中南大学基础工程课程设计.doc

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1、基础工程课程设计计算说明书——铁路桥墩桩基础设计一确定桩的基本尺寸1.1桩基础类型1.1.1材料采用钢筋混凝土桩，桩身选用C30混凝土。1.1.2土层对桩的支承特点因土层中没有出现坚硬岩石地层，不宜选用端承桩，故选用摩擦桩。1.1.3成桩方法采用钻孔灌注桩，钻孔方式采用旋转式，同时钻头选用旋转式刺猬式钻头，适于通过砂粘土及沙性土层。1.1.4桩轴方向一般为工程施工方便，宜先采用竖直桩，当验算不通过时，才会考虑改为斜桩。由于施工上的原因，目前钻孔灌注桩通常设计为竖直桩，故选用竖直桩。总结：C30钢筋混凝土桩，摩擦桩，竖直桩，钻孔灌注桩。1.2确定

2、桩的基本尺寸及布桩1.2.1桩径设计桩径取，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大30~50mm，故成孔桩径为1.2.2桩长桩端持力层宜选择强度较高，压缩性较低的粘性土、粉土、中密或密实的砂土、砾石土以及中风化或微风化的岩层，根据土质条件，将桩端定于粗砂层。由于沙土桩端要求进入该土层的深度不宜小于，所以选择桩长，沉台底的标高为33.31，桩底标高为-6.69，桩端进入持力层的深度为3.18m〉1.5d=2.25m。1.2.3确定桩数（双线、纵向、二孔重载估算）公式：，其中----为经验系数，桥梁桩基采用1.3～1.8,此处取N---------作用于承台

3、顶面的竖向力[P]-------单桩受压承载力因为所用桩为钻孔灌注桩，故其单桩承载力公式为：，其中，U------桩身截面周长（按成孔桩径d=1.05m计算），A------桩底面积（按设计桩径d=1.0m计算）由于桩的入土深度，故-----------地基土的基本承载力--------深度修正系数，---------桩侧土的天然重度（取各土层容重的加权平均值）桩侧各土层的极限摩阻力桩侧各土层厚度计算部分：查<<铁路桥涵地基和基础设计>>得，桩底持力层在水面以下，且为透水层，故水中部分应采用浮重度，水位以上采用其天然重度。因此得，各土层取值软塑

4、砂粘土粉砂淤泥质砂粘土细砂（中密）粗砂45422042.5802.529.51.423.43.18113.439928994.5254.41789.3由此得：故粗估桩数取n=6根1.2.4布桩查《桥规》知，当时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于，且不得小于，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于2.5倍成孔桩径，根据承台尺寸及以上布桩原则，采用行列式布桩，一排3桩，共2排，此布桩方式所需要的承台最小尺寸为故承台尺寸的大小满足要求。布桩图示如下：桩的布置图单位：cm二承台底面行心处的位移计算2.1桩的计算宽度公式：，其中b--------与外力H作

5、用方向相垂直的平面上的桩的宽度或直径—形状换算系数；—受力换算系数；K—桩间相互影响系数；查《基础工程》表6-10，当d〉1m时，，K的计算公式：——桩间净距——桩在地面或最大冲刷线下的计算深度由此得：（B’为边桩外侧边缘的距离）2.2变形系数计算公式：，其中混凝土的弹性模量假定该桩为弹性桩，由于基础侧面有多种不同土层，故采用“等面积法”换算。公式：，其中查《基础工程》表6-7，取，；由此得：故假设成立，按弹性桩计算。2.3计算轴向刚度系数公式：此桩为钻孔灌注桩，故取=0.5，竖向地基系数（桩的中心距）因此得：2.4计算轴向刚度系数2.5承台底

6、面位移形心处计算承台计算宽度承台处于耕地软塑砂粘土中，，双线、纵向、二孔重载下：,,双线、纵向、一孔重载下：,,2.6墩身弹性水平位移的计算假定：墩帽、托盘和基础部分仅产生刚性转动。由于墩身有一部分在土中，是力的突变截面，故将墩身分为7部分，前五部分高度均取2m，第六、七部分以地面为分界线，故单独分一截面。图3：墩身受风面积分割图基本风荷载强度，桥上有车时风荷载强度采用，纵向水平风力等于风荷载强度乘以受风面积。和纵向风力引起的力矩（活载偏心所引起的弯矩已计入中）墩顶水平力：253.44墩帽所受风力：托盘所受风力：2.6.2纵向风力引起的力矩设各

7、截面所受风力的合力作用点距下边缘的距离为，则梯形形心距下边缘的距离公式为：，其中为下边长度，为上边长度，为梯形的高度。1-2段形心距2-2截面的距离，其他部分墩身所受风力作用点见下表：表1：各截面风力作用点距下边缘的距离（单位：）0.997760.997790.997810.997840.997870.50946墩身所受风力及各截面弯矩值计算列表如下：表2：风力及截面弯矩值计算表各截面弯矩水平力托盘顶0托盘底12-23-34-45-56-67-7墩底8墩顶水平力274.48654.641161.521668.402175.282682.1631

8、89.043447.543695.92墩帽风力H=2.880.865.1810.9416.7022.4628.2233.9836.9239.74托盘风