基础工程设计-桥梁桩基.docx
程工课程设计础基指导教师：季羡军班级：0814511姓名：学号：设计时间：2011、12、24桥梁桩基础设计一、初步桩基础拟定尺寸1 .桩基础类型的选择因为基础位于湖中，考虑到冲刷及潮水，且最高水位差为4.1m,施工时排水困难，应采用高桩承台式摩擦桩。本设计采用桥梁整体式墩台多排桩基础，墩台联结及承台板与群桩的连接均为刚性连接（见附图）。2 .桩底标高经过初步计算，并考虑单桩承载力、局部冲刷线的影响，结合设计区域桩身穿过密实砂砾石层5m,桩底标高拟采用。3 .桩长、桩径拟定由公路桥涵地基与基础规范，钻孔灌注桩混凝土等级不应小于C25o在满足规范要求的情况下，采用桩径为的钢筋混凝土桩。桩身采用C25混凝土，R2S级钢筋，每桩18根主筋，主筋直径20mm,钢筋保护层净距80mm,箍筋采用闭合式直径8mm,箍筋间距200mm,详见配筋图。4 .基桩根数及其平面布置经过初步试算1n=;X1,2=3.06拟采用6根钻孔灌注桩，对称竖直双排桩基础（即2X3）。查规范知：钻孔灌注桩的摩擦桩中心距不得小于倍成孔直径，所以取钻孔桩中距为。二、初拟承台尺寸1 .承台尺寸由规范，承台的厚度为桩径的一倍及以上，且不宜小于，混凝土强度等级不应低于C25。本例采用厚度为，C25混凝土。采用板式实体承台板，考虑到墩底尺寸为：X71,结合桩间中心距，所以拟定承台形状为矩形（纵桥向）X8m。2 .配筋构造要求根据板式刚性承台板的受力特性，于承台底部高出承台板地面约15Cn1处设置一层钢筋网，网孔为IOOn1mXIOOmm,钢筋直径采用12mm,钢筋网应通过桩顶主筋且不应截断。承台的顶面和侧面应设置表层钢筋网，每个面在两个方向的截面面积均不宜小于40Omm2m,钢筋间距不应大于400mm,本例按25Omm×250mm布置，钢筋为612mm。3 .承台与桩基础的连接基桩与承台的连接用桩顶主筋伸入承台，桩身嵌入承台的深度为Ioomm;伸入承台内的桩顶主筋做成喇叭形（与竖直线倾斜15°）0伸入承台主筋为带肋钢筋（1>22mm,伸入长度65OmmO箍筋间距采取16Omm,1mm钢筋。4 .承台标高承台应位于一般冲刷线以上，本例为砂砾石层，有比较好的特性，所以将承台顶部与河床平齐，初拟承台底部标高为88.9m。三、桩基础的设计计算与验算1 .单桩承载力采用钻孔灌注桩单桩承载力公式CI个、火“=+AMsZr%=心，式3）式中：R.单桩轴向受压承载力容许值（kN）,桩身自重标准值与置换土重标准值的差值作为荷载考虑；U桩身周长（m）;A,桩端截面面积；n土的层数；1承台底部或局部冲刷线以下各土层厚度，扩孔部分不计；q各土层与桩侧的摩阻力标准值，按表5、3、31取值；q,桩端处土的承载力容许值；f.o桩端处土的承载力基本容许值，按3、3、3确定；h桩端的埋置深度，对于有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算；对无冲刷的桩基，埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线起算；k2容许承载力随深度的修正系数，按表3、3、4取值;y2一桩端以上各土层的加权平均重度，若持力层在水位以下且不透水时，不论桩端以上土层的透水性如何，一律取饱和重度当持力层透水时则水中部分取浮重度；n一修正系数，按规范中表5、3、32选用；mo清底系数，按表选用。各个参数的取值：1)冲抓成孔直径应比桩径大0.2m,故d=1.4m2)u=d=4.40m,A,=兀j2=i3r23)砂砾石层入二,淤泥=;k2=,m0=4)液性指数/,=±k=1.5叫一5)查规范砂砾石层£。=40OkPa,qu=100kPa;淤泥层f.。=90kPa,qu=25kPa;密室砂卵层=500kPa,qu=300kPa,o5×22f0.8X17.5I6.2×22kN/2=12=113m3jJ=1×4.4×(1.8×1OO÷O.8×25+5×3OO)+O.7×O.8×1.13x5OO÷10×113×(7.6-3)=4000.97即单桩容许承载力为。2 .桩的计算宽度b查公路桥涵设计手册得以9(d+1)K从本设计中：当A=I.8m;h=7.1m;h=3(d+1)=6.6m;A<0.6h;n=2,圆形截面k=。查缄渺，得，b'=0.6,“4=0.780.6,b=0.9(d+I)K=154m;nh=2x1.36=3.09<B,+1=5.23 .桩-土变形系数aC25混凝土EC=X1(PE=0.8Er=0.8×28IO4=2.24×10?/=0.1018m464tn1=45MNIm*in,=4MNim*n,=IOOMNZm4对于三层土的m系数换算方法采用教材中公式，所以1"1+m.(21+,),+叫(24+2.+hj)sm=:-÷:h：45×1.84×4.4×0.8+100×10.2×57.f=91,0644Wm_:陋I89761.5*1.5400-百V2.24×1070.1018桩在最大冲刷线以下深度h二,=0.572其计算长度为ah=0.572×7.6=4,35>2.5故按弹性桩计算。4 .桩顶刚度系数p、P2、A、P的计算1=2.4m;h=7.6m;S=0.5;A=1.13m2Co=m0sh=91064.4x7.6=6.92x1(AkNm340®g0400,.A9-(06÷18×tan-÷08×tan-+5×tan-1048r按桩中心距计算面积时，A0=三3：=7.O7m2_1J24+0.57.61T1所以A=÷>t1=11.13×2.8×1O'+6.92×105×7.07.AE,Q4=2.50×106=1.096EIh=ash=435m>25mR=2.4x0.572=1.373m查手册得：xo=0.3183;x=0.5055;4=1.124o所以Q1=/£/.%=0.0465E-0.572,×O.3183E-O.O596f=>Ipia2E1xtt=0.1409E-0.572xO.5O55E-O.1654f，Pa=IiEE=0.5949£/-0.572x1.124E/-0.6429£/5 .单孔活载+恒载+制动力的计算由于承台和桩身均采用C25混凝土，作用在承台底面中心的荷载如下。恒载加一孔活载(控制桩截面强度荷载)时:IZN=6800+4450=9000WH=360+44404jbVXAf=470QkNm二孔活载时YN=8000÷50×44=IO2OOkN6 .计算承台底面原点O处位移a,b,查手册标准公式得:+=606429E+1.096E615'=18.653E/，np、=60.1654f/=0.9924f/npz=6×0.0596f/=03576fnp=<6×0.1654-0.9849(£/):(A+A”自W月Zu)-“R：_11.52f670÷0.8454E60402145.860.279f.52E-0.7147(E£4.N116281368.610-up,-60.848/E1_np：M+np、HT0.279EX6040÷0.8454E/670366.14O.279f×.52£-O.7147(E7 .计算作用在每根桩顶上作用力P,QJI查手册标准公式得：单位都为(kN)二R也+*=1096Ex(1368.61c366.14±i.5x)=E12101.931898.062=PA-p、PQ0.0596£/X-14-0.1654E=67.33JUVE1E1M1=PAPQ-pia9=0.6429f/X.1654日X=TI9.53Mfw校核:<nQ=6×67.33=403.98kN2H=404kN2xP÷nM=3×(2101.93-898.06)×15+6×(-11953)=4700.235kNom2M=4700kN.m.=>Z"=3X(2101.93+898.06)=3999.91kN=ZP=9000AN8 .计算最大冲刷线处桩身弯矩Mo、水平力Qo、轴向力POMo=M;+Q1=-119.93÷67.33×2.4=42.062kNmQ0=6733kNPo=2101.93÷1.13x2.4x14=2139.9()kN9 .桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算由Qz=0得：="二°”2x42.062=0357Q67.33由CR.357及h=435,查手册得：z=1.1570故：=98-=2.023，0.572由z=1.157&h=4.35,查手册得：K=4.148M=KMo=4.148×42,()62=174.473kNm即最大弯矩在最大冲刷线以下处。10 .配筋计算最大弯矩在最大冲刷线以下处，该处M=174.473kNm0查结构设计原理：已知一跨活荷载为310OkNN=1.2×(2139.90-3100)40.5×XQ52×14×2(B2-nX1.2X100X2032X0.5+1.4x3IOO=22865kNM=12×(-119.53)+1.4x67.33x(2.4+2.023)=273.48kNom髭;.00997n<r=+0.143=0.393;1,=1+h=2.4+7.6=IOm0,3”E=2.8x10okPa;/4-.o.1O2而1=W=8.3'd1.2故应考虑偏心距增大系数，根据公路桥规+二二;h=r+r;=1.2+0.54=1.74;h=2r=1.21400%A=><=0.2÷2.7-=039<1.0;=1.15-0.01-5-=1.13>1.O.UZu.=1¼所以n-1÷-(8.33×03910-12811400x01S9eo=1.28×0.0997=0.128m由已知条件得：f0=11.5MPa;fu=195MPa<»计算受压区高度系数=>-11历-他。)_580.6-AXo.1286.9-1.472A07JC(e0)-Dgr95×C×0.128-D×0.624.96C-117O查结构设计原理得N,=Ar2fu+Cpr2fu=A(0.6)2×11.5×1000+Cp(0.6)2×1000×195=4140A+70200Cp采用试算法列表计算，各系数查规范5ABCDPN.计算得当5=0.23;p<0时N,接近N,故只需配置构造钢筋，构造钢筋如本说明书第二章桩的构造所述(桩身采用C25混凝土，R2SS级钢筋，每桩18根主筋，主筋直径20mm,钢筋保护层净距80mm,箍筋采用闭合式直径8mm,箍筋间距200m
