63.600.7370.594298.870.6210.0392.5771.73.830.7140.546279.600.540-0.0141.8061.84.050.6850.499259.860.457-0.0641.0561.

40、94.280.6510.452239.450.375-0.1100.3452.04.500.6140.407219.320.294-0.151-0.3172.24.950.5320.320179.010.142-0.219-1.4782.45.410.4430.243141.140.008-0.265-2.3752.65.860.3550.175106.44-0.104-0.290-3.0032.86.310.2700.12076.53-0.193-0.295-3.3673.06.760.1930.07651.40-0.262-0.284-3.5143.57.880.0510.01411.53

41、-0.367-0.199-3.1194.09.010.0000.0000.00-0.432-0.059-2.082桩身弯矩和桩侧土横向压力分布图Myxy故Mmax=395.69kN·m，y=1.58m；max=7.462KPa，y=1.58m3.3 桩身截面配筋3.3.1计算偏心距由单桩的内力计算得知：Mmax=395.69kN·m,Nmin=1954.66kN,Nmax=6055.19kN初始偏心距：e0=MNmin=395.691954.66=0.202m主力+附加力，所以K=1.6。影响系数=0.10.2+e0h+0.6=0.10.2+0.2021.5+0.6=0.8

42、99计算长度：lc=0.5(l0+4/)=0.5(0+4/0.899)=2.22m偏心距放大系数=11-KN2EhIh/lc2=11-1.6×1954.660.899×2×8×106/2.222=1.0002e'=e0=1.0002×0.202=0.2023.3.2基础配筋根据灌注桩构造要求，桥梁桩基主筋宜采用光圆钢筋，主筋直径不宜小于16mm，净距不宜小于120mm，且任一情况下不得小于80mm，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、小直径的钢筋，以提高桩的抗裂性，所以主筋采用I级钢筋。桩身混凝土为C2

43、5，根据桥规规定，取min=0.5%,则钢筋的面积为：As=0.5%×3.14×15002/4=8831.73mm2现选用20根=24的HRB335钢筋，钢筋的面积为As=9047.99mm2采用对称配筋，则主筋净距为：2R20-d=2×3.14×(750-60-12)20-24=188.89>120mm,符合要求实际配筋率为：=9047.9915002/4=5.12×10-3桩与承台的联结方式为主筋伸入式，桩身伸入承台板0.1m，主筋伸入承台的长度（算至弯钩切点）对于光圆钢筋不得不小于45倍主筋直径（即1080mm），取1200mm,主

44、筋应配到4/处以下2m处（约为6.3m）,取其长度为8m，则主筋总长为10m。箍筋采用8200mm，为增加钢筋笼刚度，顺钢筋笼长度每隔2m加一道18的骨架钢筋。桩身截面配筋见附录设计图纸。3.3.3判断大小偏心n=EsEc=2.1×1053×104=7,换算截面面积：A0=d24+nAs=1829552.4mm2换算截面惯性矩I0=R44+12nAsrs2=3.14×75044+ 12×7×9043.2×(750-60-12)2=2.629×1011mm4故属小偏心构件。小偏心构件，竖向力越大越不利，故应取Nmax。3.3.

45、4应力计算换算截面惯性矩满足要求。3.3.5单桩的材料表(1)钢筋直径mm根数单根长m单重kg/m总长m总重kg受力纵筋242033.23.5566642361.18螺旋箍筋81723.460.395723.46285.77加劲箍筋18154.52267.8135.6(2)混凝土等级直径m长度m体积m3单桩C301.572446.463.3.6承台配筋在14.5m×6.5m×2m的承台里配置2层100mm×100mm的钢筋网和构造钢筋的配置已满足受力和构造要求。3.4 单桩轴向承载力检算1. 按土的阻力计算单桩允许承载力该桩桩底置于不透水土中，所以在计算单桩自重和

46、与桩入土部分同体积的土重时不考虑水的浮力。摩擦桩桩顶承受的轴向压力加上桩身自重与桩身入土部分所占同体积土重之差，不得大于按土压力计算的单桩受压容许承载力，当主力+附加力作用时，轴向允许承载力可提高20%。又在双孔重载时，轴向力最大，为最不利组合。N+G-G'1.2P桩身自重：G=4×25×1.52×26=1148.64kN与桩同体积土重：G'=19.29×4×1.52×26=915.24kN在双孔重载时，轴向力最大，最不利荷载组合为纵向主+附N+G-G'=6055.19+1148.64-915.24=6288.

47、59kN1.2×6863.68=8236.42kN通过验算。3.5墩台顶的水平位移检算位于地面上的墩台可以看做弹性悬臂梁来处理，采用最不利荷载组合为纵向主+附（单孔重载）进行检算H=883.55kN，M=34996.11kNm，N=31643.04kN计算墩台身弹性变形引起的台顶水平位移00=H+M=Hl33EI+M活l22EI=16.83mm x0=6.93×10-4m, 0=-2.82×10-4rad,墩高l0+h'=2+52.88=54.88m（此处指从垫石顶面至承台底面的竖向距离）由弹性桩墩台顶水平位移检算公式=x0-0(l0+h')+0=

48、6.93×10-4+2.82×10-4×54.88+16.83 =17.54mm<=5L=532=28.28mm,通过验算。3.6 群桩基础的承载力和位移检算桩的体积V桩=8×3.14×1.52×26/4=367.38m3桩的重量N桩=25×367.38=9184.5kN内摩擦角=(23°×9.5+42°×9.5+45°×4.5+42°×2.5)/26=35.58°计算群桩的实体边长a，ba=L0+d+2ltan(/4)=12+1

49、.5+2×26tan(35.58/4)=21.64m.b=B0+d+2ltan(/4)=4+1.5+2×26tan(35.58/4)=13.64m.土的体积V土=21.64×13.64×(26+2)-367.38-2×14.5×6.5=7708.87m3土的重量N土=7708.87×19.72=152018.92kN桩基底面面积A=21.64×13.64=295.17m2群桩实体基底纵向截面模量为W=13.642×21.646=671.02m3将群桩基础视为实体基础检算时，应按下式计算NA+MW单孔重载：

50、N=N恒+N活2+N土+N桩=31643.04+1896.42+152018.92+9184.5=194742.88kNM=34996.11kNmmax=NA+MW=711.92kPa<=1123.38kPamin=NA-MW=607.61kPa>0双孔重载：N=N恒+N活2+N土+N桩=32720.57+2973.95+152018.92+9184.5=196897.94kNM=34374.54kNmmax=NA+MW=718.29kPa<=1123.38kPamin=NA-MW=615.84kPa>0均满足要求第4章初步的施工组织设计4.1基础的施工工艺流程(1)施

51、工准备施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。(2)桩位放线1.桩位放线依据：建设单位提供的放线依据和设计图纸要求。2.桩位放线：依据放线依据采用经纬仪、钢尺，以通视测量法放出轴线、桩位，确保轴线、桩位的位置准确。3.桩位检测：放出桩位后，填写放线记录与技术复核，报请总包、监理验收，验收通过后，准备开始施工。4桩位复测：施工期间对桩位定期复测，如发现问题会同有关人员及时处理解决。(3)开挖泥浆池、排浆沟(4)护筒埋设钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流

52、砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约23m。一般常用钢护筒。(5)钻机就位，孔位校正安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有

53、钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。(6)泥浆制备钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能

54、，降低钻进速度。(7)成孔钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。(8)清孔钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深

55、、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。(9)下钢笼和混凝土导管(10)灌注水下混凝土清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。（11）成桩场地布置测量放样护筒下放钻机就位钻进测量复测终孔钢筋笼下放灌注混凝土护筒制作钻机设备准备残渣排放监理确认钢筋笼制作监理确认灌注机具准备下一道工序基础施工工艺流程图4.2主要施工机具主要机具设备：回转钻机。回转钻机是由动力装置带动钻机的回转装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土碴，通过泥浆循环排出桩孔。根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放条件、允许沉碴厚度等条件，泥浆循环方式选择使用正循环方式。正循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切