中南大学基础综合项目工程专业课程设计(2).doc

基础工程课程设计设计说明书班级：交建1305班姓名：王俊杰学号：一、 设计资料1、 地质及水文（1） 河床土质：从地面（河床）至标高32.5m为软塑粘土，以下为密实粗砂，深度达30米。（2） 水文：地面（河床）标高为40.5m，通常冲刷线标高为38.5m，最大冲刷线为35.2m，常水位42.5m。2、 土质指标表1 土质指标类型地基系数m（KN/m4）极限摩阻力（KPa）内摩擦角容重（扣除浮力）（KN/m3）软塑粘土8103302012密实粗砂2510311038123、 桩、承台尺寸和材料规范要求：钻（挖）孔灌注摩擦桩中心距不得小于2.5倍成孔直径，所以取：承台尺寸：7.0m5.0m2.0m。（1） 确定采取四根桩，设计直径为1.0m。（2） 桩身及承台混凝土用20号，其受压弹性模量Eh =2.6104Mpa。（3） 平面部署图以下图1所表示： 图1 平面部署图4、 荷载情况(1)上部为等跨25m预应力梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵桥向荷载为：恒载及一孔活载时：N=6103.4KNH=310.25KN (制动力及风力)M=4123.6KN （竖直力偏心、制动力、风力等引发弯矩）恒载及二孔活载时N=6503.24KN（2）桩（直径 1.0m）自重每延米为 KN/m(已扣除浮力) (3) 故,作用在承台底面中心荷载力为: N=6103.4+(7.05.02.025)=7853.4 KN H=310.25KN M=4123.6+310.252.0=4744.1KNM 恒载及二孔活载时: N=6503.24+(7.05.02.025)=8253.24KN (4)则确定桩基础采取冲抓钻孔灌注桩基础,为摩擦桩。二、 单桩许可承载力确实定依据公路桥涵地基和基础设计规范中确定单桩许可承载力经验公式初步反算桩长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h，通常冲刷线以下深度为h3，则：Nh=P=U +m0 A0+K22(h3-3)当两跨活载时：Nh = + (38.5-35.2) 11.78 +11.78h (kN) =2102.18 + 5.89h (kN) 计算P时取以下数据： 桩设计桩径为1.0m ，冲抓锥成孔直径为1.15m，U=1.15=3.61m ，A=1.02/4=0.785 , =0.70 , m0=0.8 , K2=6.0 ，0=550kpa 2= = (kN/) (已扣除浮力)1=30kpa , 2=110kpaP=3.612.730 + (h-2.7)110 + 0.70.80.785550 + 6.0(h+3.3-3) = Nh = 2102.18 + 5.89h所以，则解一元二次方程得：h=9.99m现取 h=10m，桩底标高为25.20m，桩轴向承载力符合要求。具体见以下图2所表示图2 双排桩断面图 （a）横桥断面图 （b）纵桥断面图三、桩顶及最大冲刷线处荷载Pi、Qi、Mi及P0、Q0、M0计算（一） 参数计算1、 桩计算宽度b1 b1=KfK0Kd Kf=0.9 K0=1+1/d=2.0 d=1.0 又 ； ； n=2 ； =0.6 又有=2.0 2.5m)故按弹性桩计算2、 桩顶刚度系数1、2、3、4值计算l0=3.3m h=10m =1/2 (钻孔桩) A=0.785h=10m C0=10 m0=1025103=2.5105 KN/ 按桩中心距计算面积，故取A0= =0.999EI又已知：=0.49610=4.96m=0.4963.3=1.637m由和查附表17、18、19，并用双内插法得:(，取4m) =0.25830 ; =0.44373 ; =1.057943、 计算承台底面原点0处位移、(二)计算作用在每根桩顶上作用力、竖向力: = 水平力： =弯矩： 校核： 校核正确 校核正确 校核正确（二） 计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力，及轴向力 三、 最大弯矩及最大弯矩位置计算 无量纲系数及由附表3、7查得，值计算列表以下，004.9601.0000084.5984.590.4090.24.960.196960.9980630.8084.43115.230.820.44.960.377390.9861759.0183.42142.431.230.64.960.529380.9586182.7881.09163.872.041.04.960.723050.85089113.0669.00182.062.861.44.960.764980.68694119.6258.11177.733.681.84.960.684880.49889107.1042.20149.304.502.24.960.531600.3202583.1327.09110.225.322.64.960.354580.1754655.4414.8470.286.133.04.960.193050.0759511.886.4218.3由表可得：四、 桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷处水平位移和转角由 查附表1，2，5，6得 满足要求 所以，桩顶纵向水平位移 水平位移许可值 符合要求五、 桩身截面配筋计算（一） 配筋计算 最大弯矩截面在Z=2.04处，此处设计最大弯矩为，设计最大竖向力 按公桥规采取简化法等效钢环法由截面强度计算公式： 取以上两式临界状态分析，整理得： 现确定采取C20号混凝土，级钢筋， 1、 计算偏心距增大系数 又因为，故桩计算长度为：长细比，故可不考虑纵向弯曲对偏心距影响。2、 计算受压区高度系数 设 则 现采取试算法列表计算（见表2） 表2 受压区高度系数计算表ABCDNu(N)Nj(N)Nu/Nj0.962.5890.40112.0.7446-0.00852383061829115921.32 0.972.61580.38652.2290.7251-0.00654403234029115921.38 0.982.64240.37172.25610.7061-0.00427426184229115921.46 0.992.66850.35662.28250.6874-0.00166452382629115921.55 12.69430.34132.30820.66920.001332482354929115921.66 1.012.71120.33112.33330.65130.00364505386429115921.74 1.022.72770.32092.35780.63370.006284531696029115921.83 1.032.7440.31082.38170.61650.009314561843329115921.93 1.042.75980.30062.40490.59970.012848596894129115922.05 1.052.77540.29062.42760.58320.016946637555229115922.19 由计算表可见，当=1.02时，计算纵向力和设计值之比较为合理，同时满足最小配筋率0.5%要求，故取=1.02，为设计值。3、 计算所需纵向钢筋截面积 现选择 ， 部署图3所表示图3 钢筋部署示意图（尺寸单位：厘米）混凝土净保护层 ，符合要求。纵向钢筋间距为：（二） 对截面进行强度复核由前面计算结果， ， ， 实际配筋率1、 在垂直和弯矩作用平面内 长细比，故纵向弯曲系数 混凝土截面面积，实际纵向钢筋面积则在垂直于弯矩作用平面内承载力为2、 在弯矩作用面内 一样采取试算法可得，当=1.02时，和设计值靠近，故取=1.02为计算值。在弯矩作用平面内承载力为： 桩截面符合要求。 六、 承台结构设计计算图4 桩承台计算图（尺寸单位：厘米）承台（见图4）有效高度为： 1、 承台受冲切验算桩边冲切，计算冲跨比： 计算冲切系数： ，取 ，则 所以，满足要求。2、 桩向上冲切； ； ，所以，； 计算冲切系数； 取，所以 所以，满足要求。3、 抗剪承载力计算； ，所以，； ，剪切承载力截面高度影响系数对于截面 ，介于0.33.0之间 对于截面 ，取 抗剪承载力满足要求。4、 承台受弯承载力计算采取钢筋，则， ，则取用选择钢筋，间距, 则实用钢筋为混凝土保护层为，沿Y轴方向部署。 选择钢筋，间距，则实用钢筋为。混凝土保护层为,沿X方向部署。【参考资料】1、 凌治平，易经武主编，基础工程，北京：人民交通出版社，2、 贾艳敏，高力主编。结构设计原理。北京：人民交通出版社，3、 中国行业标准。公路桥涵地基和基础设计规范（JTJ024-85）。 北京：人民交通出版社，19864、 中国行业标准。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-）。北京：人民交通出版社，