铁路桥墩桩基础设计-基础工程设计.doc

基础工程课程设计基础工程课程设计——铁路桥墩桩基础设计指导老师：班级：姓名：学号：2010年6月基础工程课程设计1目录第一篇设计说明书……………………………………………………………2第二篇设计计算书……………………………………………………………3一、收集资料…………………………………………………………………3二、拟定尺寸…………………………………………………………………5三、承台底面形心处的位移计算………………………………………7四、墩身弹性水平位移δ的计算………………………………………11五、桩基检算………………………………………………………………13六、电算结果………………………………………………………………19基础工程课程设计2第一篇设计说明书1.铁路桥墩桩基础设计中所依据规范有《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB1002.5《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB1002.3-992．铁路桥墩桩基础设计内容及步骤①收集资料②拟定桩的尺寸及桩数③承台底面形心处的位移计算④墩身弹性水平位移计算⑤承载力、位移、稳定性、抗裂性检算及桩身截面配筋设计⑥绘制桩基础布置及桩身钢筋构造图3.设计方案线路为双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道。桥跨31.1m，采用桩基础，蹲下设八根桩，设计直径为1m，成孔直径为1.05m，钻孔灌注桩，用旋转式钻头，桩身采用C25混凝土，桩长40m，粗砂层为持力层，桩底标高为-6.69m。地基容许承载力[σ]=644kPa，单桩轴向受压容许承载力[P]=3048.92KN，对于主力加附加力[P]乘以1.2的提高系数。桩顶和承台连接为主筋伸入式，桩顶深入承台0.1m。桩身对称布置16根Φ18的光圆钢筋，钢筋总长13m，深入承台0.9m。箍筋用Φ8@200mm，且沿钢筋笼方向，每隔2m设一道骨架钢筋和定位钢筋，均为Φ18的一级钢。基础工程课程设计3第二篇设计计算书一、收集资料㈠设计资料1、线路：双线、直线、坡度4‰、线距5m，双块式2无石渣轨道及双侧1.7m人行道，其重量为44.4kN/m。2、桥跨：等跨L=31.1m无渣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0.09。3、建筑材料：支撑垫石、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：标高()m地质情况厚度()m标高()m地质情况厚度()m36.79~36.29耕地0.5-3.51~-12.31粗砂(中密)8.836.29~30.79软塑砂粘土5.5-12.31~-22.31中砂(中密)10.030.79~21.29粉砂9.5-22.31~-29.31砾砂(中密)7.021.29～19.89淤泥质砂粘土(松软)1.4-29.31~-46.31硬塑粘土17.019.89～-3.51细砂(中密)23.4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：+30.5m5、标高：梁顶标高+53.483m，墩底+35.81m。6、风力：W=800Pa（桥上有车）。7、桥墩尺寸：如图1所示(单位：cm，标高：m)。基础工程课程设计4图1桥墩及承台尺寸示意图㈡设计荷载：1、承台底外力合计：双线、纵向、二孔重载：59060¢ñ130185185130604527045360750206020602501200150604024163824116636816620320201661841841667002413193192411120¢ñ50:150:133.3135.8147.8150.31基础工程课程设计5N=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二、拟定尺寸1、桩身采用C25混凝土。2、设计桩径采用d=1m，成孔桩径为1.05m,钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。3、画出土层分布图，选用粗砂层为持力层，桩端进入持力层的临界深度为1.5d=1.5m，即桩端进入持力层要大于1.5m，从承台底面到细沙层底部深度为36.82m，则取桩长l=40m。桩底标高-6.69m，进入持力层3.18m。4、估算桩数：（按双孔重载估算）估算公式：][pNμn][21][0AmlfUPiimdU299.305.01220.7854dAmdkdkdl2'22206)34(][10土层平均天然重度3/20mkN，由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均，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，3/101020mkN∴32/7.104010)5.3031.3340(20)5.3031.33(mkN查《铁路桥规》得，地基的基本承载力KPa4300，深度修正系数,5.2,5'22kk基础工程课程设计6∴kPadkdk64417.105.26)314(7.1054306)34(22220钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数：4.00m各土层的极限承载摩阻力：软塑砂粘土：mlkPaf52.24511，粉砂：mlkPaf5.94022，淤泥质砂粘土：mlkPaf4.13033，细砂：mlkPaf4.234044，粗砂：mlkPaf18.38055，∴单桩的轴向受压容许承载力：kPaAmlfUPii92.3048644785.04.0)18.3804.23404.1305.94025.245(229.321][21][0取3.1，则估算桩数：9.792.304807.186293.1][PNn，暂取n8，验算后作必要调整。5、桩在承台底面的布置查《铁路桥规》，当md1时，最外一排桩至承台底板边缘的净距不得小于0.5d（设计桩径）且不得小于0.25m，且钻孔灌注桩中心距不应小于2.5成孔桩径，满足桩间距和和承台边到桩净距的前提下得到桩在承台底面的布置情况，如下图（单位：cm）：基础工程课程设计76、桩与承台连接方式采用主筋伸入式，桩伸入承台板内10cm，具体配筋见后面详述。三、承台底面形心处的位移计算1、设计荷载：双线、纵向、二孔重载：18629.07,341.5,4671.75NKNHKNMKNm双线、纵向、一孔重载：17534.94,341.5,4762.57NKNHKNMKNm2、计算0,b（1）桩的计算宽度0b：kbkkbf00其中，00.9,1/2fkkdd6.3)1(36.06.05.311dhL∴989.065.36.06.016.06.0111hLbbk，其中6.02bn时，基础工程课程设计8因此，mb78.11989.029.00（2）计算基础变形系数α50EImb440491.064mdI，kPaEh7108.2查《铁路桥规》∴kPaEEh771024.2108.28.08.0467/1010.10491.01024.2mkPaEI假定桩为弹性桩，则其计算深度：2121.0514.1mhdmmh深度内存在两层不同的土，则m的换算公式为：2212211)2(mhhhhmhmm其中，mhmkNmmhmkNm6.3/80005.0/5000242141，，，，则42222212211/384.79551.46.3)6.35.02(80005.05000)2(mkNhhhhmhmmm∴15650419.01010.178.1384.7955mEImb而5.276.1640419.0l，则桩为弹性桩，假设成立。3、计算单桩桩顶刚度4321、、、000111ACAEll其中，5.0785.04108.24002270，，，，mdAkPaEmllmmmldD3D382.10428tan40214tan2，所以取基础工程课程设计92220069.7434mDAmml1040∴300/36.31821540384.7955mkNmllmC∴mkNAAEll/10383.7069.736.3182151108.2785.0405.01C11570001又0.476.1640419.0l，查表有484.1,985.0,064.1MMHYY，∴mkNEIYH4633210609.8064.1101.1419.0kNEIYM5622310902.1985.0101.1419.0radmkNEIM/1084.6484.1101.1419.05644、计算承台刚性系数mkNnnibb/10906.510383.786511mkNnniaa542210887.610609.88kNnniaa653310522.110902.18radmkNxnniii/10537.3)25.4(10383.781084.687255214对于低承台桩基，承台完全处于软塑砂粘土中，因此，承台的计算宽度为：mbB2.1212.1110，34/1025.28000mkNmhCh∴mkNhCBhaaaa545010937.925.21022.1210887.62kNhCBhaaa62462010268.165.21022.1210522.16radmkNhCBh/10569.3125.21022.1210537.3127347305、计算承台底面形心处的位移a，b，β桩基为竖直桩基，桩群对称布置，0aabbba，则有：基础工程课程设计10MaNbHaabbaaa''''由上式得承台形心位移：'''''2'''''2bbaaaaaaaaaaNbHMaMH①荷载情况1—双线、纵向、二孔重载：18629.07,341.5,4671.75NKNHKNMKNmmNbbb3610154.310906.507.18629mMHaaaaa426756721035.5)10268.1(10569.310937.975.4671)10268.1(5.34110569.3radHMaaaaaa4267565210499.1)10268.1(10569.310937.95.341)10268.1(75.467110397.9②荷载情况2—双线、纵向、单孔重载：17534.94,341.5,4762.57NKNHKNMKNmmNbbb3610969.210906.594.17534mMHaaaaa