桩基础课程方案设计书范例

1、目录1. 设计资料 地质及水文河床土质： 水文 土质指标 桥墩、桩、承台尺寸与材料 荷载情况 单桩容许承载力的确定及验算桩顶及最大冲刷线处荷载Pi、Qi 、Mi 及 P0、Q0 、M0 的计算 桩的计算宽度b1桩的变形系数桩顶刚度系数1、 2、 3、 4 值计算计算承台底面原点0 处位移 a0 、 b0 、0 计算作用在每根桩顶上的作用力Pi 、 Qi 、 M i 计算最大冲刷线处桩身弯矩M 0 ，水平力 Q0 ，及轴向力 P0 最大弯矩M max及最大弯矩位置zM max的计算 桩在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算桩顶纵向水平位移验算桩身截面配筋计算计算偏心距增大系数计算受压区高度系数计

2、算所需纵向钢筋的截面积对截面进行强度复核在垂直与弯矩作用平面内 在弯矩作用面内 承台结构设计计算桩顶处局部受压验算桩对承台的冲剪验算承台受弯、 抗剪承载力计算 群桩基础验算 群桩基础承载力验算参考文献 1 计资料1.1. 地质及水文1.1.1.河床土质：地基土为灰色淤泥质粘土，地基土容许承载力0 =200 KPa 。1.1.2.水文：地面（河床）标高为 -2.00 m，高水位 3.80m ，低水位2.00m ，最大冲刷线标高为-4.00m ，一般冲刷线标高为 -2.00m 。1.2. 土质指标类型地基系数 m极限摩阻力 内摩擦角 重度内聚力（ KN/m 4）（ KPa）（KN/m3）（ KPa

3、）淤泥质粘土30003516o17.9121.3. 桥墩、桩、承台尺寸与材料桥墩横向宽为8.10m；纵向宽为1.60m 墩顶标高为7.028m；墩身高为 3.80m。规范规定：钻（挖）孔灌注的摩擦桩中心距不得小于2.5 倍成孔直径，所以取：承台尺寸： 9.5m 4.5m 2.0m。（ 1）拟定采用八根桩，设计直径为1.0m 。（ 2）桩身及承台混凝土用C25 号，其受压弹性模量Eh =2.9 107Kpa。受弯弹性模量 E =1.93 107Kpa（ 3） 平面布置图如下图 1 所示：平面布置图如下图1 所示：图 1平面布置图 ( 单位 :厘米 )1.4. 荷载情况a) 上部为等跨 30m 的

4、预应力钢筋混凝土简支梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵横桥向荷载为：1作用在承台顶面中心的承载能力极限状态荷载如下表：荷载方向竖向力 N（ KN）水平力 H(KN)弯矩 M(KN m)纵向7880420.53019横向6100228.8770分析说明：由于纵向荷载比横向荷载大，出于安全角度考虑，荷载为纵向控制设计。b) 桩（直径 1.2m ）自重每延米为(1.0)2q115 11.78kN ( 已扣除浮力 )4(1.0)2q22519.63kN4c) 故 , 作用在承台底面中心的荷载力为: N=7880+(2.0 4.5 9.5 25)= 10017.5 KN H=420.5 KNM=3019+4

5、20.5 2.0=3860 KNmd) 则拟定桩基础采用正循环旋转钻换浆法, 为摩擦桩。2 桩容许承载力的确定及验根据公路桥涵地基与基础设计规范中确定单桩容许承载力的经验公式初步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为h3，则：Nh =P= 1 U li i+ 0A 0+K22 (h-3)2mN h10017.51.228411.78111.78h 1313.77 5.89h82计算 P 时取以下数据：桩的设计桩径为1.0m，旋转钻成孔直径为1.04m，U=1.04=3.27m， A= 1.04 2/4=0.849 ,=0.70, m0=0.8,K 2=1.5,0=

6、200kPa,217.9KN / m3 ,=35 kPa。P= 1 3.27 h35+ 0.7 0.8 0.849 200 +21.5 17.9(h+2-3) = Nh = 1313.77+ 5.89h所以，则解方程得：h=19.2m现取 h=20m，桩底标高为 -24m，桩的轴向承载力符合要求。2具体见如下图2 所示图 2 双排桩断面图( 单位 : 厘米 ) （ a）横桥断面图（b）纵桥断面图3 及最大冲刷线处荷载 Pi、Qi、M i 及 P0、Q0、M 0 的计算3.1. 桩的计算宽度 b 1b1 =Kf K0KdKf =0.9K0=1+1/d=2.0d=1.0 b10.9 1dKd 1.

7、8Kd又 L11.5m；h13(d 1)6.0m； n=2； b =0.6又有L1 =1.5 2.5)故按弹性桩计算3.3. 桩顶刚度系数 1 、2、 3、 4 值计算l 0=5.228mh=20m=1/2 ( 钻孔桩 ) A=d 2=0.785 m 24h=20m C0m0 h3000 20 6 104 KN / m31.0tan 1602A02011.32m2242按桩中心距计算面积， A0=2.54.91m24所以A04.91m2412015.22811620.246100.258EI1l 0h10.785 2.91076 1044.91AEC0 A0又已知： hh =0.34 20=6

8、.8 大于 4，所以取 4l0l 0 =0.34 5.228=1.778由 h 和 l 0 查附表 17、18、19，并用双内插法得 :( h 7.1854，取 4)Q =0.23215 ;m =0.41505 ;m =1.0258223 EIQ0.00912EI32 EIm0.0480EI4 EI m 0.349EI3.4. 计算承台底面原点0 处位移 a0、 b0、 0b0N10017 .54853.44n80.258EIEI1n2N41xi80.349EI0.258EI8 1.2526.017 EIi1n280.00912 EI0.0730EIn380.048EI0.384EI(n3 )

9、 2(0.384EI ) 20.1475( EI ) 2n2a0n41i1 xiHn3 M6.017EI420.5 0.384EI 3860n2n4n2n2320.0730 EI6.017EI0.1475(EI )21i1 xi13753.26EI0Nn2 Mn3 H0.0730 EI38600.384EI 420.5n2n41n(n3 )20.0730 EI21 xi26.017EI 0.1475( EI )i1519.33EI53.5. 计算作用在每根桩顶上的作用力Pi 、 Qi 、 M iPi1 b0i 0 0.258EI4853.441.25 1519.331742.17 KNEIEI

10、760.20 KN水平力：Qi2 a013753.260.048EI1519.333 00.00912 EI52.50KNEIEI弯矩：M i3a0 0.349EI1519.3313753 .264 00.0480 EI129.91KNEIEI校核：nQi852.50420.00H 420.5KN校核正确nxi PinM i4 (1742.17762.20) 1.258 ( 129.91)i13860.57kNmM3860kNm校核正确nnPi4(1742.17762.20)10017.48kN.mP10017 .5kN .mi1校核正确3.6. 计算最大冲刷线处桩身弯矩M 0 ，水平力 Q0

11、 ，及轴向力 P0M 0M i Qi l 0129.9152.505.228 144.56kN mQ052.50kNP01742.170.7855.228151803.73kN4 大弯矩 M max 及最大弯矩位置 zM max 的计算由 Qz 0 得：M 00.34 144.560.936CQ52.50Q06由CQ 0.936 及 h6.8 查附表 13 得：Z0.973maxZ max0.973K M1.6512.860.34M macKM M01.651 144.56 238.67KN .m0.34h 6.84M zQ0AmM 0 Bm无量纲系数Am 及 Bm 由附表 3、 7 查得，

12、M z 值计算列表如下，弯矩分布图 :75 在最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算2zxQ0zAxb2M0 zBxb1无量纲系数Ax 及 Bx 由附表 1、5 查得，zx 值计算列表如下土抗力分布图:6 顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷处水平位移x0 和转角0由 Z0hh =0.34 20=6.8查附表 1，2，5，6 得8Ax2.44066A1.62100Bx1.62100B1.75058x0Q0AxM 0Bx3 EI2 EI52.502.44066144.561.621000.3431.9431070.04911.9431070.3420.04915.54 10 3 m5.54m m 6mm

13、满足要求0Q0AM 0B52.50(1.62100)EI0.3421.943 10100.04912 EI144.56(1.75058)0.341.9431070.04911.55210 3 radxQQ l0352.505.22832.621103m3EI31.9431070.0491M129.91kNm22Ml 0129.915.22810 3 mxm1.8612EI21.9431070.0491所以，桩顶纵向水平位移x1x00l 0xQ xm5.5410 31.55210 35.2282.62110 31.86110 314.41mm水平位移容许值 0.5L0.53027.4mmx114

14、.41mm 27.4mm符合要求7 桩身截面配筋计算及其承载力复合7.1. 计算偏心距增大系数最大弯矩截面发生在最大冲刷线以下Z=2.86 m 处，此处设计最大弯矩为M j238.67kNm ，设计最大竖向力9N j1803.730.52.86 11.780.5 351.042.861657.13kN现拟定采用 C25号混凝土， HRB335级钢筋， f cd11.5MPaf sd280mpaM j238.67me01657.130.14N j又因为h6.284.0 ，故桩的计算长度为：l p0.5(l 04.0)0.5(5.2284.0 ) 8.5m0.34l p8.57m ，故考虑纵向弯曲

15、对偏心距的影响。长细比d 取 g=0.87rg0.87500435mmd0r rg43550093510.22.7e00.22.71400.604 1.0所以取 0.604d09351.15l p85001.0所以取 1.020.011.15 0.011.065d100012121l 085001.01.0241210.6041400 e0 / h0 h1400 140/ 9351000e01.024140143.36mm7.2 计算受压区高度系数f cdBrAe011.5B 500A143.365750B1648.64 Af sdCe0D g r280C143.36D0.8750040140

16、.8C121800DNu Ar 2 fcd2222875000A 7 107 CC rf sdA11.5C500500280以下采用试算法列表计算，各系数查结构设计原理附表1-1110由计算表可见不存在使得 Nu 与设计值N 相近。所以应该按构造进行配筋设计。7.3 计算所需纵向钢筋的截面积取最小配筋率0.005所以 Asr 23925mm2选用 14 20As24 As443960.56% 0.5%4396mmd 23.1410002箍筋选用10取 g=0.87r g 0.87 500 435mm a g r rg 65mm10混凝土净保护层厚度c6555mm50mm，符合规范要求2布置如图

17、 3 所示11图 3 钢筋布置示意图（尺寸单位：除钢筋为毫米外其余为厘米）纵向钢筋间距为：2 435 22.7 172mm 80mm 符合规范要求147.4 进行强度复核由前面的计算结果，e0143.36mm， as65mm ， rg435mmg0.877.4.1 在垂直于弯矩作用平面内长细比 l08.57 ，查 结构设计原理附表1-10 有稳定系数0.98d混凝土截面面积，Ahd 2785000mm24实际纵向钢筋面积As 4396mm2则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为N u0.9 f cd Acf sd As0.90.9811.578500028043969047.89103 N9047

18、.89KNNj 1657.13KN7.4.2 在弯矩作用平面内12BfcdD gf sdr11.5B 0.0056 0.87 280D( e0 )C f sd500Afcd11.5A 0.0056 280C5750B682.08D11.5 A1.568C以下采用试算法列表计算，各系数查附表得：由计算表可见，当0.82 时，e0144.216 ，与设计的e0143.36 很接近，故取0.82 为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为：NuAr 2 fcd Cr 2 f sd2.1845500211.51.72280.005650022806955.78103 N6955.78KNNj1657.13K

19、NM uf cd Br 3f sd D r 211.50.571750032801.06330.00565002822.23kN M j238.67kNm即桩截面符合要求。138 承台结构设计计算图 4 桩承台计算图（尺寸单位：厘米）桩与承台的连接采用桩顶主筋伸入承台的方法， 伸入长度为 1.2m，承台底部桩顶平面上设置一层钢筋网，具体如上图。8.1. 桩顶处局部受压验算Pjs0si Pi1.0 1.0 1.2 1803.732164.48KN3.1420.785Ac0.785Raj17500Kpam 1.54AcRaj /m20.785 17500 1.5417840.09KNPj满足要求148.2.桩对承台的冲剪验算 ( 取桩身伸入承台长度为0.15m)t01.85mumu1u21.02 1.85 tan3501.0227.2075mRjj4.2 103 KN / m2Pjm2164.483 1.54 0.11t0 1.85mj7.2075 4.2um Rj10抗剪承载力满足要求。8.3. 承台抗弯、抗剪承载力计算由于墩在水平面上的投影与桩有接触，所以承台的抗剪及抗弯强度满足要求。9 桩基础验算9.1. 群桩基础承载力验算桩距 =2.5m 小于 6d=6m ，所以需要进行群桩承载力计算桩底持力层承载力计算bB02ltan(4.52 0.5)222t