中大基础工程课程设计

[键入文档标题]1目录一、基础工程课程设计计算书1.设计资料……………………………………………………………………32.设计荷载……………………………………………………………………43.设计要求……………………………………………………………………44.附加说明……………………………………………………………………4二、基础工程课程设计计算说明书1.确定基桩几何尺寸及桩数…………………………………………………41.1桩基础类型………………………………………………………………61.1.1材料………………………………………………………………61.1.2土层对桩的支承特点………………………………………………61.1.3成桩方法……………………………………………………………61.1.4桩轴方向…………………………………………………………61.2确定桩的基本尺寸及布桩…………………………………………………71.2.1桩径…………………………………………………………………71.2.2确定桩数……………………………………………………………71.2.3确定桩数（双线、纵向、二孔重载估算）………………………81.2.4布桩………………………………………………………………92承台底面形心处位移计算…………………………………………………102.1桩的计算宽度…………………………………………………………102.2变形系数……………………………………………………………102.3轴向刚度系数1…………………………………………………………122.4轴向刚度系数432,…………………………………………………122.5承台底面形心处位移计算………………………………………………122.6托盘底面水平位移'dδ计算……………………………………………133桩基计算…………………………………………………………………163.1单桩承载力计算…………………………………………………………173.2群桩承载力计算…………………………………………………………183.3墩顶水平位移检算………………………………………………………183.4结构在地面处位移检算…………………………………………………194桩身配筋计算……………………………………………………………1941计算桩身弯矩zM……………………………………………………194.2求偏心矩e……………………………………………………………204.3配筋……………………………………………………………………20[键入文档标题]24.4判别大小偏心…………………………………………………………204.5截面应力核算…………………………………………………………214.6稳定性验算……………………………………………………………214.7桩的抗裂验算…………………………………………………………21参考文献…………………………………………………………………………21附录：电算结果[键入文档标题]3任务书题目：铁路桥墩桩基础设计一．设计资料1.线路：双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道及双侧1.7m宽人行道，其重量为44.4kN/m。2.桥跨：等跨L=31.1m无碴桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m；梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN，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。3.建筑材料：支承垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。4.地质及地下水位情况：土层平均重度γ＝20kN/m3，土层平均内摩擦角ϕ=28°。地下水位标高：＋30.5。5.标高：梁顶标高+53.483m，墩底＋35.81。6.风力：w＝800Pa(桥上有车)。7.桥墩尺寸：如图1。二．设计荷载1.承台底外力合计：[键入文档标题]4双线、纵向、二孔重载：N=18629.07kN，H=341.5kN，M=4671.75kN·m双线、纵向、一孔重载：N=17534.94kN，H=341.5kN，M=4762.57kN·m2.墩顶外力：双线、纵向、一孔重载：H=253.44kN，M＝893.16kN·m。三．设计要求1.选定桩的类型和施工方法，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)墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）；(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：(1)设计说明书和计算书一份(2)设计图(计算机绘图)一张四．附加说明1.如布桩需要，可变更图1中承台尺寸；2.任务书中荷载系按图1尺寸进行计算的结果，如承台尺寸变更，应对其竖向荷载进行相应调整。[键入文档标题]5图1桥墩及承台尺寸示意图[键入文档标题]6基础工程课程设计计算说明书——铁路桥墩桩基础设计一确定桩的基本尺寸1.1桩基础类型1.1.1材料采用钢筋混凝土桩，桩深选用C25混凝土。1.1.2土层对桩的支承特点因土层中没有出现坚硬岩石地层，不宜选用端承桩，故选用摩擦桩。1.1.3成桩方法采用钻孔灌注桩，钻孔方式采用旋转式，同时钻头选用旋转式刺猬式钻头，适于通过砂粘土及沙性土层。1.1.4桩轴方向一般为工程施工方便，宜先采用竖直桩，当验算不通过时，才会考虑改为斜桩。由于施工上的原因，目前钻孔灌注桩通常设计为竖直桩，故选用竖直桩。[键入文档标题]7总结：C25钢筋混凝土桩，摩擦桩，竖直桩，钻孔灌注桩。1.2确定桩的基本尺寸及布桩1.2.1桩径设计桩径取md5.10，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大30~50mm，故成孔桩径为md55.105.05.11.2.2桩长桩端持力层宜选择强度较高，压缩性较低的粘性土、粉土、中密或密实的砂土、砾石土以及中风化或微风化的岩层，根据土质条件，将桩端定于粗砂层。由于沙土桩端要求进入该土层的深度不宜小于d5.1，所以选择桩长ml40，沉台底的标高为33.31，桩底标高为-6.69，桩端进入持力层的深度为3.18m〉1.5d=2.25m。1.2.3确定桩数（双线、纵向、二孔重载估算）公式：][PNn，其中----为经验系数，桥梁桩基采用1.3～1.8,此处取5.1N---------作用于承台顶面的竖向力[P]-------单桩受压承载力因为所用桩为钻孔灌注桩，故其单桩承载力公式为：][21][0AmlfUPii，其中，U------桩身截面周长（按成孔桩径d=1.55m计算），A------桩底面积（按设计桩径d=1.5m计算）由于桩的入土深度dl10，故dkdk2'22206)34(][0-----------地基土的基本承载力'22,kk--------深度修正系数，2/2'2kk2---------桩侧土的天然重度（取各土层容重的加权平均值）[键入文档标题]8if桩侧各土层的极限摩阻力il桩侧各土层厚度计算部分：mdU869.4)05.05.1(2227676.15.144mdA查铁路桥涵地基和基础设计得，4.05.22/543002'220mkkkKP桩底持力层在水面以下，且为透水层，故水中部分应采用浮重度，水位以上采用其天然重度。mkN/447.11)69.6(79.3620)5.3079.36(10)]69.6(5.30[2因此得，kPadkdk6075.8595.1447.115.26)35.14(447.1154306)34(][2'2220各土层取值软塑砂粘土粉砂淤泥质砂粘土细砂（中密）粗砂)(KPfi45422042.580)(mli2.529.51.423.43.18iilf113.439928994.5254.4iilf1789.3由此得：[键入文档标题]9kNAmlfUPii3.4987831767.14.03.1789896.421][21][0故粗估桩数,6.53.498707.186295.1][PNn取n=6根1.2.4布桩查《桥规》知，当md1时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于d3.0，且不得小于m5.0，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于2.5倍成孔桩径，根据承台尺寸及以上布桩原则，采用行列式布桩，一排3桩，共2排，此布桩方式所需要的承台最小尺寸为mmddhmmddb725.625.015.22.111025.025.2故承台尺寸的大小满足要求。布桩图示如下：[键入文档标题]10桩的布置图单位：cm二承台底面行心处的位移计算2.1桩的计算宽度公式：dKKKbf00，其中b--------与外力H作用方向相垂直的平面上的桩的宽度或直径fK—形状换算系数；0K—受力换算系数；K—桩间相互影响系数；查《基础工程》表6-10，当d〉1m时，9.0fK，dK/110K的计算公式：11''.6.01hlbbK1L——桩间净距1h——桩在地面或最大冲刷线下的计算深度6.0,25.15.7)15.1(3)1(35.2'11bnmddhmL由此得：8222.05.75.26.06.016.0.6.0111'hlbbKmBnbmbdKKKbf5.6)15.5()1(7.385.123285.15.18222.05.115.19.0'000（B’为边桩外侧边缘的距离）2.2变形系数计算公式：05mbEI2671096.5248.0100.38.08.0mkNIEEIh，其中25C混凝土的弹性[键入文档标题]11模量kPaEh7100.3假定该桩为弹性桩，由于基础侧面有多种不同土层，故采用“等面积法”换算。公式：422212211)2(mhhhhmhmm，其中mdhm1.5)155.1(2)1(2mh52.279.3031.331mhhhm58.252.21.512查《基础工程》表6-7，取41/7000mkNm，42/10000mkNm；42222212211/543.92671.558.2)58.252.22(1000052.27000)2(mkNhhhhmhmmm由此得：1565031.01096.585.1543.9267mEImb5.241.124031.0l故假设成立，按弹性桩计算。2.3计算轴向刚度系数1公式：10011lllEAcA此桩为钻孔灌注桩，故取=0.5，mlml40,00kPaE7100.322767.15.14mA竖向地基系数36400/100.140105.2mkNlmcmmd432.11428tan4025.10[键入文档标题]12（桩的中心距）因此得：46670001/101888.25666.12100.11767.1100.3405.00111mkNAcEAll2.4计算轴向刚度系数432,,mkNEIYH/104.19064.136.631.046332kNEIYM562231087.5985.01036.631.0mkNEIM56410889.2484.11036.631.02.5承台底面位移形心处计算mkNnnibb/100784.8100098.186611mkNnniaa/109306.6106633.885422