桩基础课程设计

课程名称：基础工程作业题目： 铁路干线单线特大桥基础设计 院 系： 专 业： 年 级： 姓 名： 学 号： 作业成绩： 指导教师 (签章)一、设计任务某铁路桥梁桥墩基础设计二、设计资料1、该桥系某 I 级铁路干线上的特大桥，线路位于单线、直线平坡地段，该地区无地震。2、桥孔由 8 孔 32 米预应力钢筋混凝土梁，1 孔 48 米下承式钢桥梁和 9 孔 32米预应力钢筋混凝土梁。3、水文地质情况，工程地质情况和土的物理力学性质资料：表 1 土工试验成果表土层编号及名称土层顶面标高地质年代比重Gs重度/kN/m3含水量w/%液限wL/%塑限wp/% c/kPa渗透系数 k/cm/s压缩系数 a/MPa-1 软粘土 21.0 Q42.72 14.9 91.5 85.0 55.0 617 10.1 2.8E-8 0.494 砂粘土 20.0 Q42.69 18.8 34.5 43.0 28.0 1205 19.4 3.4E-7 0.112 粗砂中密 19.0Q32.60 19.5 26.2 / / 2432 / 2.7E-1 0.011 强风化砂岩 14.0 K 饱和单轴抗压强度 R=2.4MPa 中风化砂岩 12.5 K 饱和单轴抗压强度 R=6.7MPa设计高水位（高程 23.00m）设计低水位（高程 22.00m）河床（高程 21.00m）一般冲刷线（高程 18.00m）局部冲刷线（高程 17.50m）一孔梁重=2227KN线路材料及人行道每米长度的重量=10KN钢轨高度=176mm三设计步骤、9.5m、17.586、23.0、1. 、10、50、150、 650123812550671.58、2.01310512401550103 28.659.152.5801297.52097.520 97.52097.520、mc1.荷载：上部为等跨 32m 的预应力钢筋混凝土梁，荷载为纵向控制设计，混凝土桥墩，承台顶面上纵桥向荷载：(1)恒载1). 结构自重 1N一孔梁重=2227 ，线路材料及人行道每米长度的重量=10 。故：k kNNk25407.3212). 顶帽自重 体积 3222 m4.715.028.3150.35.03.17.83 V重量 kNN9.45.3).墩身自重 3墩身高 ；顶面积 ；底面积m.7h 221 64.13.4.83mA，故222 6795.18mA体积 33 .52.79.V重量 kNN24834.24).浮力 4高水位处墩身截面积 22m75.1.915.低水位处墩身截面积 608038墩底面积 26.719m则桥墩浸入水下体积：高水位时 34 m5.046.7195.6.71953V低水位时 8208081故浮力为：高水位时 .5kN4.4N低水位时 9281055).竖向活载一孔重载(b)R15*20=10kN92kN/m 0.35320.7320.35支点反力 为1R1 32.7-5520(3.5-1.)+92(.-)(0.)1896.423R kN 故竖向活载为 NRNk4.8615对基底 轴之力矩 x mkNM75.632.9350二孔重载 (a)R21 80kN/m0.35320.7320.35 92kN/m5*20=1kN.75x其最不利荷载位置 见图 2-(a)，可由 确定，若等跨度者，则可x12Gl直接由 解得， 和 分别为左右两跨上活载重量，故12G12(3.5-x7.)9+5020832.50.3x7.5由 ，解得1Gm8.则支点反力 为12R、 N.0k15362.807127.08-53.7.08.-57.3921 NR .5k14322.730-5.802.71-3571-30921 22 竖向活载 .596.143.6216 RN对基底 轴之力矩 xm.2k305M6）制动力一孔重载 10%52+9(3.5-7.081)+%92(30-.5+7.081)5%H+8(.-0.-.)410.2kN大于 592(3.75)341.8kN故取 148Hk对基底 轴之力矩 xmk5.8219.0.1 M二孔重载 kN.32对基底 轴之力矩 x .57842 NH7）纵向风力本桥所在地区之基本风压值为 1.2kPa 表知： .011k3,2,，kPaWkW3.20.1.10321桥上有车时： k568顶帽风力 3H迎风面积 ，2m.56.0kNH43.25.0.13对基底 轴之矩 x mM8.6.74.3墩身风力 4H低水位时 迎风面积 20.415.68.20.61kN345.4对基底 轴之矩 x mkNMH 8.175.2.48）承台顶面荷载为横载及一孔荷载时： NNNP k4.9732.1896.25.4869.1454321 NHk7.538.42.3.84131 mk6.3978.1.26.19.76 NMM横载及二孔活载时： NNP 2.054.2.5.48.4254321 承台用 C20 混凝土，尺寸为 。m971.0作用在承台底面中心的荷载为恒载加一孔活载（控制桩截面强度）时 NP k.523.5.9714.2.9743NHk58m.k.6.M恒载加二孔活载（控制桩入土深度荷载）时 NP.6k1095.25.9714.02.852.方案拟定由于河床冲刷较大，故采用高桩承台，又由于基岩的深度较浅，且桩承载力大，沉降量小，安全可靠，故采用端承桩。施工工艺，采用钻孔灌注桩，因其适用于各类土层，岩层。桩拟采用 ，桩长为 8m。0.8md，其排列如图，为对称竖向双排桩基础，桩底高82.6195nP程采用 9.5m。2097.597.5.2097.5、3.计算（1）桩的计算宽度 b1 mbdhhLbKdKdKf 21.804.5216.0.8.019.1: 45.36.1 9.00 所 以（2）桩的变形系数 mEIbmdI kNEh1575 444 7778.021.108.21.6.0/18.21.28. 桩在局部冲刷线以下深度 ，其计算长度为 。h 5.24.687.0h因此按弹性桩计算。（3）桩顶刚度系数 的计算4,32,1mdAmkNhCdAmlAEh22 20 35220001503.48.94).tan8.( /110.,5.1 按桩中心距计算，故 mA2204.13.4 EI879.1086.714.30853.018.2 5571 已知： ，取用 426h9770l查附表 3-17，3-18,3-19 得：,432.Qx2467.1,60.mEImEIxII9725.043238.（4）计算承台底面形心 O 点的位移 （单孔活载 +恒载+制动力等）,baEIEIInixinniMHxaEInPb 812.12879.925.08143)(212494.6087.5913EInixnHMIIEIIaIInEII 7.29513)24(2 .8)(74.981.79.1 .235782)(.).3()( 10907984.24.8(5)计算作用在每根桩顶上的作用力 QNii,竖向力 kNEIIExibNi 82.540619)7.20.194.6(87.1)(1水平力 IIaQi .3.52.032弯矩 mkEEMi 5.4372890.797.4校核： kNPkNniNi mkNMmMiiix kHkNQn 57.912352.913)82.5406.19(41 5.4726.4.8).406.(. 57.353.874.8(6)计算局部冲刷线处桩身弯矩 ，水平力 及轴向力 。0Q0kNNkQ mkNliM73.14)25(1.53.6.19,4.80 694830 （7）计算局部冲刷以下 处得桩截面的弯矩 及水平抗力 yMyyBmMAMy00无量纲系数 由附表查得， 值计算列表如下，其弯矩分布如图：m及 y0 0 4 0.19696 1 12.23172103 59.156 71.387721030.256 0.2 4 0.37739 0.99806 23.43688667 59.041237 82.478124030.513 0.4 4 0.52938 0.98617 32.87585538 58.337873 91.21372790.769 0.6 4 0.64561 0.95861 40.09403641 56.707533 96.801569571.282 1 4 0.73205 0.85089 45.46218205 50.335249 95.797430891.795 1.4 4 0.76498 0.68694 47.50721949 40.636623 88.143842132.308 1.8 4 0.68488 0.49889 42.5328041 29.512337 72.045140942.82 2.2 4 0.5316 0.32025 33.01372308 18.944709 51.958432083.333 2.6 4 0.35458 0.17546 22.02032718 10.379512 32.399838943.846 3 4 0.19305 0.07595 11.9889 4.4928982 16.48179824.487 3.5 4 0.05081 0.01354 3.155431282 0.8009722 3.9564035225.128 4 4 0.00005 0.00009 0.003105128 0.005324 0.008429168BxzbMAxzbQy10210无量纲系数 及 由附表查得， 值计算列表如下：x yxxAQbxz01BMxz012)kPay（0 0 2.44066 1.621 0 0 00.256 0.2 2.11779 1.29088 13.22593 7.67924464 20.90520.513 0.4 1.80273 1.00064 22.51666 11.9053039 34.42200.769 0.6 1.5068 0.74981 28.23061 13.3815097 41.61211.282 1 0.97041 0.36119 30.30181 10.7433161 41.04511.795 1.4 0.55175 0.10793 24.12036 4.49441165 28.61482.308 1.8 0.25386 -0.0357 14.26856 -1.9124346 12.35612.82 2.2 0.14696 -0.0994 10.09567 -6.5044668 3.591203.333 2.6 -0.03986 -0.1114 -3.23612 -8.6120235 -11.8483.846 3 -0.08741 -0.0947 -8.18834 -8.4512262 -16.6404.487 3.5 -0.10495 -0.0570 -11.47 -5.9318905 -17.4025.128 4 -0.10788 -0.0149 -13.4746 -1.7691864 -15.244yyzhAmBmAQm0BMm0yyyz、608、2406y(m)y(m)M(kn*)16420806、(8)桩顶纵向水平位移计算桩在局部冲刷线处水平位移和转角 及x0BxEIMAxIQx2030符 合 规 范 要 求 ）(697.1. 21.68.2594.84- 7mradBEIMAIQ1046.2 51.720.178.02.75691.620.78.720 mhnhnIEQxn mhhEmQI1074.8515.32.21,5.,5- 321232 214 所 以 mhnhIEMxm10457. 15.2.82.36221墩顶纵向水平位移（以墩柱顶纵向水平位移计） 符 合 要 求 。水 平 位 移 允 许 值 ,3.82.501.705712.9.1 cmx （10）单桩轴向承载力简算 kNUhCARP 6.28.05.4.0.617.62321 kNPkNNi .280.9