南京工业大学墩台基础课程设计

桥梁墩台与基础工程课程设计1江阴市某大桥低桩承台基础设计计算书交通1001朱天南一、设计资料1.建桥地点：江阴市某大桥2.上部结构型式：变截面连续箱梁双幅桥（主跨）3.荷载标准：公路—I级4.桥面布置及净宽：双幅并立，中央空间9m，单幅横向布置为0.35m（栏杆）+5m（非机动车道）+0.4m（隔离栅）+12.25m（车行道）+0.5m（防撞护栏）＝18.5m，总宽46m5.通航等级：三级航道，净70×7m6.主跨跨径：49+82+49m7.水位标高：最高通航水位2.98m8.地质资料：见附图9.桥墩构造、尺寸：见附图10.桩的型式：钻孔灌注桩（C25混凝土）11.承台混凝土等级：C3012.设计控制荷载（承台底面控制中心处）：15#墩左幅承台地面控制中心处设计控制荷载为N=60000kN(↓)、H=600kN(→)、M=6204kN·m（↖）。二、基础选择本桥桩基础选择低桩承台，其基础全部埋入土中（桩的自由长度为零），而且承台也埋入土中一定深度（3.0m），所以在计算其承受水平力的土抗力时，还要考虑承台侧面土抗力参加工作。其桩身内力和位移量都较小，稳定性较好。相应的施工方法采用钻孔灌注桩施工，钻孔灌注桩施工是采用机械成孔的施工方法，具有造价低、无造影、无冲击、无振动、无污染等优点，已被我国桥梁工程施工广泛采用。三、施工方法简介钻孔灌注桩是采用机械成孔的施工方法，具有造价低、无噪音、无冲击、无振动、无污染等优点，已被我国桥梁工程施工广泛采用。其主要施工工艺如下：(1)埋设护筒。埋设护筒是钻孔灌注桩准备工作中的一个最主要环节。护筒作用是保护孔口不坍；固定桩位钻孔时起引导作用；隔离地面水并保持护筒内水位高度。桥梁墩台与基础工程课程设计2(2)泥浆制备。泥浆用以增大孔内向外的静水压力，并在孔壁形成一层泥皮，隔断孔内外水流起护壁作用。(3)钻孔。使用冲抓钻孔法。(4)清孔。主要目的是减小孔底沉淀土层厚度，以达到设计要求并保证桩尖承载力。(5)钢筋骨架组装和吊安。(6)灌注水下混凝土。采用刚性导管法灌注。四、初步拟定基桩的桩长、桩径1.尺寸拟定桩长，桩径，承台高，基桩采用弹性桩。2.竖向承载力根据地质情况桩长不可定，按单桩轴向容许承载力公式反算桩长。采用基本组合，除考虑永久作用外，还考虑汽车效应和人群荷载效应。假设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h。则：式中p为一根桩所受全部外荷载，最大冲刷线以下桩重一半作外为荷载计计算时各参数如下取值：桩的设计直径为1.60m，则桩周长，。假定桩长为45m，则且亚粘土为不透水性土，由表5.2取修正系数λ为0.72。又，查表5.3得清底系数。按工程地质钻孔图取220MPa。钻孔灌注桩桩底沉淀土厚度不超过50mm，则，按表5.3线性内插得。地面土容许承载力深度修正系数按一般粘性土查表得。取加权平均数为，同取加权平均数为。则3.桩根数确定每延米桩重（考虑浮力）故桥梁墩台与基础工程课程设计3式中经验系数则,故桩数n取10。布局如下图1所示：图1桩分布平面图五、桩基位移及内力计算1.参数确定桩的计算宽度：式中：——形状换算系数，圆形截面取0.9——受力换算系数，圆形截面按计——桩柱间相互影响系数多排桩由于在外力作用下各桩受力将相互影响，其影响距离与桩间净距有关。按下式计算：因为，所以，为桩间净距，设1.6m，所以。故值计算为0.638。桩身抗弯刚度：桥梁墩台与基础工程课程设计4换算地基比例系数：式中：——地基比例系数，对弹性装。、——第一二层土厚。按地质图数据，、——第一二层土竖向比例系数。按地质图，计算得。2.变形系数计算变形系数：桩在承台以下深度46m，则，为弹性桩。3.局部冲刷线处柔度计算桩底土为非岩类土且，所以0hK，按0.4h查书附表2.1，得：4.桩顶柔度计算5)0()0(10212.32MQQQHH6)0()0(10188.5QMMMMHHM6)0(10118.1MMMM5.桩顶刚度系数计算式中：——局部冲刷线以上桩柱自由长度，为0m——系数，摩阻力均匀分布时取0.5——桩长，——桩身受压弹性模量与桩身截面乘积参数，为桩底面地基土的竖向比例系数，桩底地基土为软塑,所以，。。故：桥梁墩台与基础工程课程设计56.承台变为计算711006.110bb621024.110631077.51072141029.610iiXK承台中心点竖向位移：承台中心点水平位移:承台地面转角：7.桩顶分配作用效应组合设计值偏心竖向力：水平力：弯矩：校核：校核合格。8.局部冲刷线处桩柱变位计算挠度：转角：9.局部冲刷线一下深度Z处桩身各截面内力桥梁墩台与基础工程课程设计6弯矩：计算得：则，33333.23581.5596.2841.483DCBAMz桩身截面配筋只需弯矩，不会发生剪切破坏，在此只计弯矩，如表1：桩身弯矩计算表表1αZZ0.100.39-0.00017-0.000011.000000.10000-32.360.200.78-0.00133-0.000130.999990.20000-9.350.301.18-0.00450-0.000670.999940.3000012.800.401.57-0.01067-0.002130.999740.3999833.770.501.96-0.02083-0.005210.999220.4999153.280.602.35-0.03600-0.010800.998060.5997471.100.702.75-0.05716-0.020010.995800.6993587.070.803.14-0.08532-0.034120.991810.79854101.050.903.53-0.12144-0.054660.985240.89705113.001.003.92-0.16652-0.083290.975010.99445122.871.104.31-0.22152-0.121920.959751.09016130.681.204.71-0.28737-0.172600.937831.18342136.471.305.10-0.36496-0.237600.907271.27320140.341.405.49-0.45515-0.319330.865731.35821142.381.505.88-0.55870-0.420390.810541.43680142.731.606.27-0.67629-0.543480.738591.50695141.521.706.67-0.80848-0.691440.646371.56621138.911.807.06-0.95564-0.867150.529971.61162135.071.907.45-1.11796-1.073570.385031.63969130.172.007.84-1.29535-1.313610.206761.64628124.372.208.63-1.69334-1.90567-0.270871.57338110.322.409.41-2.14117-2.66329-0.948851.3520195.622.6010.20-2.62126-3.59987-1.877340.9167979.982.8010.98-3.10341-4.71748-3.107910.1972964.913.0011.76-3.54058-5.99979-4.68788-0.8912651.163.5013.73-3.91921-9.54367-10.34040-5.8540225.844.0015.69-1.61428-11.73066-17.91860-15.0755015.68桥梁墩台与基础工程课程设计7由表可知，最大弯矩设计值为处的弯矩，。10.桩顶水平位移计算式中：——局部冲刷线以上桩柱上段长度——局部冲刷线以下桩柱上段长度——将桩柱视为在局部冲刷线处弹性嵌固，由桩柱顶荷载、作用引起的柱顶弹性挠曲位移，其计算式如下：又由于，故，六、考虑群桩效应的验算1.桩底平面处最大压应力验算验算式为式中：——桩底平面处最大压应力——承台底面至桩底平面土的平均密度，包括桩重在内，按下式计算：)464.616()20.195.955.18685.198.44.1456.197.16.196.873.177.18()8.04.616(16.3010462=21.60kN——桩埋于土中的深度，取——承台底面以上土的密度，取——作用于承台底面合力的垂直分立，取——垂直分力N对桩底面处的计算面积重心轴的偏心距，——假想的实体基础在桩底面处的计算面积，按照下式计算：)4tan2()4tan2(00lBlLBLA)419.18tan5.4828.4()419.18tan5.4824.14(=276.79——假想的实体基础在桩底面处的抵抗矩，——承台宽度，为桥梁墩台与基础工程课程设计8——承台长度，为——地基土容许承载力提高系数，取1.25故，又，故符合最大压应力要求。七、桩身配筋计算1.截面配筋设计根据dM和dN按偏心受压构件进行配筋设计。纵向钢筋采用HRB335级钢筋，钢筋抗拉强度，混凝土采用C25，，结构重要性系数。混凝土保护层厚度采用70mm，纵向钢筋采用钢筋，外径为31.6mm。初始偏心距：壁厚中心至截面中心的距离：比例系数：长细比：4.475.286.146/0DL。截面有效高度：mrrhs2.15140偏心距增大系数：212000)/(/140011hLhe荷载偏心率对截面曲率的影响系数：234.0/7.22.0001he构件长细比：偏心距增大系数：5.10863.0234.0)6.146(2.1514191400112计算偏心距：设值为0.39查表得：8711.1,5227.0,5304.0,8369.0DCBA则，配筋率：桥梁墩台与基础工程课程设计900125.0)34.1135227.02.7148711.1(280)9005304.0198369.0(5.11''oosdcdCeDgrBrAeff将所得配筋率代入公式，得轴向力设计值：sdcddufrCfArN22kN67.73262808000125.05227.05.118008369.022997.037.7348167.7326/0dduNN，计算轴向力和实际值基本相等，且为负值，所以混凝土足以承担，故纵向钢筋只需要配构造钢筋。因为，且，得。查表，选择1328，计算截面面积为，钢筋间距。，实际配筋率。另外设置14普通箍筋，间距200mm。2.承载能力校核故截面承载力满足要求。