中南大学铁路桥墩桩基础

1、铁路桥墩桩基础设计计算书学 号 专业班级 土木工程0501 班 学生姓名 指导老师 魏丽敏 设计说明书本设计为一铁路桥桥墩桩基设计，使用中华人民共和国行业标准铁路桥涵地基和基础设计规范（TB1002.5-2005）。线路为双线、直线、坡度4、线间距5m，双块式无碴轨道。桥跨31.1m，采用桩基础，蹲下设八根桩，设计直径为1m，钻孔灌注桩，用旋转式钻头，桩身采用C25混凝土，桩长40m，粗砂层为持力层，桩底标高为-6.69m。单桩承载力为3655.065KN。桩顶和承台连接为主筋深入式，桩顶深入承台0.15m。桩身对称布置20根16的光圆钢筋，钢筋总长12.9m，深入承台0.8m。箍筋用8200

2、mm，且沿钢筋笼方向，每隔2m设一道骨架钢筋和定位钢筋，均为16，一级钢。设计计算书一、 设计资料1. 线路：双线、直线、坡度4、线间距5m，双块式无碴轨道及双侧1.7m宽人行道，其重量为44.4kN/m。2. 桥跨：等跨L=31.1m无碴桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m，梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09m。3. 建筑材料：支承垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用

3、C25混凝土。4. 地质及地下水位情况：标 高地质情况厚度标 高地质情况厚度36.7936.29耕 地0.5-3.51-12.31粗砂(中密)8.836.2930.79软塑砂粘土5.5-12.31-22.31中砂(中密)10.030.7921.29粉 砂9.5-22.31-29.31砾砂（中密）7.021.2919.89淤泥质砂粘土(松软)1.4-29.31-46.31硬塑粘土17.019.89-3.51细砂(中密)23.4土层平均容重20kN/m3，土层平均内摩擦角=28°。地下水位标高：30.5。5. 标高：梁顶标高+53.483m，墩底35.81。6. 风力：800Pa (桥上

4、有车)。7. 桥墩尺寸：如图1。8.设计荷载：. 承台底外力合计： 双线、纵向、二孔重载：N=18629.07kN H=341.5kN M= 4671.75kN 双线、纵向、一孔重载：17534.94kN，H=341.5kN，M. 墩顶外力： 双线、纵向、一孔重载：=253.44 kN，893.16 kN.m二、拟订尺寸1、桩身采用C25混凝土。2、设计桩径采用d=1m，钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。3、画出土层分布图，选用粗砂层为持力层，临界深度为1.5d=1.5m，则取桩长l=40m。桩底标高-6.69m，进入持力层3.18m。4、估算桩数：（按双孔重载估算） 估算公式： 查铁路桥规得，地基

5、的基本承载力，深度修正系数桩持力层在水面以下，且为透水，重度采用浮重度， 钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数 软塑砂粘土： 粉砂： 淤泥质砂粘土： 细砂： 粗砂： 因此：取，则估算桩数：根 5、桩在承台底面的布置查铁路桥规，满足桩间距和和承台边到桩净距的前提下得到桩在承台底面的布置情况，如下图（单位：cm）： 6、桩与承台连接方式 采用主筋深入式，桩深入承台板内15cm，具体配筋见后面详述。三、承台底面形心处的位移计算 1、设计荷载：双线、纵向、二孔重载： 双线、纵向、一孔重载： 2、计算（1）桩的计算宽度： 其中， ， 因此，。（2）计算基础变形系数 假定桩为弹性桩，则其计算深度：深度内存在两层不

6、同的土，则m的换算公式为： 其中，则 ，查铁路桥规， 而，则桩为弹性桩，假设成立。 3、计算单桩桩顶刚度 其中， ，取 又，查表有， 4、计算承台刚性系数 对于低承台桩基：承台完全处于软塑砂粘土中， 5、计算承台底面形心处的位移a,b,桩基为竖直桩基，桩群对称布置，则有：解这个方程组有： 双线、纵向、双孔重载下： 双线、纵向、单孔重载下： 四、墩身弹性水平位移的计算1、墩身弯矩计算：墩冒所受风力：托盘所受风力：托盘风力作用点到下边缘的距离： 将墩身分成几段，如下图：分别求各段的弯矩如下：对各截面弯矩 M（KN·m）水平力(KN)P=253.442、墩顶水平位移计算其中， 五、桩基检算

7、 1、单桩承载力检算（按双孔重载计算） 桩身混凝土容重则桩自重：桩体积部分的土重：则其中 2、群桩承载力检算（二孔重载）将桩群看作一个实体基础，则实体基础为一台体，台体底面由于内摩擦角较顶面放大（如图），底面尺寸：桩自重：桩侧土重：承台重：承台部分土重： 3、墩顶水平位移检算（一孔重载）墩高则墩顶位移 4、结构在土面处的位移（一孔重载）可以用m法直接查表计算 5、配筋计算（一孔重载）（1）桩身弯矩计算 桩身弯矩列表计算如下：由表知：（2）计算偏心距初始偏心距：偏心距放大系数： 其中 计算长度 主力加附加力，K=1.6则（3）配筋主筋采用16光面钢筋，一级钢，桩身混凝土为C25最小配筋率，取20

8、16，净保护层厚取60mm，采用对称配筋，则主筋净距为，可。桩深入承台板0.15m，主筋深入承台长度不得小于45d=720mm，取800mm。主筋应配到4/以下2m以下处，则估计主筋在桩中长12m，总长12.8m。主筋箍筋采用8200mm，顺钢筋笼长度每隔2m设一道16的骨架箍筋，以增大钢筋笼的刚度。桩身截面配筋如图：顺钢筋笼长度每隔2m在四个节点处加四个定位钢筋，直径为16。（4）判断大小偏心n=15换算截面面积：换算截面惯性矩：，属小偏心构件（5）应力检算小偏心构件，全截面受压。则应力合格（6）稳定性检算，查表得=1.0，m=12.4则稳定性满足要求 6、单根桩材料表（1）钢筋（2）混凝土

9、六、电算结果1、电算输入文件2 6 2 0 0.5 4 300000005000 28 0.57000 28 5.58000 28 9.54000 28 1.415000 28 23.425000 28 8.84 1. 1. 0 40 0 -2.54 1. 1. 0 40 0 2.50.98 11.20 0 0341.5 17534.94 4762.57341.5 18629.07 4671.752、电算输出文件 * * 第 一 部 分 原 始 数 据 * * 桩类型组数 土层数 作用力H方向上一排桩的桩数 2 6 2 桩端嵌固类型 MD=.0 桩传力类型系数 XS= .5000 最小桩间净距

10、 LS= 4.00(米) 桩材砼弹性模量 E= .3000E+08(kN/m2)地基比例系数(kN/m4) 内摩擦角(度) 第I土层的厚度(米) 5000. 28.0 .50 7000. 28.0 5.50 8000. 28.0 9.50 4000. 28.0 1.40 15000. 28.0 23.40 25000. 28.0 8.80 I IT D DB LO LI AH X 1 4 1.000 1.000 .000 40.000 .0000 -2.5000 2 4 1.000 1.000 .000 40.000 .0000 2.5000 承台埋入地面或局部冲刷线以下的深度： 1.0 承

11、台 的 实 际 宽 度 ： 11.2 荷载类型I 水平力H(kN) 轴向力N(kN) 弯矩M(kN.m) 1 .0 .0 .0 2 341.5 17534.9 4762.6 3 341.5 18629.1 4671.8 * * 第 二 部 分 计 算 结 果 * * 基础的变形系数a及桩顶刚度系数I AF LO1 LO2 LO3 LO4 1 .403 1111413.00 82201.05 188886.70 705438.80 2 .403 1111413.00 82201.05 188886.70 705438.80 承 台 刚 度 矩 阵 I K1 K2 K3 1 697639.0964

12、52 .000000 -1498017.047010 2 .000000 8891300.000000 .000000 3 -1498017.047010 .000000 61220807.287110 * 荷载类型NP= 2 (单孔重载) * 承 台 位 移 水平位移(毫米) 竖向位移(毫米) 转角(rad) .69 1.97 .9475E-04 I= 1 第 1 根桩的桩顶位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 .69 .69 39.065161 2 1.74 1.74 1928.603253 3 .09 .09 -64.051090 第 1 根 桩 桩 身 内 力 J H(m)

13、 My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 .50 -44.841 38.049 3.982 2 .99 -26.595 35.243 7.188 3 1.49 -10.099 31.063 9.513 4 1.98 4.073 25.953 10.937 5 2.48 15.571 20.351 11.514 6 2.98 24.250 14.652 11.347 7 3.47 30.149 9.192 10.576 8 3.97 33.453 4.232 9.355 9 4.47 34.462 -.042 7.841 10 4.96 33.543 -3.523 6.176 11

14、 5.46 31.105 -6.166 4.482 12 5.95 27.562 -7.981 2.851 13 6.45 23.316 -9.016 1.346 14 6.95 18.734 -9.342 -.004 15 7.44 14.151 -9.038 -1.196 16 7.94 9.859 -8.178 -2.252 17 8.43 6.119 -6.819 -3.211 18 8.93 3.168 -4.999 -4.122 19 9.43 1.233 -2.730 -5.032 20 9.92 .536 .000 -5.980 I= 2 第 2 根桩的桩顶位移 J A1(J)

15、 A2(J) P2(J) 1 .69 .69 39.065161 2 2.21 2.21 2455.131747 3 .09 .09 -64.051090 * 荷载类型NP= 3 (双孔重载) * 承 台 位 移 水平位移(毫米) 竖向位移(毫米) 转角(rad) .69 2.10 .9318E-04 I= 1 第 1 根桩的桩顶位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 .69 .69 39.084543 2 1.86 1.86 2069.719988 3 .09 .09 -64.520578 第 1 根 桩 桩 身 内 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m

16、) 1 .50 -45.300 38.072 3.966 2 .99 -27.039 35.277 7.163 3 1.49 -10.524 31.110 9.485 4 1.98 3.675 26.014 10.912 5 2.48 15.206 20.423 11.494 6 2.98 23.923 14.732 11.334 7 3.47 29.863 9.277 10.570 8 3.97 33.210 4.318 9.357 9 4.47 34.261 .041 7.849 10 4.96 33.382 -3.445 6.190 11 5.46 30.981 -6.096 4.499 12 5.95 27.471 -7.920 2.871 13 6.45 23.251 -8.965 1.367 14 6.95 18.692 -9.302 .017 15 7.44 14.126 -9.008 -1.177 16 7.9