基础工程参考

1、河南人皆土木建微名流SchoolofCivilEngineeringAndArchitectureofHenanUniversity道路与桥梁工程系路桥基础工程课程设计题目：路桥基础工程课程设计专业：土木工程（路桥方向）姓名：熊炫学号：1510160047指导教师：温森河南大学土木建筑学院路桥工程系本科生课程设计诚信承诺书1 .本人郑重地承诺所呈交的路桥基础工程课程设计，是在指导教师温森的指导下,严格按照学校和学院有关文件规定，及国家现行技术规范完成的。2 .本人在课程设计中引用他人的观点、公式和参考资料均加以注释或说明。3 .本人承诺课程设计过程中没有抄袭他人计算成果和伪造相关数据等行为。4

2、 .在课程设计中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的面任。课程设计完成人签名:2018年12月10日目录第1章设计资料11.1 基本资料11.3 设计荷载（未考虑荷载分项系数）11.4 其它参数2第2章桩基的设计计算22.1 桩基基本参数的确定22.2 桩的内力计算32.2.1 确定桩的计算宽度32.2.2 计算桩的变形系数a32.2.3 计算桩在最大冲刷线处的外力Po.Qo,Mo42.2.4 最大冲刷线以下深度z处桩截面的弯短Mz及桩身最大弯矩Mniax计算42.2.5 桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算52.2.6 桩顶纵向水平位移计算7第3章承台的设计计算83.1 桩顶处的局部

3、受压验算83.2 承台的冲切承我力验算83.2.1 墩台向下冲切承台83.2.2 柱或墩台向下冲切破坏椎体以外的边桩向上冲切承台103.3.3 承台抗弯承载力验算113.3.4 承台斜截面抗剪承载力验算11第4章参考资料12参考资料12第1章设计资料1.1 基本资料某桥梁上部构造采用等跨的预应力混凝土箱梁，标准跨径40m。桥墩采用实心墩，墩高12m,计算墩顶变形时，可考虑桥墩和承台刚度无穷大，下部结构采用钻孔灌注桩基础。1.2 场地工程地质条件表1-1土层剖面序号名称层厚/m天然重度/kN/ni，比例系数/MN/m4桩侧摩阻力标准值/kPa桩端土承载力基本容许值/kPa1细砂2.8181635

4、1902中砂3.518.220602303砾砂2.720281353704碎石>302155170550河面常水位标高24.500m,河床标高为21.000m,一般冲刷线标高19.5.000m,最大冲刷线标高18.000m处。13设计荷载（未考虑荷载分项系数）（1）永久作用桥面口重：Ni=2550kN：箱梁门重：N2=7520kN：桥墩自重：N3=5180kN；（2）可变作用一跨活载反力：Ni=3550kN,在顺桥向引起的弯矩：Mi=3500kNm：两跨活载反力：N5=6790kN：（3）水平力制动力：Hi=445kN,对承台顶力矩5.9米；风力：H2=2.9kN,对承台顶力矩5.8米。

5、1.4其它参数结构重要性系数左=1.0,荷载组合系数”1。永久作用分项系数），g=L2,可变作用分项系数闪=1.4第2章桩基的设计计算2.1桩基基本参数的确定根据已知设计资料，现拟定桩底高程为4.5米，承台顶面高程为24.5米，圆桩直径为3米，桩长为18.4米，承台尺寸为6米X14米xl.8米，桩在承台的布置如下图21和图22所示：3030图22承台立面图（尺寸单位：dm）根据表1所提供的土层情况来计算单桩承载力，计算如下：根据公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007),单桩承载力的计算公式如下式所示:(2-1)/=3.14x3=9.42m,'=7TY2=3.14x1.5x1

6、.5=7.1m2,q=nVfao+k2/2(h-3)=O.8xO.65x550+4x19.6x12=775.4叫=0.8,2=0.65,k-,=4,fo0=550,2.8x18+3.5x18.2+2.7x20+6x21入八=19.6,11=15,.15入q=7.1x775.4=55O5kNn=l,ix9.42x35x2.8=461.58kN2n=2-x9.42x60x3.5=989.10kN2n=X-x9.42xl35x2.7=1716.80kN2n=4-x9.42xl70x6=4804.2kN2=461.58+989.10+1716.80+4804.2+5505=13477m21660134

7、77=1.93»取11=2由此可确定桩数为2,可设计为单排桩。2.2桩的内力计算2.2.1 确定桩的计算宽度bj=kkf(d+1)=1.0x0.9x(3+1)=3.6m(2-2222计算桩的变形系数a=0.425(2-3)_J34700x3.6"-VEI-V80.784X106I=3.96m464EI=O.8ECI=0.8x3.0x106x3.96=80.784xIO6桩的换算深度h=ah=0.425x15>2.5,所以按弹性桩计算。2.2.3 计算桩在最大冲刷线处的外力Po,Qo,Mo在计算此外力时按一跨活载计算，根据公路桥涵设计通用规范(JTGD63-2015)第

8、105条，按承载能力极限状态要求，结构H身承载力应采用作用效应基本组合验算。(2-4)(2-5)=i(l.2x10215+1.4x3350)+1.2xl06.5x6.5=9446KN2Qo=1x0.7(1.4x445+1.1x2.91)=219kNMo=i1.4x35OO+0.7x1.4x445(5.9+6.5)+1.1x2.9(5.84-6.5)=5168kNn(2-6)2.2.4 最大冲刷线以下深度z处桩截面的弯矩Zz及桩身最大弯矩Mmax计算(2-7)Ml*A+Mo氐=N+51686M=516A+51686M无量纲系数Am.Bm由附表3和附表7分别查得，Mz计算列表如下表所示:衣2-1M

9、z计算列表z=azZA氏江M。%Mz00.000.000001.000000.005168.005168.000.20.470.196960.99806101.545096.045197.570.40940.37739098617194.554953.625148.160.61.410.52938095861272.904719.174992.065.。:8.1.880.645610.91324332.814396.984729.7851.02.350.723050.85089372.734000.424373.151.22.820.761830.77415392.733549.763942.

10、4851.43.290.76498068694394.353068.103462.4451.63.760.737340.59737380.102578.012958.1151.84.240.684880.49889353.051654.892007.9452.25.180.531600.32025274.04906.691180.732.66.120.354580.17546182.79483.71666.4953.07.060.1930500759599.515392.47491.9854由q=0得：c=5168x0-425=i0.028,h=crh=0.425x13.5=5.73f,QQo

11、219由此查附表13可得=0.383m,故可得4-=粤=0.如,再查附表13可得u0.425Km=1.026M-=&Mo=1.026x5168=5302kN-m(2-8)2.2.5 班身配筋计算及桩身材料截面强度验算由上可知，最大弯矩发生在最大冲刷线以下z=0.9m处，该处Mj=5302kNm。计算轴向力时，根据公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)第4.1.6条,恒载分项系数取1.2,汽车荷载分项系数取1.4o21Nj=ix(1.2xl0215+1.4x3350+1.2x-x6.5)+1.2x(7.1x3.2x0.9-i/qkz)(2-9)=8955处I为最大冲刷线一下0.9

12、米段范闹内的桩侧摩阻力。2(1)纵向钢筋面积桩内妁句钢筋按配筋率02%配置:(2-11/rd，A=x0.2%=14200mm-4现在选用27根。28的HRB400级钢筋：A=16626mmf、=330MPa取混凝土保护层厚度为100毫米，钢筋间距为300毫米，按圆形均匀俗置:同时采用。12的HRB400级普通箍筋，箍筋间距为300毫米。桩柱采用C30混凝土，却=13.8MPa。(2)计算偏心距增大系数.=6.67>4.4d(2-11)(2-12=1+-(bp，,=1+x6.67x0.76=1.0175MOOeo/耳d1400x0.592M53(Pe0=-=0.592111110=r+r=

13、1.5+1.35=2.85inNg8955r6:0.2+2.7包=0.764=1.15-0.0也=1.08,取3=1.0hod.(3)计算截面实际偏心距7；e0=1.0175x0.592=0.602m(4)根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2018)求轴向力偏心距(2-ISBL+Dpgf、其中r=1.5nxp=0.002,g=0.9则13.8B+0.518D,e0=xl.513.8A+0.59C以下采用试算法列表计算。由表22可见，当介0.69时,(7)=0.602与实际的与相等，故取0.69为计算值。表22偏心距试算列表ABCD(eo)e00.681.74660.6

14、5891.00711.51460.6150.6020.691.77840.65591.06921.47690.6020.6020.701.81020.65230.12941.44020.5840.602(5)截而承载力复核Nu=&2£d+Cpr2f(2-14)=1.7784x15OO2X13.8+1.069x0.002x15OO2x330=38150kNNj=8955kNMLBFL+Dpg/f、(2-15)=0.6559x15003x13.84-1.4769x0.002x0.9x15003x330=22882kNm>5302kN-in所以该桩基截面承载力满要求。(6)裂

15、缝宽度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622018)第6.4.5条，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，当按作短期效应组合计算的截面受拉区最外缘钢筋应力/K24MPa时，可不必验算裂缝卷度。=59.42(2.80-1.0)-1.65-p1(2-16)L"号上rJr=1500mm,Q7=30Mpa,=1.0l0/d<14,p=0.002在短期效应组合下桩身最大弯矩M$=5506kN-m及最大弯矩位置位于最大冲刷线以下z=0.9m处(计算方法同前所示)，此位置对应的N,=7432kN,5506一N7432=0.74Imoa=59.42x7432,00.(2.8

16、0x四乂741_1°)_1£5-(0.002P=-30.2MPa<24MPa;rxl500-x301500一说明在作用短期效应组合下桩身弯矩最大截面最外缘钢筋处于受压状态，可不必验算裂缝宽度。226桩顶纵向水平位移计算桩在最大冲刷线处水平位移和转角计算：因为z=0ni,查附表得：4=2.46900.Bx=1.63159,=-1.63159,Bc=-1.75417(2-17)219=tx2.469+0.4252x8.078x10。=包为+26TEI个(TEI°51680.4252x8.078x10x1.63159=0.00066(111)(2-18)niqq&

17、#163;父5yX(-1.63159)5Txl.75417=-0.000284(rad)0.425-x8.078xl00.425-x8.078xl0第3章承台的设计计算3.1 桩顶处的局部受压验算桩顶作用于承台混凝土的压力，如不考虑桩身与承台混凝土间的粘结力，局部承压时按下式计算：/0Nd<0.9Md0.90A=0.9x2x7100x13800=17576kN>/0Nd=86151所以桩顶处满足局部承压要求。(3-1)3.2 承台的冲切承载力验算321墩台向下冲切承台柱或墩台向下冲切的破坏椎体应采用白柱或墩台边缘至相应桩顶边缘连线构成的椎体，桩顶位于承台顶面以下一倍有效高度处，椎体

18、斜面与水平面的夹角不应小于45°。柱或墩台向下冲切承台的冲切承载力按下列规定计算：%见<0.62+ay)+2+ax)(32)1.21.2Clz-,Ct-PX4+0.2力4+0.2式中：凡为作用于冲切破坏棱体上的冲切力设计值：%为桥梁结构的重要性系数：bx,，为墩台作用面积的边长；ax,a、.为冲切破坏椎体侧面顶边与底边的水平距离；人，4为冲跨比：td为混凝土轴心抗拉强度设计值。218821图31承台冲切承载力计算图（尺寸单位：dill）图32承台冲切承载力计算图（尺寸单位：dm）根据承台冲切承载力计算图31,图3-2,图33可得:%=1.6nxaT=av=O.5+O.3=0.8

19、mb=b=4m,vx)xy,081.2A=A=0.5,a=ct=1.714xy1.6pxR0.5+0.2所以可得：0.6dli02apx(bx+ay)+2apy(bs+ax)=0.6xl.39xl600x2xl.714x(4000+800)x2=33478kN%Fh=16935kN<0.6f；山口。亚总+ay)+2apy(bx+ax)=33478kN3.2.2柱或墩台向下冲切破坏椎体以外的边桩向上冲切承台对于柱或墩台向下冲切破坏椎体以外的边桩，其向上冲切承台的冲切承载力按下列规定计算：当bp+2boWb时：/0Fid«0.6Q%2apx（bp+ho）+0.667（2bx+ax）

20、（3-3）式中：F1d为边桩竖向力设计值：b、为承台边缘至桩内边缘的水平距离；bp为方桩的边长：a*为冲跨，即桩边缘至相应墩台边缘的水平距离。圆形截面桩可换算成边长等于0.8倍圆桩直径的方形桩。10根据墩台，承台以及桩基三者的平面和立体的布置关系图3-1,图32可得:b?+2ho=2.4+3.2=5.6m<b=6m.0.8apy=L143,bp=2.4nxbx=4.2nxax=0.5m0.62a中0+%)+0.6678+ax)=0.6xl.39xl600x2xl,143x4000+0.667x8900=153461>/0Fld=8615kN所以承台的冲切承载力验算满足要求。3.3.3 承台抗弯承载力验算当承台下面外排桩中心距墩台身边缘大于承台高度时，其正截面抗弯承载力可作为悬臂梁按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2018）中的梁式体系进行计算。（1）承台截面计算宽度当桩中距不大于3倍桩边长或直径时，取承台全宽。8m<3x3=9in满足该条件，所以bs=6m。（2）承台计算截而弯矩设计值计算：M、<d=ZN山=8615x2=17230kNm（3-4根据其弯矩值求所需抗弯钢筋面积叫=3-=1723&