中南大学基础工程课程设计

[键入文档标题]1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，桩身选用C30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。总结：C30钢筋混凝土桩，摩擦桩，竖直桩，钻孔灌注桩。[键入文档标题]21.2确定桩的基本尺寸及布桩1.2.1桩径设计桩径取md0.10，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大30~50mm，故成孔桩径为md05.105.00.1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=1.05m计算），A------桩底面积（按设计桩径d=1.0m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）if桩侧各土层的极限摩阻力[键入文档标题]3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]4kNAmlfUPii3.4987831767.14.03.1789896.421][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]5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]6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]7（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kNnniiaa653105634.1109543.18mkNnxniii7265214102271.54.28100098.1101747.78承台计算宽度mbB2.1212.1110承台处于耕地软塑砂粘土中，43/105mkNm，34/1025.15.25000mkNhmChmkNhCBkNhCBmkNhCBhhaaahaaaa734730'624620''5450'1024696.5125.21025.12.12102271.512104045.165.21025.12.12105634.16/1083685.825.21025.12.12109306.62[键入文档标题]8双线、纵向、二孔重载下：kNN07.18629,kNH5.341,mkNM75.4671mNbbb361035.11084.1307.18629mMHaaaaa42675672'''''104104045.11024696.51083685.8)75.4671104045.1(5.3411024696.5radHMaaaaaa42675652'''''108116.0104045.11024696.51083685.8)5.341104045.1(75.46711083685.8双线、纵向、一孔重载下：kNN94.17534,kNH5.341,mkNM57.4762radHMmMHamNbaaaaaaaaaabb42675652'''''42675672'''''3610825.0104045.11024696.51083685.85.341104045.157.47621083685.8104104045.11024696.51083685.8)57.4762104045.1(5.3411024696.51027.1100784.894.175342.6墩身弹性水平位移的计算假定：墩帽、托盘和基础部分仅产生刚性转动。由于墩身有一部分在土中，是力的突变截面，故将墩身分为7部分，前五部分高度均取2m，第六、七部分以地面为分界线，故单独分一截面。[键入文档标题]97.51.50.6222221.020.987.15.95.986.066.146.226.36.346.388701465328701465323.683.643.63.523.443.363.283.2870146532235641078图3：墩身受风面积分割图基本风荷载强度KPa800，桥上有车时风荷载强度采用8.0，纵向水平风力等于风荷载强度乘以受风面积。H和纵向风力引起的力矩（活载偏心所引起的弯矩已计入M中）墩顶水平力：H253.44kN墩帽所受风力：kNH88.28.08.06.05.7墩帽托盘所受风力：kNH6.248.08.05.12/)1.79.5(托盘kNH6032.78.08.0298.59.521其他截面所受风21）（力：kNH7056.78.08.02)06.698.5(2132kNH808.78.08.02)14.606.6(2143kNH9104.78.08.02)22.614.6(2154kNH0128.88.08.02)30.622.6(2165kNH1257.48.08.002.1)34.630.6(2176[键入文档标题]10kNH98.38.08.098.0)34.638.6(21872.6.2纵向风力引起的力矩设各截面所受风力的合力作用点距下边缘的距离为y，则梯形形心距下边缘的距离公式为：hbabay)(3)2(，其中a为下边长度，b为上边长度，h为梯形的高度。1-2段形心距2-2截面的距离my9978.0)9.598.5(3)9.5298.5(221，其他部分墩身所受风力作用点见下表：表1：各截面风力作用点距下边缘的距离（单位：错误!未找到引用源。）11y22y33y44y55y66y0.997760.997790.997810.997840.997870.50946墩身所受风力及各截面弯矩值计算列表如下：表2：风力及截面弯矩值计算表各截面弯矩M水平力kN托盘顶0托盘底12-23-34-45-56-67-7墩底8墩顶水平力44.253H274.486