基础工程课程设计-2#桥墩桩基础设计.doc

1、课程名称：基础工程设计题目： 2#桥墩桩基础设计 院 系： 专 业： 年 级： 姓 名： 指导教师： 西南交通大学峨眉校区2017 年 6 月 5 日1目录一、基础工程课程设计任务书 .21.1 设计题目 .21.2 设计目的 .21.3 基本资料 .21.3.1 设计的任务及建筑物的性质和用途 .21.3.2 基本资料 .31.4 设计依据 .41.5 设计要求 .51.6 其它 .5二、承台上部荷载计算 .8三、 高承台桩基地基和基础的设计与计算 .93.1 桩基设计 .93.1.1 确定承台尺寸 .92.1.2 桩的设计 .93.2 桩的内力及位移计算 .113.2.1 桩的内力和变位计

2、算 .113.2.4 群桩承载力的检算 .143.3 桩顶水平位移检算 .153.3.1 桩在局部冲刷线处的水平位移和转角 .153.3.2 在桩顶处的水平位移和转角 .153.4 桩与承台的联接强度检算 .163.5 河床底面以下墩身及承台和桩的工程量计算 .17附录一：桩身的弯矩、剪力及土的横向抗力计算表及其分布图 .18附录二：桩基础横断面、平面及立面图 .222一、基础工程课程设计任务书铁路（公路）桥墩浅基础设计1.1 设计题目本课程的题目是“1#桥墩独立基础设计”1.2 设计目的柱下独立基础是桥梁工程中的常用基础形式之一，在工程中应用范围较广。为系统掌握此类基础的设计方法，通过本次课

3、程设计应全面掌握柱下独立基础设计计内容与步骤及主要验算内容与方法，了解现行铁路桥涵地基和基础设计规范（TB 10002.5-2005）和公路桥涵设计通用规范 （JTG D602004）的有关规定，并初步具备独立进行该类基础设计的能力。1.3 基本资料1.3.1 设计的任务及建筑物的性质和用途设计任务：根据已有建筑物的图样，所受上部结构的荷载、地质和水文地质情况，遵照“中华人民共和国铁路桥涵地基和基础设计规范 TB10002.52005”（公路桥涵设计通用规范 JTG D602015）设计某铁路（公路）干线上跨越某河流的桥梁之 1#号桥墩的地基和基础。建筑物的性质和用途：该桥梁为等跨度 32M，

4、梁全长 32.6m，梁端缝 0.1m，梁高3.0m，梁宽铁路按单线布置，公路按双线布置 m，梁及上部体系自重按 870KN 计，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。桥面系为无渣桥面（公路不管有砟无砟），并设双侧人行道人行道宽 1m，荷载定为 3KN/m2，桥墩为混凝土实体桥墩，该3桥位于直线平坡段上，与河流正交，该地区无流冰及地震，该河道不通航。该桥除了为铁路（公路）客货运服务外，亦为附近居民来往的通道。设计依“中华人民共和国铁路桥涵地基和基础设计规范 TB1

5、0002.52005”（“公路桥涵设计通用规范 JTG D602015”）进行设计，活载按铁路标准活载，即“中活载”或（公路标准荷载）。1.3.2 基本资料一、 建筑物的立面示意图如下：二、 建筑物场地地形图及钻孔布置图如下： 场地地形图及钻孔布置图（单位： m） 水平比例尺 1：1000高水位：142.0m 施工水位： 132.0m 常水位： 132.0m1#4一般冲刷深度：河底以下 1.50m 局部冲刷深度：河底以下 5.50m水文情况：高水位：142.0m 施工水位： 132.0m 常水位： 132.0m一般冲刷深度：河底以下 1.50m 局部冲刷深度：河底以下 5.50m三、 墩帽尺寸

6、简图及墩身坡度墩帽宽 =240cm墩帽长 b=546cm墩帽厚 d= 52cm墩身坡 1:m=1:20如右图：单位 cm四、 补充资料墩帽顶面在高水位以上 3.72m。风力：w=800Pa八、设计方案该基础拟采用刚性基础或柔性基础，分别进行设计。1、采用刚性基础，试确定基础埋深，并设计该刚性基础2、采用柔性基础，高度取 0.8m，基础埋深与基底尺寸同 1，试设计该柔性基础（验算基础高度，进行抗弯检算与配筋）。1.4 设计依据1、铁路桥涵地基和基础设计规范（TB 10002.5-2005）5或（“公路桥涵设计通用规范 JTG D602004”）1.5 设计要求检算相关内容，设计满足要求的刚性及柔

7、性基础，绘制基础横断面、平面及配筋图。该课程设计主要按如下步骤进行：1、熟悉地基条件及上部结构资料；2、确定合理的基础埋置深度；3、确定地基承载力；4、确定基础底面尺寸，验算地基承载力；5、基础其它验算（偏心距、抗倾覆）；6、确定基础高度和构造尺寸；7、绘制基础横断面、平面及配筋图（柔性基础）。1.6 其它本课程设计应于 2014 年 月 日前提交。根据学号尾号不同选择下列方案学号尾号 单数 双数 备注铁路规范 公路规范单数 刚性基础 柔性基础学号倒数第二位 双数 柔性基础 刚性基础刚性基础任意检算 3 种组合即可；柔性的选取一种荷载组合即可1.6.1 参照 2#号桥墩绘制设计资料总图设计资料

8、总示意图： （单位 cm ）61.6.2 参照 2#号桥墩复合各层土的名称、确定其允许承载力一、 地基承载力修正系数 K 经查表，结果如上表：二、 各土层的地基的允许承载力的计算由于地基的尺寸和埋深还没有确定，暂时无法确定地基的容许承载力。等后边地基的尺寸和埋深确定后，再进行计算。1.6.3 桩基础设计1、 选定桩基类型考虑桩基采用高承台还是低承台，考虑采用打入桩还是钻孔桩等施工方法，确定设计为柱桩还是摩擦桩，设计应说明理由。2、 选择桩径与桩材确定桩所采用的材料；桩径选择时应考虑施工机具或预制定型产品的直径。3、 承台设计拟定承台底面和顶面标高，确定承台平面尺寸。4、 估算桩长和桩数（1）、

9、按纵向主+附两孔重载（低水位）和单孔重载（低水位）计算承台底面以上全部外力，7得出N、H、M。（2）、桩长确定：、柱桩：桩尖需插入硬层一定深度（如 1.0 米）；、摩擦桩桩：先按材料强度定出桩的材料轴向承载力P 材 ,然后假定不同的桩长，通过试算确定由土阻力确定的轴向承载力P 土 ，当P 土 接近P 材 时，所对应的桩长即为合适的桩长。P 材 一般应按实际材料强度计算得到，也可近似取以下值：钢筋混凝土预制桩： =40 P 材 =800KN=50 P 材 =1000KN预应力钢筋混凝土预制桩：=55 P 材 =1200KN钢筋混凝土钻孔桩： =80 P 材 =2000KN=100 P 材 =30

10、00KN=125 P 材 =4500KN（3）、确定桩数pNn式中，n 为桩数（取整），N 为承台底中心所受竖向外力， 为考虑弯矩的影响而使桩顶轴向力增大的系数，一般取 1.11.5。P 为P 材 与P 土 中的较小者。5、 配合承台设计进行桩的布置注意：应满足桩的布置原则6、 按低承台简化计算法进行检算。若不通过重新设计，直至满足此项要求。7、 按“m”法进行单桩轴向承载力检算及桩身配筋内力计算。（1）、计算单桩变形系数 ；（2）、计算单桩桩顶刚度系数 1、 2、 3、 4；（3）、计算承台中心变位 a、b、 和桩顶内力 Ni、H i、M i；（4）、桩身的弯矩、剪力及土横向抗力计算，并绘制

11、桩身弯矩图、剪力图及土横向抗力图；（5）、单桩的轴向承载力检算maxPNi8、 群桩检算注：以上检算荷载取纵向主+附两孔重载（低水位）9、 墩顶水平位移检算10、桩与承台的联接强度检算。11、河床底面以下墩身及承台和桩的工程量计算。8二、承台上部荷载计算具体步骤见课程设计一，此处由 Excel 中的计算表得：活载布置图示 一孔轻载 一孔轻载 二孔重载 二孔满载水位 高水位，计浮力 常水位，计浮力 常水位，计浮力 常水位，计浮力力或力矩 N 或 H M N 或 H M N 或 H M N 或 H M竖向荷载 9683.04 0.00 9683.04 0.00 9683.04 0.00 9683.

12、04 0.00水浮力 -2158.30 0.00 -1212.27 0.00 -1212.27 0.00 -1212.27 0.00主力（竖向力）竖向活载 1521.98 532.69 1521.98 532.69 2973.95 42.18 3032.76 3.92制动力或牵引力 341.84 5404.49 341.84 5404.49 341.84 5404.49 341.84 5404.49顶帽风力 2.00 30.90 2.00 30.90 2.00 30.90 2.00 30.90附加力（水平力）墩身风力 12.21 166.06 55.01 562.62 58.12 562.62

13、 58.12 562.62N(kN)或 M(kN.m) 9046.73 6134.14 9992.76 6513.69 11846.56 6040.19 11513.54 6040.19H(Kn) 356.05 398.85 398.85 398.85以下计算取： kN5.93H m604.19kN1846.5kNM三、 高承台桩基地基和基础的设计与计算3.1 桩基设计3.1.1 确定承台尺寸1.承台底面的标高：128m，则 ml5.302.承台高度：按经验承台采用 C30 混凝土，厚度定为 2m。3.承台平面尺寸： 由以上资料可得：墩身高 9.8m，墩身坡 1:20计算墩身底面的平面尺寸：底面长为： m046.2/17.52046. ）（底面宽为： 98）（根据构造原则，钻孔灌注桩不应小于 2.5 倍成孔桩径，且外侧与承台边缘距离对直径大于 0.3d。初步选定承台尺寸为： 862验算： 45tan170.2/18.36）（ t./4.）（满足材料刚性角的要求。2.1.2 桩的设计1桩材选择根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注摩擦桩，钻孔灌注桩可以用于各类土层，摩擦桩置于压缩性土层2确定桩径初步选定桩径为 1.0m，成孔桩径 1.05m。