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(414)m 2 ，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 M y=38209 kNm（坐标规定：纵桥向 x 轴、横桥向 y 轴、竖向 z 轴）3主墩基础拟采用 12
2、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： =55kpa ， =19.8kN/m3 ， m=10000kN/m 4,kq土层： =70kpa, =500kpa, =21.8KN/m3 m=20000kN/m40f5. 设计参数承台及基桩材料重度 =25kN/m3，基桩设计有关参数为：E c=2.8107kN/m2,=0.85, m 0=0.8, K2=6班级 桩径（m） 纵桥向（排） 横桥向（排）桥 1 1.2 3 4桥
3、2、4 1.5 3 4桥 3 1.8 3 4二、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；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公路桥涵地基及基础设计规范（JTG D63-20
4、07 ）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，1994一、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 1.8*2.5=4.5m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距离，对于桩径大于 1.0m 的桩不应小于 0.3 倍桩径并
5、不小于 0.5m。故： 承台长 1802.53180.218063cmL承台宽 D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承台每延米自重： 0=1.86.325-19.8kN/mN（ ） =0土层中桩每延米自重： 21.(.)3.2/4q土层中桩每延米自重： 22.8(51.84kN/)设：第二层土中桩长为 h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
6、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： 1(/23.5/2. )749809/13.2+8.1436.45hzNhhh计算 时取以下数据：aR桩的周长 ， ，1.8=56mud222p11.854m4Ad, ,02.85,.,mk0kaaf29(6)/(16).hh所以承载力： a.6(51.7).54698+21(080)7.34hRhhN（ ）（ (解之的 取=2.9m=.5因此拟定桩长为： 1236mL桩桩端以上各土层的加权平均重度值为： 32169.85.0.kN/桩端处土的承载力容许值： 02(3) .8560.1(
7、9.5)1697kParaqmfh因为 ,所以取.4rq40kParq单桩轴向受压承载力容许值的计算：2a1635.(.5703.)254170kNikprRuqlA桩底所承受的最大竖向荷载 113.2+8.143673(/2.5/ ) =.khz h因为 ,不满足要求，所以需重新拟定桩长。ahNR2.541022.5/706.m6 取 =6.5m。h验算单桩轴向受压容许承载力桩端以上各土层的加权平均重度值为： 32169.8521.0.8kN/m桩端处土的承载力容许值： 02(3) .8560.81(2.5)kP964a3raqmfh因为 ,所以取.rq 140kParq单桩轴向受压承载力容
8、许值的计算： 2a1695.(.5706.)254100kNikprRuqlA桩底所承受的最大竖向荷载 113.2+8.143675(/23.5/ ) =9.khz h因为 ,满足要求。此时拟定的桩长为：a0.rq 10kParq单桩轴向受压承载力容许值的计算： 2a15.6(.5k701.)254107893NikprRuqlA因为 ,满足要求。maxa=769.0kN789.k1N3R重新确定桩长为 24L桩七、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 ，故可以采用无量纲法h即： 00624.532.81 z MQABAB无量纲系数 AM,BM分别
9、由附表查的，M z计算如下表：MZ计算列表Zz B 0MQA 0MB Z0.0 0.00 0 1.00000 0.00 332.81 332.81 0.1 0.36 0.09960 0.99974 62.20 332.72 394.92 0.2 0.72 0.19696 0.99806 122.99 332.16 455.16 0.3 1.08 0.29010 0.99382 181.15 330.75 511.91 0.4 1.44 0.37739 0.98617 235.66 328.21 563.87 0.5 1.80 0.45752 0.97458 285.70 324.35 610.
10、05 0.6 2.15 0.52938 0.95861 330.57 319.03 649.61 0.7 2.51 0.59228 0.93817 369.85 312.23 682.08 0.8 2.87 0.64561 0.91324 403.15 303.94 707.09 0.9 3.23 0.68926 0.88407 430.41 294.23 724.64 1.0 3.59 0.72305 0.85089 451.51 283.18 734.69 1.1 3.95 0.74714 0.81410 466.55 270.94 737.49 1.2 4.31 0.76183 0.77
11、415 475.72 257.64 733.37 1.3 4.67 0.76761 0.73161 479.33 243.49 722.82 1.4 5.03 0.76498 0.68694 477.69 228.62 706.31 1.5 5.39 0.75466 0.64081 471.25 213.27 684.52 1.6 5.75 0.73734 0.59373 460.43 197.60 658.03 1.7 6.10 0.71381 0.54625 445.74 181.80 627.54 1.8 6.46 0.68488 0.49889 427.67 166.04 593.71 1.9 6.82 0.65139 0.45219 406.76 150.49 557.25 2.0 7.18 0.61413 0.40658 383.49 135.31 518.81 2.2 7.90 0.53160 0.32025 331.96 106.58 438.54 2.4 8.62 0.44334 0.24262 276.84 80.75 357.59 2.6 9.34 0.35458 0.17546 221.42 58.39 279.81 2.8 10.05 0.26996 0.11979 168.58 39.87 208.44
