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1、基础工程2015年6月27日9《基础工程》课程设计题目:河南新县解放桥单排双柱式钻孔灌注桩设计一、初始条件：河南解放桥加宽部分2号桥墩为单排双柱式钻孔灌注桩基础,其中墩柱直径为1.0m,基桩直径为1.20m,墩柱和桩均为C20砼,容重为24.3kN/m3,弹性模量Eh=2.6*104Mpa,桩采用旋转钻孔灌注桩,为摩擦桩。水文资料、荷载作用详图荷载作用中每根墩柱和桩承受荷载大小为:1)两跨恒载N1=834.53kN;2)盖梁自重反力N2=183.1kN;3)一根敦自重反力N3=187.3kN;4)桩每沿米自重N4=16.96
2、kN/m(已扣浮力);5)活载反力:a)两跨:N5=536.68kN;b)单跨:N6=409.21kN;N6在顺桥方向引起M=126.00kN.m;9c)制动力T=45.00kN,对桩顶力臂6.197m;d)纵向风力:盖梁W1=2.65kN,对桩顶力臂5.45m墩身W2=2.35kN,对桩顶力臂2.45m;地质条件:（为方便学生查教材上图表及一生一题，地质条件与实际工程不同）最大冲刷线于河床下2.8m,地基土上层为硬塑黏性土,地基土比例系数m＝15000kN/m4,桩周极限侧摩阻力τ＝55kPa，下层为密实粉砂,[δ0]=3
3、27kPa，桩周极限侧摩阻力τ＝87kPa;地基土平均有效重度γ1=8.0kN/m3(已考虑浮力)。二．确定每根桩桩顶受力P、Q、M及地面或局部冲刷线处的横向荷载Q和M。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD60-2007）第1.0.5条，按承载能力极限状态要求，结构构件自身承载力应采用作用效应基本组合验算。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.1.6条。恒载分项系数取1.2，活载作用的分项系数取1.4,风荷载分项系数取1.1,当除汽车荷载外尚有两种可变作用参与组合时，其组合系数取0.7,当除汽车
4、荷载外尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取0.6。P=1.2×(834.53+183.1)+1.4×409.21=1794.05(kN)Q=0.7×(1.4×45+1.1×2.65)=46.14(kN)M=1.4×126+0.7×{1.4×45×(6.197-4.9)+1.1×[2.65×(5.45-4.9)-2.35×(4.9-2.45)]}=239.15(kN)换算到局部冲刷线处：QO=0.7×[1.4×45+1.1×(2.65+2.35)]=47.95(kN)M0=1.4×126+0.7×[1.4×45×(6.19
5、7+4。8)+1.1×(2.65×10.25+2.35×7.25)]=695.40(kN)三．拟定桩的断面尺寸（已定），确定桩在最大冲刷线下的入土深度。用《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD60-2007）确定单桩轴向受压承载力容许值经验公式初步反算桩长，该桩埋入局部冲刷线以下深度为h,一般冲刷线以下深度为h3,则：9根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD60-2007）第1.0.8条，地基进行竖向承载力验算时，传至基地的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用，且可变作用的频遇值系数均取1.0。当两跨活载时
6、，桩底所承受的竖向荷载最大，则Nh=1.0×[N1+N2+N3+l1N4+h(N4-γ)]+1.0×N5=1.0×[834.53+183.1+187.3+(78.1-75.3)×16.96+(16.96-8)h]+1.0×536.68=1789.098+8.96h计算[Ra]时取以下数据：桩的设计桩径1.2m，桩周长µ=π×1.2=3.77（m）,Ap==1.13(m2),λ=0.7,m0=0.8,k2=2.5,[δ0]=327kPa,2=8kN/m3,qk1=55kPa,qk2=87kPa.所以得：[Ra]=×3.77×[
7、55×5+87×(h-5)]+1.13×0.8×0.7×[327+2.5×8×(h+2.8-3)]=Nh=176.651h-97.206所以h=11.25m现取h=12m,桩底高程为63.3m,桩总长为16.8m.四．验算单桩轴向承载力.由上可知，h=12m,[Ra]=0.5×3.77×(55×5+87×7)+1.13×0.8×0.7×(327+2.5×8×(12.8-3))=1997.29kN>Nh=1896.618kN所以桩的轴向受压承载力符合要求。五．确定桩的计算宽度b1。=1.0×0.9×（1.2+1）=1.98m六
8、．计算桩的变形系数α，并判断是否属于弹性桩。=0.4269所以属于弹性桩。六．计算桩身各截面的弯矩Mz绘出Mz的分布图，确定最大弯矩Mmax的值及其截面位置。（1）局部冲刷线以下深度z处桩截面的弯矩Mz计算（2）=112.56+695.4无量纲系数AM、BM由附表3、附表7分别查得，Mz计
