基础工程课程设计-铁路桥墩桩基础设计.doc

1、中南大学基础工程课程设计题目：铁路桥墩桩基础设计姓名：姚嘉旭 学号：1201140406班级：建工 1408班指导老师：张国祥2017 年 9 月 30 日2I基础工程课程设计任务书铁路桥墩桩基础设计一、设计资料1. 线路： 级铁路干线，双线、直线、坡度 、线间距 。44.0m2. 桥跨：无碴桥面，单箱单室预应力混凝土梁，计算跨度 ，梁全长04.L，梁端缝 。轨底至梁底 ，梁底至垫石顶 ，梁底至支座铰中心40.6mL0.1L3.6.5，一孔梁总重 。93kN3. 地质及地下水位情况：标高（m） 地质情况 厚度（m） 标高（m） 地质情况 厚度（m）16.516.2 耕 地 0.3 -24.4-

2、30.9 粗砂（中密） 6.516.211.3 软塑砂粘土 4.9 -30.9-40.5 中砂（中密） 9.611.33.2 粉 砂 8.1 -40.5-45.6 砾砂（中密） 5.13.22.4 淤泥质砂粘土（松软）0.8 -45.6-58.7 硬塑粘土 13.12.4-24.4 细 砂（中密） 26.8土层平均重度 ，土层平均内摩擦角 ，320kN/m27地下水位标高： 。+15.4. 成孔机具： 、 、 、 的旋转钻机。8c125c0m5. 标高：轨底 ，墩底 。29.6.86. 风力： （桥上有车） 。0Paw7. 桥墩尺寸：如图 1 所示。二、设计荷载1. 承台底外力合计：双线、纵向

3、、二孔重载：, , 204.5kN936kH1260.7kNmM双线、纵向、一孔重载：, , 186. 4.332. 墩顶外力：双线、纵向、一孔重载：, 91.7kNH5410kmM说明：如因布桩需要加大承台尺寸时，增加部分自重应计入。图 1 桥墩尺寸示意图三、设计要求1. 确定桩的材料、桩长、桩数及桩的排列；2. 检算下列项目：（1）单桩承载力检算 （双线、纵向、二孔重载） ；（2）群桩承载力检算 （双线、纵向、二孔重载） ；（3）墩顶位移检算 （双线、纵向、一孔重载） ；4（4）桩身截面配筋计算 （双线、纵向、一孔重载） ；（5）桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载） 。3. 设计成果

4、：（1）设计说明书和计算书 一份（2）设计图纸（2 号图） 一张4. 设计提高部分（在完成上面任务的基础上，再分三个层次）（1）层次一：运用老师提供的 Fortran 程序，进行承台底面形心处的变位检算；（2）层次二：对上述程序进行修改，部分或全部加入 2 中检算项目的内容；（3）层次三：调整涉及参数（如桩长、桩径、桩间距等） ，观察这些参数对运行结果（包括承台底面形心处的变位、墩顶位移等）的影响，加深对力学概念的理解。（4）提交相对的数据文件和结果文件（层次三还可写出心得体会）目 录第一部分 设计说明书 1 1一、基本概况11二、设计依据11三、设计方案11四、施工建议12第二部分 设计计算

5、书13一、拟定尺寸13二、桩的布置及桩的连接方式14三、承台底面形心处位移计算15四、墩身弹性水平位移 计算18五、桩基检算11六、电算结果17第三部分 设计提高部分 23一、桩长对计算数据的影响23二、桩径对计算数据的影响26三、桩间距对计算数据的影响29参考文献311第一部分 设计说明书一、基本概况本课程设计任务要求完成铁路桥墩桩基础设计，桥梁计算跨度 ，梁全长04.mL，梁端缝 。轨底至梁底 ，梁底至垫石顶 ，梁底至支座铰中心40.6mL0.1L3.6m.5，一孔梁总重 。在荷载和承台参考尺寸给定的情况下，要求确定桩数和桩的93kN布置情况，対桩台进行检算使其承载力和变位满足规范的要求，

6、并完成桩的配筋设计。设计内容及步骤如下：（1）搜集资料（2）确定桩的尺寸和桩数（3）墩台底面形心处位移计算（4）桩基检算（5）桩身截面配筋设计和强度、稳定性、抗裂性检算（6）绘制桩基础布置和桩身钢筋构造图二、设计依据铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5-2005混凝土结构设计规范GB50010-2010铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005三、设计方案本设计采用钻孔灌注桩，桩身采用 C25 混凝土，采用旋转钻。持力层选在粗砂（中密）层，桩径采用 1.00m，桩长 40m，桩端进入持力层深度 2.3m，标高 26.7m。确定桩数为 8根两排，对称布置，桩

7、列间中心距 3.0m，排间中心距 3.0m。地基容许承载力 636.94kPa，单桩容许承载力 3546.61kN。墩顶水平位移 16.78mm，容许水平位移为 31.62mm。单桩承载力、群桩承载力和墩顶水平位移均符合要求。桩身承受最大弯矩 224.349kN.m，选用 1618 的 I 级钢筋，钢筋面积 。钢筋2407m采用环形对称布置，净保护层厚度 60mm，主筋净距为 151mm。桩与承台的联结方式采用主筋伸入式，桩身伸入承台板 0.1m；主筋伸入承台的长度 0.9m。主筋在桩中长度为 12.0m。箍筋采用 8200mm。自桩顶以下 10cm 起向下每 2m 设置一道加劲箍筋（即骨架钢

8、筋），直径为 18。 顺钢筋笼长度每隔 2m 沿圆周均匀设置 4 根骨架定位钢筋，直径为 12。经配2筋验算，截面应力和桩的稳定性均符合要求。四、施工注意事项地下水位标高为 15.00m，桩伸入地下水位以下，施工时要注意加强排水措施，防止流砂、管涌等不良地质现象的发生；同时，施工时要加强对周围地基沉降的观测，防止基础施工而引起的周边建筑不均匀沉降；钻孔施工适宜使用反循环法。3耕 地粉 砂淤 泥 质 砂 粘 土细 砂粗 砂中 砂砾 砂硬 塑 粘 土软 塑 砂 粘 土 16.5234-2.30945687土 层 名 称 标 高 （ m）0第二部分 设计计算书一、拟定尺寸 1. 桩身采用 混凝土。C

9、252. 设计桩径采用 ，成孔桩径为 ，钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。=1.0md1.05m3. 作出土层分布图，如图 ，根据地质条件，选用粗砂层为持力层，桩端进入砂土持力层2的临界深度为 ，即桩端进入持力层的深度要大于 1. 50m，从承台底面到细1.50d沙层底部深度为 37.7m，则取桩长 。桩底标高为 ，桩端进入持力层的深=40l 26.7m度为 2.3m。4. 估算桩数：（按双孔重载估算）估算公式： =Nnp单桩容许承载力为： 012iPUflmA其中 1.53.29d（ 按 成 孔 直 径 计 算 ）222.0=.78m4Ad（ 按 设 计 直 径 计 算 ），故：1l022(43)

10、6kdk该土层平均天然重度 ，30/Nm由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容 图 2 土层分布图重加权平均，在地下水位以上采用天然重 度，在地下水位以下采用浮重度： 3201kN/求得： 2(16.50)(6+.7).5m.根据铁路桥规表 4.1.2-3，地基的基本承载力 ，深度修正系数 ，0=43kPa2=5k41030310105212。21=.5k故： 022(43)6kdk31.5.0).5103.6.94kPa土质按较差处理，钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数 m根据铁路桥规表 6.2.2-3，各土层的极限承载摩阻力 如下表：il地质情况 厚度 il（ ） 极限摩阻力 kPaif（ ）软塑

11、砂粘土 2 50粉砂 8.1 60淤泥质砂粘土 0.8 35细砂（中密） 26.8 55粗砂（中密） 2.3 80则单桩的轴向受压容许承载力：012iPUflmA=1/23.299（ 502.0+608.1+350.8+5526.8+802.3）=3997.69KN取 ，按二孔重载估算桩数：1.3暂取 ，验算后再作必要调整= =665, 8n二、桩的布置及桩的连接方式1. 布桩铁路桥规6.3.2 规定：钻孔灌注桩中心距不应小于 2.5 倍成孔桩径。当桩径 时，最外一排桩至承台底板边缘的净距不得小于 ，且不得小于1md 0.5d。0.25满足桩间距和承台边到桩净距的前提下可得到桩在承台底面的布置情况，如图 3。2. 桩与承台连接方式连接方式采用主筋伸入式，桩伸入承台板内 ，具体配筋见后面详述。10cm5图 3 桩布置图三、承台底面形心处位移计算1. 设计荷载：双线、纵向、二孔重载：, , 204.5kN936kH1260.7kNmM双线、纵向、一孔重载：, , 186. 4.32. 计算 ，0b（1）桩的计算宽度 00=fbK其中： ，.9f1.5./=2d（ ）水平力作用方向上相邻两桩的净距 11.0m.6.3(1).6mLhd时，=2n0.6b故： 1.62.8.0LKh由上述得： 0=.9.1.=4fb（2）基础额变形系数 05mEI其中：桩截面惯性矩44.916d