桩基础课程设计

目录1.设计资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１．１地质及水文．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１．１１河床土质：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１．１２水文．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１．２土质指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１．３桥墩、桩、承台尺寸与材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１．４荷载情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２．单桩容许承载力的确定及验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２３．桩顶及最大冲刷线处荷载Pi、Qi、Mi及P0、Q0、M0的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３３．１桩的计算宽度b1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３３．２桩的变形系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４３．３桩顶刚度系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4值计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４３．４计算承台底面原点0处位移0a、0b、0．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５３．５计算作用在每根桩顶上的作用力iP、iQ、iM．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５３．６计算最大冲刷线处桩身弯矩0M，水平力0Q，及轴向力0P．．．．．．．．．．．．．．．．．．６４．最大弯矩maxM及最大弯矩位置maxMz的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６５．桩在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７６．桩顶纵向水平位移验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８７．桩身截面配筋计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９７．１计算偏心距增大系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９７．２计算受压区高度系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０７．３计算所需纵向钢筋的截面积．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１７．４对截面进行强度复核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２７．４１在垂直与弯矩作用平面内．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２７．４２在弯矩作用面内．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２８．承台结构设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４８．１桩顶处局部受压验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４８．２桩对承台的冲剪验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１５８．３承台受弯、抗剪承载力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１５９．群桩基础验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１５９．１群桩基础承载力验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１５１０．参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１６佛山科学技术学院课程设计用纸11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[0]=200KPa。1.1.2.水文：地面（河床）标高为-2.00m，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τ（KPa）内摩擦角ф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：佛山科学技术学院课程设计用纸2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kNq78.11154)0..1(21(已扣除浮力)kNq63.19254)0.1(22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)=10017.5KN∑H=420.5KN∑M=3019+420.5×2.0=3860KN·md)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]=21U∑iil+λm0A{[σ0]+K2γ2(h-3)}hhNh89.577.131378.112178.114228.185.10017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=π×1.04=3.27m，A=π×1.042/4=0.849㎡,λ=0.70,m0=0.8,K2=1.5,[σ0]=200kPa,32/9.17mKN,τ=35kPa。[P]=21×3.27×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。佛山科学技术学院课程设计用纸3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=0.9K0=1+1/d=2.0d=1.0∴KdKddb8.119.01又11.5Lm；mdh0.6)1(31；n=2；'b=0.6又有1L=1.50.61h=3.6m佛山科学技术学院课程设计用纸4故K=11''6.0)1(hLbb=0.6+6.0)6.01(×1.56.0=0.767∴b1=0.9×2.0×0.767×1.0=1.38m3.2.桩的变形系数α51EImb最大冲刷线以下m=3103KN/m3I=πd4/64=π×14/64=0.0491m4受弯构件：E=0.67Eh=2.9×107×0.67=1.943×107Kpa故15734.00491.0109.267.038.13000m桩在最大冲刷线以下深度h=20m。其换算深度则为hh=0.34×20=6.8(2.5)故按弹性桩计算3.3.桩顶刚度系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4值计算l0=5.228mh=20mξ=1/2(钻孔桩)A=42d=0.7852m∵h=20m∴3400/106203000mKNhmC220032.11416tan2020.1mA按桩中心距计算面积，A0=222.54.914m所以2091.4mA佛山科学技术学院课程设计用纸5EIACAEhl258.010246.091.41061109.2785.02021228.51161470001又已知：hh=0.34×20=6.8大于4，所以取400ll=0.34×5.228=1.778由h和0l查附表17、18、19，并用双内插法得:(h7.1854，取4)Q=0.23215;m=0.41505;m=1.02582EIEIQ00912.032EIEIm0480.023EIEIm349.043.4.计算承台底面原点0处位移0a、0b、00bEIEInN44.4853258.085.100171EIEIEIiNnix017.625.18258.0349.0821214EIEIEIEIEIEIninnMnHinaEIEInEIEInEIEInninixx26.13753)(1475.0017.60730.03860384.05.420017.6)(1475.0)384.0()(384.0048.080730.000912.08223212142312140222332EIEIEIEIEIEIninnHnMnNnix33.1519)(1475.0017.60730.05.420384.038600730.0)(22312142320佛山科学技术学院课程设计用纸63.5.计算作用在每根桩顶上的作用力iP、iQ、iMKNKNEIEIEIbPii20.76017.174233.151925.144.4853258.0001水平力：KNEIEIEIEIaQi50.5233.1519048.026.1375300912.00302弯矩：KNEIEIEIEIaMi91.12926.137530480.033.1519349.00304校核：KNHnQi5.42000.42050.528校核正确)91.129(825.1)20.76217.1742(41iiniinMPxmkNMmkN386057.3860校核正确mkNPmkNnPnii.5.10017.48.10017)20.76217.1742(41校核正确3.6.计算最大冲刷线处桩身弯矩