桩基础课程设计

佛山科学技术学院课程设计用纸目 录1.设计资料地质及水文河床土质：水文土质指标桥墩、桩、承台尺寸与材料荷载情况单桩容许承载力的确定及验算桩顶及最大冲刷线处荷载Pi、Qi、Mi及P0、Q0、M0的计算桩的计算宽度b1桩的变形系数桩顶刚度系数1、2、3、4值计算计算承台底面原点0处位移、计算作用在每根桩顶上的作用力、计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力，及轴向力最大弯矩及最大弯矩位置的计算桩在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算桩顶纵向水平位移验算桩身截面配筋计算计算偏心距增大系数计算受压区高度系数计算所需纵向钢筋的截面积对截面进行强度复核在垂直与弯矩作用平面内在弯矩作用面内承台结构设计计算桩顶处局部受压验算桩对承台的冲剪验算承台受弯、抗剪承载力计算群桩基础验算群桩基础承载力验算参考文献1计资料1.1. 地质及水文1.1.1. 河床土质：地基土为灰色淤泥质粘土，地基土容许承载力=200 KPa。1.1.2. 水文：地面（河床）标高为-2.00 m，高水位3.80m ，低水位 2.00m ，最大冲刷线标高为-4.00m ，一般冲刷线标高为-2.00m 。1.2. 土质指标类型地基系数m（KN/m4）极限摩阻力（KPa）内摩擦角重度（KN/m3）内聚力（KPa）淤泥质粘土30003516º17.9121.3. 桥墩、桩、承台尺寸与材料桥墩横向宽为8.10m；纵向宽为1.60m墩顶标高为7.028m；墩身高为3.80m。规范规定：钻（挖）孔灌注的摩擦桩中心距不得小于2.5倍成孔直径，所以取：承台尺寸：9.5m×4.5m×2.0m。（1） 拟定采用八根桩，设计直径为1.0m。（2） 桩身及承台混凝土用C25号，其受压弹性模量Eh =2.9×107Kpa。受弯弹性模量E =1.93×107Kpa（3） 平面布置图如下图1所示：平面布置图如下图1所示： 图1 平面布置图(单位:厘米)1.4. 荷载情况a) 上部为等跨30m的预应力钢筋混凝土简支梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵横桥向荷载为：作用在承台顶面中心的承载能力极限状态荷载如下表：荷载方向竖向力N（KN）水平力H(KN)弯矩M(KN·m)纵向7880420.53019横向6100228.8770分析说明：由于纵向荷载比横向荷载大，出于安全角度考虑，荷载为纵向控制设计。b) 桩（直径 1.2m）自重每延米为 (已扣除浮力)c) 故,作用在承台底面中心的荷载力为: N=7880+(2.0×4.5×9.5×25)= 10017.5 KN H=420.5 KN M=3019+420.5×2.0=3860 KN·m d) 则拟定桩基础采用正循环旋转钻换浆法,为摩擦桩。2桩容许承载力的确定及验 根据公路桥涵地基与基础设计规范中确定单桩容许承载力的经验公式初步反算桩 的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为h3，则：Nh=P=U +m0 A0+K22(h-3) 计算P时取以下数据： 桩的设计桩径为1.0m ，旋转钻成孔直径为1.04m，U=×1.04=3.27m， A=×1.042/4=0.849,=0.70, m0=0.8, K2=1.5, 0=200kPa, =35 kPa。 P=×3.27×h×35+ 0.7×0.8×0.849×200 +1.5×17.9(h+2-3) = Nh = 1313.77+ 5.89h所以，则解方程得：h=19.2m现取h=20m，桩底标高为-24m，桩的轴向承载力符合要求。具体见如下图2所示 图2 双排桩断面图 (单位:厘米)（a）横桥断面图 （b）纵桥断面图3及最大冲刷线处荷载Pi、Qi、Mi及P0、Q0、M0的计算3.1. 桩的计算宽度b1b1=Kf·K0·K·d Kf=0.9 K0=1+1/d=2.0 d=1.0 又 ； ； n=2 ； =0.6 又有=1.5 < 0.6=3.6m故 K= = 0.6+×=0.767b1=0.9×2.0×0.767×1.0=1.38m3.2. 桩的变形系数最大冲刷线以下m=3103 KN/3 I=d4/64 =×14/64=0.0491m4受弯构件：E=0.67Eh=2.9 ×107 × 0.67=1.943×107 Kpa 故桩在最大冲刷线以下深度h=20m。 其换算深度则为=0.34×20=6.8 (>2.5)故按弹性桩计算3.3. 桩顶刚度系数1、2、3、4值计算l0=5.228m h=20m =1/2 (钻孔桩) A=0.785h=20m 按桩中心距计算面积，A0=所以 又已知：=0.34×20=6.8大于4，所以取4=0.34×5.228=1.778由和查附表17、18、19，并用双内插法得:(，取4) =0.23215 ; =0.41505 ; =1.025823.4. 计算承台底面原点0处位移、3.5. 计算作用在每根桩顶上的作用力、 水平力： 弯矩： 校核： 校核正确 校核正确 校核正确3.6. 计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力，及轴向力 4大弯矩及最大弯矩位置的计算由得： 由 及查附表13得： 无量纲系数及由附表3、7查得，值计算列表如下，弯矩分布图:5在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算无量纲系数及由附表1、5查得，值计算列表如下土抗力分布图: 6顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷处水平位移和转角由 =0.34×20=6.8 查附表1，2，5，6得 满足要求 所以，桩顶纵向水平位移 水平位移容许值 符合要求7桩身截面配筋计算及其承载力复合7.1. 计算偏心距增大系数最大弯矩截面发生在最大冲刷线以下Z=2.86处，此处设计最大弯矩为，设计最大竖向力 现拟定采用C25号混凝土，HRB335级钢筋， 又因为，故桩的计算长度为：长细比，故考虑纵向弯曲对偏心距的影响。取g=0.87 所以取0.604 所以取1.07.2计算受压区高度系数 以下采用试算法列表计算，各系数查结构设计原理附表1-11 由计算表可见不存在使得Nu与设计值N相近。所以应该按构造进行配筋设计。7.3计算所需纵向钢筋的截面积取最小配筋率所以 选用 箍筋选用取g=0.87 混凝土净保护层厚度 ，符合规范要求 布置如图3所示图3 钢筋布置示意图（尺寸单位：除钢筋为毫米外其余为厘米）纵向钢筋间距为：符合规范要求7.4进行强度复核由前面的计算结果， ， 7.4.1在垂直于弯矩作用平面内长细比，查结构设计原理附表1-10有稳定系数混凝土截面面积，实际纵向钢筋面积则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为7.4.2在弯矩作用平面内 以下采用试算法列表计算，各系数查附表得：由计算表可见，当时，与设计的很接近，故取为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为： 即桩截面符合要求。 8承台结构设计计算 图4 桩承台计算图（尺寸单位：厘米）桩与承台的连接采用桩顶主筋伸入承台的方法，伸入长度为1.2m，承台底部桩顶平面上设置一层钢筋网，具体如上图。8.1. 桩顶处局部受压验算 满足要求8.2. 桩对承台的冲剪验算(取桩身伸入承台长度为0.15m)抗剪承载力满足要求。8.3. 承台抗弯、抗剪承载力计算 由于墩在水平面上的投影与桩有接触，所以承台的抗剪及抗弯强度满 足要求。9桩基础验算9.1. 群桩基础承载力验算桩距=2.5m小于6d=6m，所以需要进行群桩承载力计算桩底持力层承载力计算又因为且 L=9.5m B=4.5m h=l=22m 10参考文献1 公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）S. 北京：中华人民共和国交通部发布，2004.2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)S. 北京：中华人民共和国交通部发布，2004.3 公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD67-2007）S. 北京：中华人民共和国交通部发布，2007.4 叶见曙.结构设计原理M. 北京：人民交通出版社，19975 江祖铭，王崇礼.墩台与基础M. 北京：人民交通出版社，19946 凌治平，易经武主编，基础工程，北京：人民交通出版社，19977 叶镇国.水力学于桥涵水文M.北京:人民交通出版社,199816