毕业论文 毕业设计 交通 土建工程---铁路桥墩桩基础设计

1、 交通土建工程 专业岩土工程方向毕业设计说明书毕业设计题目铁路桥墩桩根底设计指导教师班级姓名学号目 录设计说明书2设计计算书3收集资料3选定桩基类型和施工布局，并拟定尺寸5承台底面形心处的位移计算 7墩身弹性水平位移的计算11桩基检算 13电算结果 19第一篇 设计说明书铁路桥墩桩根底设计中所依据标准有：?铁路桥涵地基和根底设计标准?TB1002.5?混凝土结构设计标准?GB50010-2002?铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计标准?TB1002.3-992铁路桥墩桩根底设计内容及步骤： = 1 * GB3 收集资料； = 2 * GB3 拟定桩的尺寸及桩数； = 3 * GB3 承台

2、底面形心处的位移计算； = 4 * GB3 墩身弹性水平位移计算； = 5 * GB3 承载力、位移、稳定性、抗裂性检算及桩身截面配筋设计； = 6 * GB3 绘制桩根底布置及承台构造设计图等。设计方案线路为双线、直线、坡度4、线间距5m，双块式无碴轨道。桥跨32m，采用桩根底，蹲下设八根桩，设计直径为1m，成孔直径为1.05m，钻孔灌注桩，用旋转式钻头，桩身采用C25混凝土，桩长40m，粗砂层为持力层，桩底标高为-6.69m。地基容许承载力=644kPa，单桩轴向受压容许承载力P=3048.92KN，对于主力加附加力P乘以1.2的提高系数。桩顶和承台连接为主筋伸入式，桩顶深入承台0.1m。

3、桩身对称布置16根18的光圆钢筋，钢筋总长13m，深入承台0.9m。箍筋用8200mm，且沿钢筋笼方向，每隔2m设一道骨架钢筋和定位钢筋，均为18的一级钢。第二篇 设计计算书一、收集资料 设计资料线路：双线、直线、坡度4、线距5m，双块式2无石渣轨道及双侧1.7m人行道，其重量为44.4kN/m。桥跨： 等跨L=32m无渣桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m。梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09m。建筑

4、材料：支撑垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。地质及地下水位情况：标 高地质情况厚度 标 高地质情况厚度36.7936.29耕 地0.5-3.51-12.31粗砂(中密)8.836.2930.79软塑砂粘土5.5-12.31-22.31中砂(中密)10.030.7921.29粉 砂9.5-22.31-29.31砾砂(中密)7.021.2919.89淤泥质砂粘土(松软)1.4-29.31-46.31硬塑粘土17.019.89-3.51细砂(中密)23.4土层平均重度=20KN/m3，土层平均内摩擦角=28，地下水位标高：+30.5m标高：梁顶标高+5

5、3.483m，墩底+35.81m。风力：W=800Pa桥上有车。桥墩尺寸：如图1所示(单位：cm，标高：m)。5906013018518513060452704536075020602060250120015060402416382411663681662032020166184184166700241319319241112050:150:133.3135.8147.8150.31图1 桥墩及承台尺寸示意图 设计荷载：1、承台底外力合计：双线、纵向、二孔重载：N=18629.07kN,H=341.5KN,M=4671.75kN.m;双线、纵向、一孔重载：2、墩顶外力： 双线、纵向、一孔重载：

6、二、选定桩基的类型和施工布局，并拟定尺寸1、桩身采用C25混凝土。2、设计桩径采用d=1m，成孔桩径为1.05m,钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。3、画出土层分布图，如图2所示，选用粗砂层为持力层，桩端进入持力层的临界深度为1.5d=1.5m，即桩端进入持力层要大于1.5m，从承台底面到细沙层底部深度为36.82m，那么取桩长l=40m。桩底标高-6.69m，进入持力层3.18m。4、估算桩数：按双孔重载估算 估算公式：图2 土层分布示意图 土层平均天然重度，由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均，在地下水位以上采用天然重度，在地下水位以下采用浮重度，查?铁路桥规?得，地基的根本承载力，深

7、度修正系数钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数：各土层的极限承载摩阻力： 软塑砂粘土： 粉砂： 淤泥质砂粘土： 细砂： 粗砂：单桩的轴向受压容许承载力： 取，那么估算桩数：，暂取8，验算后作必要设计调整。 5、桩在承台底面的布置查?铁路桥规?，当时，最外一排桩至承台底板边缘的净距不得小于0.5d设计桩径且不得小于0.25m，且钻孔灌注桩中心距不应小于2.5成孔桩径，满足桩间距和和承台边到桩净距的前提下得到桩在承台底面的布置情况，如下列图3所示单位：cm：图3 桩基在承台底面布置情况示意图6、桩与承台连接方式采用主筋伸入式，桩伸入承台板内10cm，具体配筋见后面详述。三、承台底面形心处的位移计算 1、设

8、计荷载：双线、纵向、二孔重载： 双线、纵向、一孔重载： 2、计算1桩的计算宽度： 其中，其中因此，2计算根底变形系数， 假定桩为弹性桩，那么其计算深度：深度内存在两层不同的土，那么m的换算公式为：其中， ，那么 而，那么桩为弹性桩，假设成立。 3、计算单桩桩顶刚度 其中， 又，查表有， 4、计算承台刚性系数 对于低承台桩基，承台完全处于软塑砂粘土中，因此，承台的计算宽度为：， 5、计算承台底面形心处的位移a，b，桩基为竖直桩基，桩群对称布置，那么有：由上式得承台形心位移：荷载情况1双线、纵向、二孔重载： 荷载情况2双线、纵向、单孔重载： 四、墩身弹性水平位移的计算假定墩帽、托盘和根底局部产生刚

9、性转动，将墩身分为四个局部，由于墩身4-5段下局部在土中，故将其分为两段，只计算土上局部风力，分别计算它们所受的风荷载,桥上有车时的风压强度W=800Pa，纵向水平风力等于风荷载强度乘以迎风面积,分别计算出四局部的上下底边长及中线长，然后计算出各个截面的弯矩，再求和即可得到托盘底面所受的总弯矩。1、和纵向风力引起的力矩：墩冒所受风力：托盘所受风力： 墩身风力： 风力合力作用点位置距长边的距离为y，梯形形心轴距长边的距离公式为：，其中a为长边，b为短边，h为梯形高计算得：，将墩身分成四段，利用几何关系分别求出边长及中线长，如下列图4所示：图4 墩身边长及中线长设计图风力及截面弯矩值计算表对各截面

10、弯矩 MKNm水平力(KN)托盘顶0托盘底1234墩底5墩顶水平力152.064532.2241292.5442052.8642813.1843573.504墩帽风力1.086.4817.2828.0838.8849.68托盘风力6.02929.42952.82976.22999.629墩身风力21.38464.296107.208150.12021.81565.591109.36722.24666.88620.240墩顶弯矩893.16893.16893.16893.16893.16893.16总计1046.3041437.8932253.7973113.0444016.4984962.58

11、62、墩顶水平位移计算注：墩帽托盘 C40：，墩身 C30：墩冒969.7320.60.329.1607.5816E+082.302E-07托盘1242.0991.51.3517.74934.6148E+085.450E-061-2段1845.84533.617.20754.1298E+084.827E-052-3段2683.42136.619.56464.6955E+081.133E-043-4段3564.77139.622.15215.3165E+081.931E-044-5段4489.542312.624.98395.9961E+082.830E-04总计6.434E-04表中，：分段高

12、度，：分段中线到墩顶铰支座距离， 五、桩基检算 1、单桩承载力检算按双孔重载计算 那么桩顶内力：桩身C25混凝土容重，土平均重度那么桩自重：桩入土局部同体积土重：那么 其中，故单桩轴向受压承载力满足设计要求。2、群桩承载力检算按双孔重载计算将桩群看作一个实体根底，那么实体根底为一台体，台体底面由于内摩擦角较顶面放大如右图5，底面尺寸：图5 群桩台体底面示意图桩自重：桩侧土重：承台重：承台局部土重： 3、墩顶水平位移检算按一孔重载墩高：那么墩顶位移 4、结构在土面处的位移按一孔重载在?桥规?中查m、m0时，只适用于结构在地面处的最大位移为6mm，假设超过6mm就不能采用“m法进行计算，故需要对桩

13、在土面处的位移进行检算。墩身埋于土中高度：可以用m法直接查表计算 5、桩身截面配筋设计一孔重载1桩身弯矩计算 任意深度z处桩身截面弯矩：列表计算如下：00.00 010.000 1.994 1.9940.20.477 0.1970.9988.142 1.990 10.132 0.40.955 0.3770.98615.582 1.996 17.5480.61.432 0.5290.95921.8651.91223.777 0.81.909 0.6460.91326.700 1.821 28.521 1.02.387 0.7230.85129.883 1.697 31.580 1.22.864

14、0.7620.77431.495 1.543 33.038 1.43.3410.7650.68731.619 1.370 32.989 1.63.819 0.7370.59430.462 1.18431.646 1.84.296 0.6850.49928.312 0.99529.307 2.04.773 0.6140.40725.378 0.812 26.190 2.25.251 0.5320.3221.989 0.638 22.627 2.45.728 0.4430.24318.310 0.485 18.795 2.66.205 0.3550.17513.846 0.349 14.195 2

15、.86.683 0.270.1211.160 0.239 11.399 3.07.160 0.1930.0767.977 0.152 8.129 3.58.353 0.0510.0142.108 0.028 2.136 4.09.547 000.000 0.000 0.000 由表知： 图6 桩身截面弯矩图2计算偏心距初始偏心距：偏心距放大系数：其中，影响系数计算长度：，为变形系数 主力+附加力，所以K=0.6那么 3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

16、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C25，根据?桥规?规定，取=0.5%,那么选用1618的级钢筋，取净保护层厚度，采用对称配筋，那么主筋净距为：，符合要求。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810mm，取900m,主筋应配到4/处以下2m处约为11.55m,取其长度为12m，那么主筋总长为13m。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。顺钢筋笼长度每隔2m在四个节点处加四个定位钢筋，直径为18。桩身截面配筋

17、如设计图纸。4判断大小偏心取n=15换算截面面积：换算截面惯性矩：核心距：故属小偏心构件5应力检算小偏心构件，全截面受压，那么 应力合格6稳定性检算桩计算长度查?混凝土结构设计原理?表11-4得=1.0，查表11-3得m=12.4 那么稳定性满足要求 6、单根桩材料表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1816132208416环向箍筋8652.760.395179.470.86骨架钢筋1862.65215.931.80定位钢筋18240.424210.1820.36总539.022混凝土等级直径m长m体积桩C251.054034.636六、电算结果 1、电算输入文件

18、2 6 2 0 0.5 2 280000005000 28 0.58000 28 5.58000 28 9.54000 28 1.415000 28 23.425000 28 8.84 1. 1. 0 40 0 -2.254 1. 1. 0 40 0 2.250.98 11.20 0 0341.5 17534.94 4762.57341.5 18629.07 4671.752、电算输出文件 * * 第 一 部 分 原 始 数 据 * * 桩类型组数 土层数 作用力H方向上一排桩的桩数 2 6 2 桩端嵌固类型 MD=.0 桩传力类型系数 XS=0.5000 最小桩间净距 LS= 2.00(米)

19、 桩材砼弹性模量 E= 0.2800E+08(kN/m2)地基比例系数(kN/m4) 内摩擦角(度) 第I土层的厚度(米) 5000. 28.0 0.50 8000. 28.0 5.50 8000. 28.0 9.50 4000. 28.0 1.40 15000. 28.0 23.40 25000. 28.0 8.80 I IT D DB LO LI AH X 1 4 1.000 1.000 0.000 40.000 0.0000 -2.2500 2 4 1.000 1.000 0.000 40.000 0.0000 2.2500 承台埋入地面或局部冲刷线以下的深度： 1.0 承 台 的 实

20、际 宽 度 ： 11.2 荷载类型I 水平力H(kN) 轴向力N(kN) 弯矩M(kN.m) 1 0.0 0.0 0.0 2 341.5 17534.9 4762.6 3 341.5 18629.1 4671.8 * * 第 二 部 分 计 算 结 果 * * 根底的变形系数a及桩顶刚度系数I AF LO1 LO2 LO3 LO4 1 0.404 951540.06 76972.12 176685.69 659161.44 2 0.404 951540.06 76972.12 176685.69 659161.44 承 台 刚 度 矩 阵 I K1 K2 K3 1 661179.910174

21、0.000000 -1398653.882388 2 0.000000 7612320.500000 0.000000 3 -1398653.882388 0.000000 43818231.182946 * 荷载类型NP= 1 (单孔轻载) * 承 台 位 移 水平位移(毫米) 竖向位移(毫米) 转角(rad) 0.00 0.00 0.0000E+00 I= 1 第 1 根桩的桩顶位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.00 0.00 0.000000 2 0.00 0.00 0.000000 3 0.00 0.00 0.000000 第 1 根 桩 桩 身 内 力 J H(m

22、) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 0.000 0.000 0.000 2 0.99 0.000 0.000 0.000 3 1.49 0.000 0.000 0.000 4 1.98 0.000 0.000 0.000 5 2.48 0.000 0.000 0.000 6 2.97 0.000 0.000 0.000 7 3.47 0.000 0.000 0.000 8 3.96 0.000 0.000 0.000 9 4.46 0.000 0.000 0.000 10 4.96 0.000 0.000 0.000 11 5.45 0.000 0.000 0.

23、000 12 5.95 0.000 0.000 0.000 13 6.44 0.000 0.000 0.000 14 6.94 0.000 0.000 0.000 15 7.43 0.000 0.000 0.000 16 7.93 0.000 0.000 0.000 17 8.42 0.000 0.000 0.000 18 8.92 0.000 0.000 0.000 19 9.42 0.000 0.000 0.000 20 9.91 0.000 0.000 0.000 I= 2 第 2 根桩的桩顶位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.00 0.00 0.000000 2 0.

24、00 0.00 0.000000 3 0.00 0.00 0.000000 第 2 根 桩 桩 身 内 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 0.000 0.000 0.000 2 0.99 0.000 0.000 0.000 3 1.49 0.000 0.000 0.000 4 1.98 0.000 0.000 0.000 5 2.48 0.000 0.000 0.000 6 2.97 0.000 0.000 0.000 7 3.47 0.000 0.000 0.000 8 3.96 0.000 0.000 0.000 9 4.46 0.000 0

25、.000 0.000 10 4.96 0.000 0.000 0.000 11 5.45 0.000 0.000 0.000 12 5.95 0.000 0.000 0.000 13 6.44 0.000 0.000 0.000 14 6.94 0.000 0.000 0.000 15 7.43 0.000 0.000 0.000 16 7.93 0.000 0.000 0.000 17 8.42 0.000 0.000 0.000 18 8.92 0.000 0.000 0.000 19 9.42 0.000 0.000 0.000 20 9.91 0.000 0.000 0.000 * 荷

26、载类型NP= 2 (单孔重载) * 承 台 位 移 水平位移(毫米) 竖向位移(毫米) 转角(rad) 0.80 2.30 0.1342E-03 I= 1 第 1 根桩的桩顶位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.895664 2 2.00 2.00 1904.464737 3 0.13 0.13 -52.945978 第 1 根 桩 桩 身 内 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 -34.348 36.807 4.251 2 0.99 -16.776 33.836 7.575 3 1.49 -1.043 29.

27、463 9.906 4 1.98 12.276 24.179 11.260 5 2.48 22.849 18.451 11.719 6 2.97 30.559 12.691 11.411 7 3.47 35.479 7.241 10.496 8 3.96 37.830 2.360 9.144 9 4.46 37.941 -1.778 7.521 10 4.96 36.208 -5.074 5.775 11 5.45 33.056 -7.502 4.030 12 5.95 28.912 -9.084 2.378 13 6.44 24.181 -9.885 0.879 14 6.94 19.230

28、 -9.986 -0.440 15 7.43 14.384 -9.478 -1.582 16 7.93 9.923 -8.444 -2.571 17 8.42 6.091 -6.948 -3.449 18 8.92 3.105 -5.035 -4.267 19 9.42 1.167 -2.720 -5.075 20 9.91 0.475 0.000 -5.910 I= 2 第 2 根桩的桩顶位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.895664 2 2.61 2.61 2479.270263 3 0.13 0.13 -52.945978 * 荷载类型NP= 3 (双孔重载) * 承 台 位 移 水平位移(毫米) 竖向位移(毫米) 转角(rad) 0.80 2.45 0.1320E-03 I= 1 第 1 根桩的桩顶位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.926470 2 2.15 2.15 2045.989790 3 0.13 0.13 -53.580352 第 1 根 桩 桩 身 内 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) d