桥梁基础工程课程设计.doc

桥梁基础工程课程设计资料
一、基本资料
1 地质及水文资料
河床土质为卵石土，粒径50—60mm约占60％，20—30mm约占30％，石质坚硬，孔隙大部分由砂填充密实，卵石层深度达58。6m；
地基比例系数（密实卵石）；
地基承载力基本容许值；
桩周土摩阻力标准值;
土的重度 （未计浮力）；
土内摩擦角。
地面（河床)标高69。50m;一般冲刷线标高63.54m;最大冲刷线标高60。85m；承台底标高67。54m；常水位标高69。80m，如图1.承台平面图如
纵桥向断面横桥向断面
图1 桩基剖面图（单位：m）图2 单位：m
2 作用效应
上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计,作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向的荷载如下.
永久作用及一孔可变作用 （控制桩截面强度荷载) 时:
∑N=40746kN
(制动力及风力）
∑M=4617.30kN.m（竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩)
永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载）时：
∑N=46788.00kN
3 承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5。6×2.0m，承台混凝土单位容重。
4桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径，以冲抓锥施工。
二、设计依据规范
1 公路桥涵地基及基础设计规范（JTG D63—2007 ）
2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）
三、课程设计（论文）应完成的工作
设计满足要求的群桩基础，并形成图纸与计算文件。计算文件包括以下内容:
1. 据单桩容许承载力拟定桩长
2。群桩结构分析
（1） 计算桩顶受力
（2） 计算沿桩长度方向弯矩,水平压应力，并画出相应分布图
（3） 桩顶纵向水平位移验算
3。 桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图（横截面，立面)，进行桩截面强度校核
4. 按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力
5. 承台计算
项目：局部受压、抗冲剪
6. 群桩基础承载力检验
7. 参考文献
(1)、王晓谋。基础工程.北京：人民交通出版社，2004
(2）、中华人民共和国行业标准。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62—2004）.北京:人民交通出版社，2004
(3)、叶见曙.结构设计原理. 北京：人民交通出版社，2004
(4)、中华人民共和国行业标准。公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63—2007 ). 北京:人民交通出版社，2007
(5）江祖铭等主编。墩台与基础。北京：人民交通出版社,1994
设计计算
1。承台底面中心的荷载计算：
1.1 恒载加一孔荷载:
1。2 恒载加二孔荷载：
2。 桩长度的初步计算：
2.1桩长的计算：
由于地基土层单一，用确定单桩容许承载力《公桥基规》经验公式初步反算桩长，设桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为，
则：
桩（直径1.2m）自重每延米q=KN
=8185。89+8。48h
计算［P]时取以下数据：桩的桩径1。2m,冲抓锥成孔直径1。3m，桩周长U=×1.3=4。08m，A==1。13，=0.7，=0。8，=10，=1000KPa，
=10KN/（已扣除浮力），=500KPa,所以得：
[P］=
=1083.78h+613。18=8185。89+8.48h
解得：h=7.04m 现取h=11。31m
3．群桩结构分析：
3。1桩的计算宽度:
=
已知：2m；=3(d+1）=6.6m；n=2 =0。6；
=0。9;=1+=1。833 ；
==m
3。2桩—土变形系数
C30混凝土的受压弹性模量，
则E=0。8×=2。40KN/；
桩在最大冲刷线以下深度h=11。31m，其计算长度则为：
,故按弹性桩计算。
3。3桩顶刚度系数、、、植的计算
=6。69m;h=11.31m； （根据《公桥基规》钻挖孔桩采用），
A===1。13，
，按桩中心距计算面积，故取：
=
已知:（＞4），取=4，
查教材《基础工程》附表17、18、19得：=0。05989=0。17312=0。67433
3。4计算承台底面原点O处位移、、（单孔活载+恒载+制动力等)
,,
3。5 计算作用在每根桩顶上作用力、、:
竖向力:
水平力：
弯矩：
校核:
3。6 计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力，及轴向力:
==—242。47+59.76×6.69=157.32=59.76KN
=7735。24+1。13×6.69×(25-10）=7848.64KN
3。7 最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：
3。7。1桩身最大弯矩处及最大弯矩的计算：
由：=0 得:2
由=1.572 且=6。75＞4 取=4。0，查教材《基础工程》附表13得
=0。84 故 ==1。41m
又由=0。84 及=6。75＞4 取=4。0，查教材《基础工程》附表13得
=1。341=1.341×157。32=210。97 KN·m
3.7.2 最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：
采用无量钢法计算,由=6。75＞2.5,所以用摩察桩公式计算:
其中 ==59。76KN =157.32KN
、、、的值查教材《基础工程》附表3、4、7、8 ，计算如下表：
z

A
B
A
B

0
0
0
1
1
0
0
157。32
157.32
59。76
0
59。76
0。335
0。2
0。19696
0。99806
0.95551
—0.02795
19。72
157。01
176.73
57。10
—2。63
54.47
0。670
0。4
0。37739
0。98617
0.83898
-0。09554
37.78
155。14
192。92
50.14
-8.97
41.17
1.173
0。7
0。59228
0.93817
0.58201
—0.22685
59.29
147。59
206。88
34.78
-21。31
13.47
1.675
1.0
0。72714
0。85089
0。28901

—0。35059
72.79
133。86
206。65
17。27
—32。93
-15。66
2。513
1.5
0。75466
0。64081
—0.13952
-0.46715
75。54
118。72
194。26
—8.34
-43。87
-52。21
3.350
2
0。61413
0.40658
-0。38839
—0。44914
61.47
63。96
125。43
—23。21
—42。18
-65.39
4。020
2。4
0。44334
0.24262
—0。44647
—0。36312
44。38
38。17
82。55
—26.68
—34.10
—60。78
5。025
3
0。19305
0。07595
-0。36065
-0。19052
19。32
11。95
31.27
-21。55
-17.89
-39。44
5.863
3.5
0.05081
0.01354
—0。19975
—0.01672
5。09
2。13
7。22
—11.94
—1。57
-13。51
6。700
4
0.00005
0。00009
—0。00002
-0。00045
0
0。01
0。01
0
—0。04
-0。04
弯矩图如下:
z
h
A
B

0
0
2。44066
1.62100
0
0
0
0。335
0.2
2。27873
1。29088
10。56
9。40
19。96
0。670
0。4
1.80273
1。00064
16。71
14。57
31。28
1。173
0。7
1.36024
0。63885
22。06
16。28
38。34
1。675
1。0
0。97041
0.36119
22。48
13。15
35.63
2。513
1。5
0。46614
-0。06288
16。20
—3。43
12.77
3.350
2.0
0。14696
-0.07572
6。81
—5。51
1。30
4.020
2。4
0。00348
-0.11030
0。19
—9.64
—9.45
5。025
3。0
-0.08741
—0。09471
—6。08
-10。35
—16。34
5.863
3。5
-0.10495
-0.05698
—8。51
—7。26
-15。77
6.700
4
—0。10788
—0.01487
—10.00
—2。17
-12.17
横向土抗应力图如下：
3.8 桩顶纵向水平位移验算:
桩在最大冲刷线处水平位移和转角的计算：
由 =0 =6.75＞4 取 =4 查教材《基础工程》附表1、2、5、6 得：
=2.44066 =-1。62100= 1。62100=—1。75058
m=0。5739mm＜6mm
符合规范要求
3.9 墩顶纵桥向水平位移验算：
由 =6。75＞4,取4， 可查得：=64。75127
==16。62332=5。75058
桩顶的纵向水平位移
水平位移的容许值=27.4mm
4. 桩身截面的配筋计算及截面强度的校核：
4.1 计算轴向力，偏心距，偏心距增大系数：
最大弯矩发生在最大冲刷线以下Z=1。41m处，该处=210.97KN·m
现拟定采用C30混凝土,HRB335钢筋，
因故桩的计算长度
长细比可不考虑纵向弯曲对偏心矩的影响,取.
① 计算受压区高度系数
取，，
则配筋率由下式计算：
计算结果如下表：

A
B
C
D

Nu（KN)
Nj（KN)
Nu/Nj
1。21
2。9787
0。1435
2。7238
0。3594
0.005039
12298。025
6535。154
1.882
1。22
2.9886
0。1355
2。7387
0.3476
0。008134
12990。576
6535。154
1。988
1.23
2.9982
0。1277
2。7532
0。3361
0。011610
13769。002
6535.154
2.107
1。24
3.0075
0.1201
2。7675
0。3248
0。015548
14651。840
6535.154
2。242
1。25
3。0165
0.1126
2.7813
0。3137
0.020089
15669。776
6535。154
2。398
由计算表可见，当=1.23时，计算纵向力与设计值之比较为合理,故取=1.23，=0.011610为计算值.
② 计算所需纵向钢筋的截面积
现采用2428，,布置如图所示。混凝土净保护层C=80—31.6/2=64。2mm>25mm，纵向钢筋间净距为136mm〉80mm。
5、对截面进行强度复核
由前面的计算结果：；;；
实际配筋率。
① 在垂直于弯矩作用平面内
长细比，故纵向弯曲系数.
混凝土截面积为，实际纵向钢筋面积，
则在垂直于弯距作用平面内的承载力为：
② 在弯距作用平面内
现采用试算法列表计算（见表4）

A
B
C
D

1.21
2.9787
0。1435
2.7238
0。3594
35。989
32。30
1.114224
1。22
2。9886
0.1355
2。7387
0。3476
34。136
32.30
1。056853
1。23
2.9982
0.1277
2。7532
0.3361
32。343
32。30
1.001344
1.24
3.0075
0.1201
2。7675
0。3248
30。606
32。30
0。947543
当=1.23时，=32。34mm，与设计的=32.30mm很接近，故取=1。23为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为：
桩身配筋图如下:
6、按地基土的支承力确定和验算桩基的承载能力：
，
，，，，，
，
7．承台的强度检验:
7.1、桩顶处的局部受压荷载
， 符合要求。
7。2、承台冲切承载力验算承台的强度检验
桩对承台的冲剪验算
1、柱或墩台向下冲切承台的冲切承截力计算
由设计图
知:，所以符合规范要求。
2、角桩
符合规范要求.
7。3边桩
符合规范要求。
因为基桩在承台的布置范围不超过墩台边缘以刚性角向外扩散范围,故不验算桩对承台的冲剪强度.