桩基程序用户手册

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1、铁路桥梁设计CAD集成系统铁三院桥梁处2006.11一程序功能1本程序适用于弹性基础桩基的设计与检算。计算方法采用铁路桥涵地基和基础设计规范附录D提供的方法，即m法。设计依据为铁路桥涵地基和基础设计规范、铁路工程抗震设计规范、铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范、铁路工程设计技术手册桥梁地基和基础。2本程序对桥墩和T形桥台、一字形桥台、耳墙式桥台的桩基能够进行自动设计，即自动按照程序规定的十二个桩基方案进行选择，自动确定桩数、桩长、桩距、桩的排列方式、承台尺寸及桩身截面配筋率，设计出满足应力和位移要求的而且工程数量最经济的桩基方案。3本程序也可以进行墩台桩基的检算，对用户拟定的桩基方案

2、，程序能够完成桩基计算的工作，若单桩轴向承载力和墩顶位移的控制条件得到满足，即自动确定桩身截面配筋率，对于摩擦桩，程序可根据计算自动确定满足单桩轴向承载力的桩长。4本程序可以和墩台设计模块组合使用，此时基顶或承台底外力及hengzai文件由墩台设计模块自动提供。5本程序考虑双线时的扭距作用，但不包括桩身抗裂性和承台的检算。6本程序能够进行桩基础纵向水平线刚度和桩基础沉降计算，并能与墩台设计模块组合计算墩台总刚度，但考虑各条线路的标准不同，要求不同，程序没有按照刚度和沉降要求设计，由设计者自行查看计算结果，并按照各线要求进行下一步计算。二适用范围1桩身的截面形式为圆形。2桩身的承力方式为摩擦桩或

3、柱桩。3桩基的使用方法为钻孔桩或打入桩。4地质层数在承台底以下最多为100层。5桩基自动设计时，桩数最少为4根，最多为12根，纵横向排数最多为7排，承台为矩形，桩对称布置，对柱桩可根据岩层面的倾斜角自动决定不同的桩长。6桩基检算设计时，桩数最多为50根，纵横向排数最多为20排，柱桩时桩长可以不等长，基岩面上的土被全部冲走也可以计算。7可用于单线或双线。8可用于非震区及地震区，但地震区桩基只能作检算，不能自动设计。9由于目前新编制的T形桥台与原桩基程序中桥台的外力输入数据格式不同，因此，桥台计算桩基的时候请注意采用的外力输入格式。三关于桩基自动设计的说明1桥规采用的桩基设计方法是一种检算方法，即

4、用户必须首先根据经验拟定桩基方案，然后进行检算。如不通过，则修改方案，重新检算。直到满足条件为止。本程序在编制过程中，收集我院设计的多条线的桩基方案，进行分析，总结出规律性方案，并加以条理化，录入程序，保证了程序高质量的进行桩基自动设计。2为了使程序在自动设计中有一定的灵活性，具有人工干预功能，即完全相同的设计条件，可以根据用户的不同设计意图自动设计出不同的桩基方案，采用如下方法：按稳定性公式计算桩身轴向容许承载力时，采用铁路工程设计技术手册桥涵地基和基础中第177页公式（6110）进行计算：式中：为桩身材料容许压应力的折减系数，一般情况下RBCAD主程序给值为0.9，也可以在桩基输入数据中修

5、改该值，以得到不同的单桩轴向容许承载力。这样值就成为用户控制单桩承受最到轴向力大小，以反映用户设计意图的重要参数，使桩基自动设计时具有一定的灵活性。 3关于摩擦桩自动设计如何正确适应各种地质条件按照以下两方面考虑：一是地质将资料归结为六个数组，作为输入数据，按照规范规定，自动计算出由土的阻力决定的单桩轴向容许承载力；二是容许桩长的给定，为了满足单桩承受的最大轴向力小于由土的阻力决定的单桩轴向容许承载力，可以通过不断的加长桩长来实现，但是桩长太长不一定合适，不仅不利于施工，也不一定适应地质条件，所以自动设计时，希望能够控制桩长，为此将容许桩长作为由用户输入的控制数据，使摩擦桩自动设计成果能够满足

6、用户的设计意图。四输入数据符号说明1本程序输入数据采用数据文件形式，数据文件的名字用户命名，若用户采用RBCAD程序单独设计功能，则数据文件名由项目名墩台号文件后缀组成。2建立数据文件时，必须根据信息N3、N4、N6、N7、N12、N13的区分，按照数据文件格式依次输入，不得颠倒其顺序，不得减少或增加数据个数，注意数据分行和换行。3本程序有三个主要的输入数据文件：第一个文件*.zjc为基本参数和地质资料数据文件，第二个文件*.myl为基顶或基底外力。第三个文件*hengzai为计算刚度和位移所需的墩身柔度和位移限值数据文件。当本程序与墩、台设计模块联合使用时，仅需要第一个数据文件，另外两个数据

7、文件由墩、台设计模块自动生成。另外还有三个项目文件tempcurrent和current.cal和contr文件，当与RBCAD程序连接使用时，这三个文件不用设计者输入，由RBCAD系统自动给出。4本程序有三个主要的输出数据文件：第一个文件*.zjo为桩基计算中全部荷载组合的计算结果文件，包括刚度和沉降设计结果。第二个文件zjcout为程序自动选取的最控制工况的计算结果文件，包括刚度和沉降设计结果。第三个文件*.cad为提供RBCAD绘图用的数据文件。错误信息文件为error文件。5自动设计时，对桥墩输入墩底外力，对桥台输入台底截面点外力。检算时均输入承台底中心外力。6符号说明：凡是提到“地面

8、线”一词时，在有冲刷的情况下，对普通荷载是指局部冲刷线，对地震荷载是指一般冲刷线。五*.zjc文件输入格式及数据说明1数据文件名：项目名+墩台号+ .zjc2输入数据格式：LMNN3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N11 N12 N13 D D0 Q QQ2 RP EA PN GA SGA SGW SGY HL HM GG PUP RAD QB CS ZTN10 FL(I) YK(I) QM(I) X1K(I) XK(I) F(I) R(I) Es(I) HI GR FF0 JH1（摩擦桩）HRRR CC C1 C2 C0 QQ1（柱桩）BA DA RA BC DC RC EAA PL（

9、实体墩或空心墩）BA0 DA0 RA0 BC0 DC0 RC0（空心墩输入）AA HH GI HW HS（自动设计时输入）HA HB QLL QMM RN QNN H11 R1（自动设计时耳台输入）HA HB H11 R1 D33 D4（自动设计时T台输入）NUM BZ(自动设计时输入，桩基自动设计时初始根数，承台计算厚度)NS N1 N2 I0(I) J0(I) IZ(I) S(I) XI(I) XJ(I) HA1(I) HA2(I)（桩基检算时输入）STX(I) STY(I)（桩基检算时输入）H(I) QL(I)（桩基检算时输入）QK BX BY BZ HN HS（桩基检算时输入）EQDE

10、EQDE (I)（考虑液化折减时输入）3输入数据说明： 公共数据LMN桩基墩台的个数；N3自动设计为-1，检算为1；N4摩擦桩为-1，柱桩为1；N5直线为-1，曲线为1；N6桥台为-1，空心墩为0，实体墩为1；N7普通荷载为-1，地震荷载除计算地震荷载墩和基础柔度系数时取1外均取1；N8打入桩为0，钻孔桩检算时，为要做配筋检算桩的根数，自动设计为2；N9检算时，则为要做配筋检算桩的根数，自动设计为2；N11T台为-1，桥墩为0，耳台和一字台为1；N12斜桩为-1，直桩为1；N13不等长桩为-1，等长桩为1；Dm桩的设计直径；D0m桩的成孔直径；Q桥台土压力强度系数，填土为0.435，填石为0.

11、355，桥墩时为0；QQ2kPa/m2 承台侧向地基系数的比例系数，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第71页表D.0.21取值，如承台侧面无土为0；RPm桩中心至主钢筋中心的距离，对于55cm的打入桩，若壁厚为10cm，则RP0.237m，壁厚为8cm，则RP0.245m；EAGPa桩身混凝土受压弹性模量，可参照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第9页表3.1.5取值；PN钢筋弹性模量与混凝土变形模量之比，可参照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第19页表取值；GA钢筋计算强度与混凝土棱柱强度之比，可参照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第23页表1取值；SGAM

12、Pa混凝土中心受压允许应力，可参照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第21页表取值；SGWMPa混凝土偏心受压允许应力，可参照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第21页表取值；SGYMPa主力时钢筋允许应力，可参照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第22页表取值；HL m地面线在承台顶以上时，为低水位（包括地下水位）至地面的距离。地面线在承台顶以下时，为低水位至承台顶面距离。水位在地面线或承台顶以上时为正，否则为负。干沟时为-50；HMm地面在承台顶以上时，为地面至承台顶距离，地面在承台顶以下时为0；PUP桩身初始含筋；RADm主筋直径；QBm桥墩或桥台底面横向尺

13、寸；CS增加桩基侧向土压力,地基土粘聚力；ZT钻探时ZT=1，触探时ZT=2,一般填1；摩擦桩时输入N10地质层数。地面在承台底面以上时，以承台底面算起。地面在承台底面以下时，以实际地面算起；FL(I) I=1,N10m各土层厚度；YK(I) I=1,N10各土层深度修正系数K2，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第26页的注解中方法取值；QM(I) I=1,N10kPa/m2各土层竖向地基系数的比例系数，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第71页表D.0.21取值；X1K(I) I=1,N10增加桩基当作整体基础计算,宽度修正系数K1，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第16页表取值）；XK(I)

14、 I=1,N10各土层深度修正系数K2，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第16页表取值；F(I) I=1,N10kPa各土层桩周极限摩擦力，打入桩可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第23页表3取值，钻孔桩可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第25页表6.2.25取值；R(I) I=1,N10kPa钻孔桩各土层地基容许承载力，由地质资料提供，打入桩可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第24页表4取值；Es(I) I=1,N10 MPa增加桩基沉降计算,地基土的压缩模量（根据压缩曲线确定），当存在压缩曲线数据时，该数据为-1，否则必须输入具体数据；HIm容许桩长，检算时为100；GR桩侧土的平均内摩擦角；F

15、F0钻孔桩桩底支撑力折减系数，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第26页表6取值；JH1摩擦桩支立于非岩石地基或风化层内为1，支立于岩层面上而未入岩层内为-1；柱桩时输入HRm自新鲜岩面算起的嵌入深度；RRkPa岩石试块单轴极限抗压强度；CC支撑于岩层上的打入桩的容许承载力系数，均质无裂缝岩层0.45，有严重裂缝的，风化的或易软化的岩层0.3；C1支撑于岩层上与嵌入岩层钻孔桩的容许承载力系数；C2根据岩层破碎程度和清底情况，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第27页表7取值；C0kPa/m岩层地基的竖向地基系数，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第72页表D.0.22取值；QQ1kPa/m2桩身侧向

16、地基系数的比例系数，可参照铁路桥涵地基和基础设计规范第71页表D.0.21取值；实体墩或空心墩时输入(计算柔度系数时,N7=1,不输入该项）BAm托盘底截面横向直段宽，如下图；DAm托盘底截面纵向长，如下图；RAm托盘底截面圆端半径，如下图；BCm墩底截面横向直段宽，如下图；DCm墩底截面纵向宽，如下图；RCm墩底截面圆端半径，如下图；EAAGPa墩身混凝土受压弹性模量，可参照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范第9页表3.1.5取值；PLm梁的跨度；空心墩时还需输入(计算柔度系数时,N7=1,不输入该项）BA0m托盘底截面内部横向直段宽，如下图；DA0m托盘底截面内部纵向长，如下图；

17、RA0m托盘底截面内部圆端半径，如下图；BC0m墩底截面内部横向直段宽，如下图；DC0m墩底截面内部纵向宽，如下图；RC0m墩底截面内部圆端半径，如下图；自动设计时输入AAm桥墩或桥台底面纵向尺寸；HHm柱桩时，为承台中心处墩台底面至新鲜岩面之距离，摩擦桩为0；GI柱桩时，为新鲜岩面之倾斜角，其符号规定如下图；HWm地面线在承台顶以上时为0，地面线在承台顶以下时为地面线至承台顶距离；HSm对桥墩为墩顶至墩底的高度；对桥台当地面线在承台顶以上时为路肩至地面高度，地面线在承台顶以下时为路肩至承台顶距离；自动设计耳台和一字台时尚需输入HAm当地面线在承台顶以上时为0，地面线在承台顶以下时为路肩至承台

18、顶距离；HBm当地面线在承台顶以上时为0，地面线在承台顶以下时为路肩至地面距离；QLLm耳墙长，一字台输0；QMMm台身后坡m:1之m（直坡填99999）；RNkn台背按直墙计算之土压力；QNNm台身前坡:1之n；H11m为耳墙长度等于5m时，锥体护坡不伸出台前的最大填土高；R1kN/m3承台上土容重；自动设计台时尚需输入HAm当地面线在承台顶以上时为0，地面线在承台顶以下时为路肩至承台顶距离；HBm当地面线在承台顶以上时为0，地面线在承台顶以下时为路肩至地面距离；H11m路肩至锥体护坡与前墙相交点之垂直距离，如下图所示；R1kN/m3承台上土容重；D33m后墙长；D4m前墙长；自动设计时尚需

19、输入NUM根 桩基自动设计时初始根数；BZ m 桩基计算时采用的承台厚度；桩基检算时输入NS桩的总数；N1纵向平面内的排数；N2横向平面内的排数；I0(I),I=1,NS每一根桩所属的纵向平面内的排数，自1至NS根桩，如图二；J0(I),I=1,NS每一根桩所属的横向平面内的排数，自1至NS根桩，如图二；IZ(I),I=1,N9为需要进行配筋计算的桩的编号，自1至N9根桩；S(I),I=1,NSm每根桩与相邻桩的最小中心距，自1至NS根桩，如图二；XI(I),I=1,N1m纵向平面内各桩中心至轴的距离，自第1排至第N1排，如图二；XJ(I),I=1,N2m横向平面内各桩中心至轴的距离，自第1排

20、至第N2排，如图二；HA1(I),I=1,N1m对桥墩为N1个0，对桥台当地面线在承台底以上时为N1个0,地面线在承台底以下时，对直接受土压力的纵向平面各排桩为路肩至承台底高度，不直接受土压力的纵向平面各排桩为0；HA2(I),I=1,N1m同上，路肩至承台底高度应为路肩至地面高度；STX(I),I=1,N1纵向平面内各排桩的倾角，正负如图一规定，如为直桩仅输一个0；STY(I),I=1,N2横向平面内各排桩的倾角，正负如图一规定，如为直桩仅输一个0；H(I),I=1,NSm桩长，若桩长不等，须输入NS个桩长，若相等，仅需输入一个桩长，对摩擦桩，当地面线在承台底以上时，为承台底至桩底的距离，当

21、地面线在承台底以下时，为地面至桩底的距离；对柱桩，当地面线在承台底以上时，为承台底至新鲜岩面的距离，当地面线在承台底以下时，为地面至新鲜岩面的距离。斜桩按斜长计算；QL(I),I=1,NSm地面线在承台底以下为地面至承台底距离，地面线在承台底以上时为0，地面水平时仅输一个数，地面不平时输NS个数；QK构件相互影响系数，曲线为纵横向的水平值；BXm承台纵向宽；BYm承台横向宽；BZm承台厚；HNm地面线在承台顶以上时为承台厚，地面线在承台范围内，为地面线至承台底距离，地面线在承台底以下时为0；HSm对桥墩，为墩顶至墩底的高度，对桥台，地面线在承台顶以上时，为路肩至地面高度，当地面线在承台顶以下时

22、，为路肩至承台顶的高度。EQDE 液化折减系数，非震时填-1，震区时，若不考虑液化折减，则填-1，若考虑则填承台侧土层的液化折减系数。考虑液化折减、摩擦桩时输入EQDE (I) I=1,N10各土层液化折减系数；考虑液化折减、柱桩时输入EQDE (1)对应QQ1的土层平均液化折减系数；六*.myl文件输入格式及数据说明1数据文件名：项目名+墩台号+ .myl2输入数据格式：1）除T形桥台以外的外力文件输入格式：L2PS(I,1) (I=1,L2)PS(I,2) (I=1,L2)PS(I,3) (I=1,L2)PS(I,4) (I=1,L2)PS(I,5) (I=1,L2)PS(I,6) (I=

23、1,L2)AK(I) (I=1,L2)PM(I) (I=1,L2)NNI(I) (I=1,L2)PS(I,7) (I=1,L2)PS(I,8) (I=1,L2)HZN,HZY,HZMX,HZX,HZMYSCC(I) (I=1,L2)需要桩基结果文件输出荷载组合工况说明时输入END 不需要桩基结果文件输出荷载组合工况说明时输入2）T形桥台外力文件输入格式：（2007.11.02新修改的格式）L2I，PS(I,1) PS(I,2) PS(I,3) PS(I,4) PS(I,5) PS(I,6) AK(I) PM(I) NNI(I) PS(I,7) PS(I,8)以下按(I=1,L2)循环HZN,H

24、ZY,HZMX,HZX,HZMY以下有说明输入，没有不输入SCC(I) 说明中可以直接带上荷载组合号end3输入数据说明： L2计算荷载组合类型数；I荷载组合号；PS(L2,6)L2组荷载组合的外力，自动设计时，对桥墩为墩底中心处外力，对桥台为台底截面A点处外力，检算时，桥墩桥台均为承台底中心处外力。各外力的正负号规定见图一所示。其数组元素说明如下；PS(L2,1)kNL2组荷载组合的墩台底或承台底垂直力；PS(L2,2)kNL2组荷载组合的墩台底或承台底纵向水平力；PS(L2,3)kN-mL2组荷载组合的墩台底或承台底纵向弯矩；PS(L2,4)L2个0.0；PS(L2,5)kNL2组荷载组合

25、的墩台底或承台底横向水平力；PS(L2,6)kN-mL2组荷载组合的墩台底或承台底横向弯矩；AK(L2)L2组荷载组合的桩的容许承载力提高系数，主力时为L2个1.0，主力+附加力时为L2个1.2，地震荷载时，可按震规规定选用；PM(L2)kN-m双线时,为L2组荷载组合墩台底或承台底的扭矩。单线时无扭矩，为L2个0.0；NNI(L2)L2个区分荷载类型的信息，普通荷载为-1，地震荷载为1；PS(L2,7)m各组合下墩身弹性变形产生的纵向位移。（可以只对应填入需要计算的那一种荷载组合的位移，其余填0，不计算）；PS(L2,8)m各组合下墩身弹性变形产生的横向位移。（可以只对应填入需要计算的那一种

26、荷载组合的位移，其余填0，不计算）；HZN,HZY,HZMX,HZX,HZMY恒载数据（竖向力，纵向水平力，纵向弯矩，横向水平力，横向弯矩），单位同上，不计算基础沉降时可以输入5个0；SCC(L2)对应荷载组合说明，说明最前面是荷载组合号，需要分行填写，一种荷载组合一行，如果不填该数据，则需填入结束符END。七*hengzai文件输入格式及数据说明1数据文件名：项目名+墩台号+hengzai2输入数据格式：bs1 bs2 gdzds zxwyr hxwyr（桥墩时还需输入)3输入数据说明： bs1m/kN墩顶单位力纵向水平位移；bs2m/kN墩顶单位力横向水平位移；若为桥墩或T形桥台还需输入g

27、dzdsm轨底至垫石顶高度；zxwyrm墩顶容许纵向位移；hxwyrm墩中心桥面处容许横向位移。八输出数据说明输出数据说明仅限于输入数据说明中没有的变量，检算时，若墩顶位移大于容许位移，则程序报错，但继续完成检算，计算结果在*.zjo中查看。BCm墩底截面横向直段宽，如下图；JMN桩基墩台的顺序号；IAA荷载组合的顺序号；EI桩身受绕刚度；KO构件相互影响系数BOm基础的计算宽度B0；AF即附录D中的；DDm承台纵向后端襟边；DKm承台纵向前端襟边；V3m3承台混凝土数量；V4m3桩身混凝土数量；XA纵向平面内，相邻桩的中心距系数；YA横向平面内，相邻桩的中心距系数；DQQ即附录D中的QQ；D

28、MQ即附录D中的MQ；DMM即附录D中的MM；P1即附录D中的1；P2即附录D中的2；P3即附录D中的3；P4即附录D中的4；AXm承台座板底面的纵向水平位移；ZXm承台座板底面的竖向位移；CX弧度承台座板绕坐标原点的纵向转角；DCJcm墩顶纵向容许水平位移；DJcm墩顶纵向计算水平位移；AYm承台座板底面的横向水平位移；ZYm0；CY弧度承台座板绕坐标原点的横向转角；CDJcm墩顶横向容许水平位移；CJcm墩顶横向计算水平位移；HIm从承台底算起的桩长；NIkN纵向外力产生的桩顶轴向力；MIkNm纵向外力产生的桩顶弯矩；NJkN横向外力产生的桩顶轴向力；MJkNm横向外力产生的桩顶弯矩；WN

29、WkN单桩承受的最大轴向力；PNNkN按稳定性检算公式计算的单桩轴向容许承载力；PIIkN按摩擦力计算的单桩轴向容许承载力；Ym桩身计算截面距桩顶的距离；MkNm桩身计算截面上的弯距；NkN桩身计算截面上的轴向力；SGHMPa桩身计算截面上的混凝土最大压应力；SGPMPa桩身计算截面上的钢筋最大压应力；SGGMPa桩身计算截面上的钢筋最大拉应力；Acm桩身计算截面上所需钢筋面积；XOCm桩身地面处截面的纵向位移；FOC桩身地面处截面的纵向转角；SOCkNm桩身地面处截面的纵向弯距；QOC桩身地面处截面的纵向剪力；XOHm桩身地面处截面的横向位移；FOH桩身地面处截面的横向转角；SOHkNm桩身地面处截面的横向弯距；QOH桩身地面处截面的横向剪力；NXkN作用于承台底面坐标原点上的竖向外力；HXkN作用于承台底面坐标原点上的纵向水平力；MXkNm作用于承台底面坐标原点上的纵向弯矩；HYkN作用于承台底面坐标原点上的横向水平力；MYkNm作用于承台底面坐标原点上的横向弯矩。附录： 桩基自动设计方案