基础工程课程设计报告——低桩承台基础设计

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1、.基础工程课程设计- 低桩承台基础设计一、基本资料1某跨线桥主桥上部结构为预应力混凝土连续梁，跨径组成为（60+100+60）m，桥面净宽 11m，设计荷载标准为公路级。采用盆式橡胶支座、等截面单箱双室薄壁桥墩（如下图示）。2主墩高度 18m，箱壁厚度 0.75m，纵隔板厚度 0.8m，墩身顶部 1.5m 及底部2m均为实心段， 矩形墩底截面尺寸为 (4 14)m2 ，采用 30 号混凝土。 作用于墩身底截面中心处的设计荷载为：竖直力 Nz=74958kN水平力 Hx =2895kN纵桥向弯矩 My=38209 kNm（坐标规定：纵桥向x 轴、横桥向 y 轴、竖向 z 轴）word 资料.3主

2、墩基础拟采用 12 根钻孔灌注桩群桩基础，混凝土标号25。承台顶面与地面平齐，厚度为 3.5m。4地质资料自地面向下 16m深度范围内为中密细砂加砾石 （土层 ），往下为密实中粗砂加砾石（土层 ）。地基土的物理力学性质指标为 :土层 ： qk =55kpa ，=19.8kN/m3 ， m=10000kN/m4 ,土层 ： qk =70kpa,f a0 =500kpa,=21.8KN/m3m=20000kN/m 45. 设计参数承台及基桩材料重度=25kN/m3，基桩设计有关参数为： Ec=2.8 107 kN/m2, =0.85, m 0=0.8, K 2=6班级桩径（ m）纵桥向（排）横桥向

3、（排）桥 11.234桥 2、41.534桥 31.834二、主墩群桩基础设计要求（以纵桥向控制设计）（一）设计计算内容：1. 根据已知条件拟定承台平面尺寸；2. 进行基桩的平面布置；3. 拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力；4. 判断是否弹性桩；5. 桩顶荷载分配并校核；6. 确定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力；word 资料.7. 单桩内力及位移计算与验算；8. 桩身截面配筋设计及桩截面强度验算；9. 群桩基础承载力和沉降量验算。（二）设计完成后应提交的文件及图表1低桩承台群桩基础设计计算书（应附计算小图）；2. 桥墩及基础结构构造图；3. 基桩钢筋构造图。三、设计依据规范及参考书1公

4、路桥涵地基及基础设计规范（JTG D63-2007 ）2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）3. 王晓谋 . 基础工程 . 北京：人民交通出版社， 20044. 叶见曙 . 结构设计原理 . 北京：人民交通出版社， 20045. 江祖铭等主编 . 墩台与基础 . 北京：人民交通出版社， 1994word 资料.一、拟定承台平面尺寸钻孔灌注桩属于摩擦桩中的钻孔桩，根据规范要求，其中心距不应小于桩径的2.5倍，此处，横、纵向桩中心距均取桩径的2.5 倍即：横、纵向桩的中心距为根据规范，为了避免承台边缘距桩身过近而发生破裂，并考虑桩顶位置允许的偏差，边桩外侧到承台边缘的

5、距离，对于桩径大于1.0m 的桩不应小于 0.3 倍桩径并不小于 0.5m。故： 承台长 L180 2.5 3 180 0.3 2 1801638cm承台宽 D180 2.5 2 180 0.3 2 1801188cm二、进行基桩的平面布置桩的排列形式采用行列式，基桩布置如图1 所示：三、拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力word 资料.承台每延米自重：N 0 =11.8816.38 （25-19.8 ） =1011.89 kN/m土层中桩每延米自重：q111.82 (25 19.8) 13.232kN / m4土层中桩每延米自重：q211.82(25 21.8 ) 8.143kN / m4

6、设：第二层土中桩长为hC根据要求，一般应将桩底至于岩层或坚硬的土层中，已得到较大的承载力和较小的沉降量，若在施工条件允许的深度内没有坚硬土层的存在，应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层， 要避免是桩底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉降。显然，土层相对于土层更适合成为持力层。桩底所承受的最大竖向荷载最大值为：N h (N z /12 N13.5 /1212.513.232+ hC8.143)74958 /121011.893.5 /1213.23212.5 8.143 hC6707.03hC8.143计算 Ra时取以下数据：桩 的周 长ud1.8=5.6

7、5m，Ap1d211.822.54m 2，440.85, m0 0.8, k26 ,fa0 500kpa ,2 (1619.8hC21.8) / (16hC )所以承载力：Ra0.55.65(5512.5 70 hC )2.54(0.8（16 19.8+21.8hC）0.85 （500+6(13+ hC )(16+ hC )Nh6707.838.143 hCword 资料.解之的 hC =2.99m取 hC =3.5m因此拟定桩长为：L桩 =12.53.516m桩端以上各土层的加权平均重度值为：216 19.83.5 21.820.16kN / m3163.5桩端处土的承载力容许值：qrm0f

8、a 0 k2 2 (h 3)0.80.85 500620.16(19.53)1697.2kPa因为 qr1697.2kPa1450kPa , 所以取 qr1450kPa单桩轴向受压承载力容许值的计算：2Ra1 u qik liAp qr2i 115.65(5512.5703.5)2.54145026317.31kN桩底所承受的最大竖向荷载Nh(Nz /12 N13.5/12 12.5 13.232+hC8.143)=6735.53kN因为 NhRa , 不满足要求，所以需重新拟定桩长。h2 6735.532.54 145055 12.5 / 705.6m5.65取 h =6.5m。验算单桩轴向

9、受压容许承载力桩端以上各土层的加权平均重度值为：216 19.86.5 21.820.38kN / m 3166.5桩端处土的承载力容许值：word 资料.qrm0f a0 k2 2 (h 3)0.80.85 500620.38(22.53)1961.43kPa因为 qr1961.43kPa1450kPa , 所以取 qr1450kPa单桩轴向受压承载力容许值的计算：2Ra1 u qik l iAp qr2 i 115.65(5512.5706.5)2.54145026910.56kN桩底所承受的最大竖向荷载Nh( Nz /12N1 3.5/1212.513.232+hC8.143)=6759

10、.96kN因为 Nh1450kPa, 所以取 qr 1450kPar单桩轴向受压承载力容许值的计算：2Ra1 u qik liApqr2i 115.65(5512.57011.5)2.54145027899.31kN因为 Nmax =7669.06kN Ra7899.31kN , 满足要求。重新确定桩长为 L桩 =24m七、单桩内力及位移计算与验算（1）桩身弯矩 Mz 以及桩身最大弯矩Mmax 计算1 ）由于 h 4 ，故可以采用无量纲法即： MzQ0 AMB624.45 A332.81BM0 MMM无量纲系数 AM,B M分别由附表查的， Mz 计算如下表：MZ 计算列表word 资料.Zz

11、zAMBMQ0 AMM 0BMM Z0.00.0001.000000.00332.81332.810.10.360.099600.9997462.20332.72394.920.20.720.196960.99806122.99332.16455.160.31.080.290100.99382181.15330.75511.910.41.440.377390.98617235.66328.21563.870.51.800.457520.97458285.70324.35610.050.62.150.529380.95861330.57319.03649.610.72.510.592280.93

12、817369.85312.23682.080.82.870.645610.91324403.15303.94707.090.93.230.689260.88407430.41294.23724.641.03.590.723050.85089451.51283.18734.691.13.950.747140.81410466.55270.94737.491.24.310.761830.77415475.72257.64733.371.34.670.767610.73161479.33243.49722.821.45.030.764980.68694477.69228.62706.311.55.3

13、90.754660.64081471.25213.27684.521.65.750.737340.59373460.43197.60658.031.76.100.713810.54625445.74181.80627.541.86.460.684880.49889427.67166.04593.711.96.820.651390.45219406.76150.49557.25word 资料.2.07.180.614130.40658383.49135.31518.812.27.900.531600.32025331.96106.58438.542.48.620.443340.24262276.

14、8480.75357.592.69.340.354580.17546221.4258.39279.812.810.050.269960.11979168.5839.87208.443.010.770.193050.07595120.5525.28145.833.512.570.050810.0135431.734.5136.234.014.360.000050.000090.030.030.062 ）桩身最大弯矩 Mmax最大弯矩位置确定由 QZ=0 得： CQM 00.533Q0由 CQ 0.533 及 h4 ，查附表 13，得 zmax1.0091 ，故1.0091Zmax3.92m0.2

15、775由 zmax1.0091及 h4 ，查书中附表13，得 KM=1.780M max = K M M 01.780332.81592.40k N gm（2）桩身剪力 Qz 计算QzQ0 AQM 0 BQ173.91AQ92.69BQ无量纲系数 AQ,B Q分别由附表查的， Qz 计算如下表QZ 计算列表ZzzAQBQQ AM 0BQQZ0 Q0.00.001.000000173.910.00173.91word 资料.0.10.360.98833-0.00753171.88-0.70171.180.20.720.95551-0.02795166.17-2.59163.580.31.080.

16、90468-0.05820157.33-5.39151.940.41.440.83898-0.09554145.91-8.86137.050.51.800.76145-0.13747132.42-12.74119.680.62.150.67486-0.18191117.36-16.86100.500.72.510.58201-0.22685101.22-21.0380.190.82.870.48522-0.2708784.38-25.1159.280.93.230.38689-0.3124567.28-28.9638.321.03.590.28901-0.3505950.26-32.5017.

17、771.13.950.19388-0.3844333.72-35.63-1.921.24.310.10153-0.4133517.66-38.31-20.661.34.670.01477-0.436902.57-40.50-37.931.45.03-0.06586-0.45486-11.45-42.16-53.611.55.39-0.13952-0.46715-24.26-43.30-67.561.65.75-0.20555-0.47378-35.75-43.91-79.661.76.10-0.26359-0.47496-45.84-44.02-89.861.86.46-0.31345-0.4

18、7103-54.51-43.66-98.171.96.82-0.35501-0.46223-61.74-42.84-104.582.07.18-0.38839-0.44914-67.54-41.63-109.182.27.90-0.43174-0.41179-75.08-38.17-113.252.48.62-0.44647-0.36312-77.65-33.66-111.30word 资料.2.69.34-0.43651-0.30732-75.91-28.49-104.402.810.05-0.40641-0.24853-70.68-23.04-93.723.010.77-0.36065-0

19、.19052-62.72-17.66-80.383.512.57-0.19975-0.01672-34.74-1.55-36.294.014.36-0.00002-0.000450.00-0.04-0.05（3）水平位移 Xz 计算XzQ0 AM 0 B6.97 104 A3.72 104 B3EIx2 EIxxx无量纲系数 Ax ,B x 分别由附表查的， Xz 计算如下表XZ 计算列表ZzzAxBxQ0 Ax ( 10 4 )M 0 Bx( 10 4 )XZ3 EI2 EI0.00.002.440661.6210017.016.0323.040.10.362.278731.4509415.

20、885.4021.280.20.722.117791.2908814.764.8019.560.31.081.958811.1407913.654.2417.900.41.441.802731.0006412.573.7216.290.51.801.650420.8703611.503.2414.740.62.151.502680.7498110.472.7913.260.72.511.360240.638859.482.3811.860.82.871.223700.537278.532.0010.530.93.231.093610.444817.621.659.281.03.590.9704

21、10.361196.761.348.11word 资料.1.13.950.854410.286065.961.067.021.24.310.745880.219085.200.816.011.34.670.644980.159854.500.595.091.45.030.551750.107933.850.404.251.55.390.466140.062883.250.233.481.65.750.388100.024222.710.092.801.76.100.31741-0.008472.21-0.032.181.86.460.25386-0.035721.77-0.131.641.96

22、.820.19717-0.057981.37-0.221.162.07.180.14696-0.075721.02-0.280.742.27.900.06461-0.099400.45-0.370.082.48.620.00348-0.110300.02-0.41-0.392.69.34-0.03986-0.11136-0.28-0.41-0.692.810.05-0.06902-0.10544-0.48-0.39-0.873.010.77-0.08741-0.09471-0.61-0.35-0.963.512.57-0.10495-0.05698-0.73-0.21-0.944.014.36

23、-0.10788-0.01487-0.75-0.06-0.81（4）转角位移z计算Q0AM 0B 1.94 104A1.04 104Bz2 EIEI无量纲系数 A , B分别由附表查的，z 计算如下表Z 计算列表word 资料.ZzzABQ0 A ( 104)M0B( 104)Z2 EIEI0.00.00-1.62100-1.75058-3.14-1.82-4.970.10.36-1.61600-1.65068-3.14-1.72-4.850.20.72-1.60177-1.55069-3.11-1.61-4.720.31.08-1.57676-1.45106-3.06-1.51-4.570.

24、41.44-1.54334-1.35204-2.99-1.41-4.400.51.80-1.50151-1.25394-2.91-1.30-4.220.62.15-1.46009-1.15725-2.83-1.20-4.040.72.51-1.39593-1.06238-2.71-1.10-3.810.82.87-1.33398-0.96978-2.59-1.01-3.600.93.23-1.26713-0.87978-2.46-0.91-3.371.03.59-1.19647-0.79311-2.32-0.82-3.151.13.95-1.12283-0.70981-2.18-0.74-2.

25、921.24.31-1.04733-0.63038-2.03-0.66-2.691.34.67-0.97078-0.55506-1.88-0.58-2.461.45.03-0.89409-0.48412-1.73-0.50-2.241.55.39-0.81801-0.41770-1.59-0.43-2.021.65.75-0.74337-0.35598-1.44-0.37-1.811.76.10-0.67075-0.29897-1.30-0.31-1.611.86.46-0.60077-0.24672-1.17-0.26-1.421.96.82-0.53393-0.19916-1.04-0.2

26、1-1.242.07.18-0.47063-0.15624-0.91-0.16-1.08word 资料.2.27.90-0.35588 -0.08365-0.69-0.09-0.782.48.62-0.25831 -0.02753-0.50-0.03-0.532.69.34-0.17849-0.01415-0.35-0.01-0.362.810.05-0.11611-0.04351-0.23-0.05-0.273.010.77-0.06987-0.06296-0.14-0.07-0.203.512.57-0.01206-0.08294-0.02-0.09-0.114.014.36-0.0034

27、1-0.08507-0.01-0.09-0.10八、桩身截面配筋设计及桩截面强度验算由上可知，最大弯矩发生在距离桩顶以下的3.92m 处，该处的弯矩为M592.40kNgm .计算该处轴向受压荷载时，根据公路桥梁通用设计规范（JTG D602004）第，恒载分项系数取1.2 。则N 1.27450.7313.23 23.921 uqk z21.27450.7313.2 323.921553.925.6528272.24kN1）纵向钢筋面积按公路桥规规定全部纵向钢筋配筋率按0.2%配置Ag 0.002d 2 =0.00509m 24现选用 16 根 22 的 HRB335级钢筋：A 60.816

28、 104 m2fsd 280M Pag桩身采用 C25混凝土， fcd11.4MPa 。计算偏心距增大系数word 资料.因为长细比 :l 02453.3317.5I / A0.45所以偏心距增大系数：=1+1( l0 )2121400e0 / h0h其中 : e0M max592.400.0716 m ,取 rs0.9r0.81mN max8272.24h0rrs 0.90.81 1.71m ; h2r1.8m10.22.7 e00.313 ， 2 =1.15-0.01l 01.02 1,故取 2 =1h0h所以：=1+14001( 24 ) 2 0.313 1=1.9490.0716 /1

29、.711.8计算截面实际偏心距e0M max1.949 592.40N max=0.140m8272.24根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ D62-2004) 求轴向偏心距：e0Bf cdDgf sd grAfcdCf sd其中： r0.9m,并设 g=0.9,=0.002即：e0Bf cdDgf sd gr = 11.4 B0.504D0.9Af cdCf sd11.4 A0.56C以下采用试算列下表ABCDe0e0e0 / e00.962.58900.40112.20120.74460.1450.1401.030.972.61580.38652.22900.72510.

30、1380.1400.99word 资料.0.982.64240.37172.25610.70610.1320.1400.94由上表可知，当=0.97 时 e0 =0.138mm, 与实际值 e0 =0.140mm 最为接近，故取 0.97作为计算值。截面承载力复合轴力复合 :N u Ar 2 fcdC r 2 f sd2.6158900211.42.22900.029002280= 25165.37kN8272.24kN弯矩复合：M u Br3 fcdD gr 3 f sd0.3865900311.40.72510.0029003280= 3478.46kN gm592.40kN gm轴力和弯矩均满足要求。裂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(JTJ D62-2004) 第条，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，当按作用短期效应组合计算的截面受拉区外缘钢筋应力ss 24MPa 时可不必验算裂缝宽度。N sse02ss59.42(2.801.0)1.65g3r 2 fcu ,kr式中：r 900mm,0.005, f cu,k =25MPa, s1.0, 偏心距 e0M max592.4072m mN max8272.2 4