基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

1、.中南大學(xué)土木工程學(xué)院基礎(chǔ)工程課程設(shè)計鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計書姓名：楊俊升學(xué)號：1201131119班級：土木1303班指導(dǎo)老師：魏麗敏:目錄第一部分 設(shè)計說明書1一、基本概況1二、設(shè)計依據(jù)1三、設(shè)計方案1四、施工建議2第二部分 設(shè)計計算書3一、擬定尺寸3二、樁的布置及連接方式5三、承臺底面形心處位移計算6四、墩身彈性水平位移𝛅計算10五、樁基檢算12六、樁身截面配筋計算（一孔重載）14七、材料表19第一部分 設(shè)計說明書一、基本概況本次課程設(shè)計任務(wù)為鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計，橋梁計算跨度 ，梁全長 ，梁端縫0.1m。軌底至梁底3.36m，梁底至墊石頂0.5m，梁底至支座鉸中心0.09m，

2、一孔梁總重3100kN。要求確定樁的材料、樁長、樁數(shù)及樁的排列，并檢算單樁承載力、群樁承載力、樁頂位移，計算樁身截面配筋，檢算結(jié)構(gòu)在土面處的位移。二、設(shè)計依據(jù)TB 10002.5-2005鐵路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范TB 10621-2014高速鐵路設(shè)計規(guī)范TB 10002.3-2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范三、設(shè)計方案本設(shè)計采用鉆孔灌注樁，樁身采用C30混凝土，采用旋轉(zhuǎn)鉆。持力層選在粗砂（中密）層，樁徑采用1.25m，樁長40m，樁端進(jìn)入持力層深度2.3m，標(biāo)高-26.7m。確定樁數(shù)為8根兩排，對稱布置，樁列間中心距3.3m，排

3、間中心距3.3m。地基容許承載力 kPa，單樁容許承載力 kN。墩頂水平位移 mm，容許水平位移 mm。單樁承載力、群樁承載力和墩頂水平位移均符合要求。樁身承受最大彎矩 kNm，選用 的I級鋼筋，鋼筋面積 mm2。趕緊采用環(huán)形對稱布置，凈保護(hù)層厚度60mm，主筋凈距 mm。樁與承臺的連接方式采用主筋伸入式，樁伸入承臺板0.1m；主筋伸入承臺長度0.9m。主筋在樁中的長度為 m。箍筋采用 。自樁頂以下 起每隔 設(shè)置一道加強箍筋（骨架鋼筋），直徑為 。順鋼筋籠長度每隔 沿圓周均勻設(shè)置4根骨架定位鋼筋，直徑為 。經(jīng)配筋驗算，截面應(yīng)力和樁的穩(wěn)定性均符合要求。四、施工建議地下水位標(biāo)高+15.0m，樁全段

4、在地下水位以下，施工時要注意加強排水措施，防止流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生。同時，施工時要加強對周圍的地基沉降的觀測，防止基礎(chǔ)施工引起的周邊建筑的不均勻沉降。鉆孔施工建議使用反循環(huán)法。第二部分 設(shè)計計算書一、擬定尺寸1.樁身采用C30混凝土。2.設(shè)計樁徑采用d=1.25m，鉆孔灌注樁，采用旋轉(zhuǎn)式鉆頭，成孔直徑為1.30m。3.作土層分布圖，根據(jù)地質(zhì)條件，選用粗砂層為持力層，樁端進(jìn)入砂土持力層的臨界深度 ，即樁端進(jìn)入持力層的深度要大于1.875m，從承臺底面到細(xì)砂層底部深度為37.7m，則可取樁長l=40.0m，此時樁底標(biāo)高為-26.7m，樁端進(jìn)入持力層深度為2.3m。4. 按雙孔重載估算樁數(shù)估算公

5、式：單樁的容許承載力為：其中：（按成孔直徑計算）（按設(shè)計直徑計算）故：。該圖層平均天然重度，由于樁側(cè)土為不同土層，應(yīng)采用各土層容重的加權(quán)平均值，在地下水位以上采用天然重度，在地下水位以下采用浮重度求得由鐵路橋規(guī)TB1002.5-2005表4.1.2-3得，地基的基本承載力（中密粗砂），深度修正系數(shù)，。故 土質(zhì)按較差易坍塌，清底按稍差處理，鉆孔灌注樁樁底支撐力折減系數(shù)各土層的極限承載摩阻力：土層軟塑砂粘土402.0粉砂508.1淤泥質(zhì)砂粘土250.8細(xì)沙5026.8粗砂802.3由此算出單樁的軸向受壓容許承載力：取，按二孔重載估算樁數(shù)：，取，驗算后再作必要調(diào)整。二、樁的布置及連接方式1.布樁查鐵

6、路橋規(guī)，當(dāng)時，最外一排樁至承臺底板邊緣的凈距不得小于0.3d（設(shè)計樁徑）且不得小于0.5m，且鉆孔灌注摩擦樁中心距不應(yīng)小于2.5成孔樁徑，滿足樁間距和和承臺邊到樁凈距的前提下得到樁在承臺底面的布置情況。500+1250+500+3300*3=12150500+1250+3300=5550.樁與承臺的連接方式連接方式采用主筋伸入式，樁伸入承臺cm，具體配筋見后三、承臺底面形心處位移計算考慮承臺加寬，以下軸向力在計算時均應(yīng)增加1.設(shè)計荷載雙線、縱向、二孔重載：N=23863.5kN，H=641.5kN，M=12689.6kNm雙線、縱向、一孔重載：N=21853.9kN，H=735.0kN，M=8

7、894.0kNm2.計算（1）樁的計算寬度其中，樁為圓形且d > 1m. 所以 ,，其中（2）計算基礎(chǔ)變形系數(shù)，其中：樁截面慣性矩C30混凝土有-假定樁為彈性樁，則其計算深度：深度內(nèi)存在兩層不同的土，則m的換算公式為：其中：，則樁的變形系數(shù)： -而樁的換算入土深度，故假設(shè)成立，樁為彈性樁。3.計算單樁樁頂剛度其中，（鉆孔灌注樁）因為的直徑，故，。又故由此算得 又，查表有故4.計算承臺剛性系數(shù)對于低承臺樁基，承臺完全處于軟塑砂粘土中，因此，承臺的計算寬度為：，故5.計算承臺底面形心處的位移a，b，樁基為豎直樁基，樁群對稱布置，則有：由上式得承臺形心位移：由上式可計算得：（1）荷載情況1：雙

8、線、縱向、二孔重載：N=23863.5kN，H=641.5kN，M=12689.6kNm（2）荷載情況2：雙線、縱向、一孔重載：N=21853.9kN，H=735.0kN，M=8894.0kNm四、墩身彈性水平位移𝛅計算假定基礎(chǔ)部分產(chǎn)生剛性轉(zhuǎn)動，將墩身視為懸臂梁。橋上有車時風(fēng)壓強度W=800kPa，縱向水平風(fēng)力等于風(fēng)荷載強度乘以迎風(fēng)面積，計算作用于墩身頂部的橫向力及彎矩，將墩身所受風(fēng)力視作均布荷載，用材料力學(xué)的方法，計算墩身頂部的位移和墩底轉(zhuǎn)角。1.和縱向風(fēng)力引起的彎矩： 墩頂外力：雙線、縱向、一孔重載，墩身所受風(fēng)力：將墩身視作懸臂梁，如圖所示。其中： 由材料力學(xué)公式得到A截面

9、位移：轉(zhuǎn)角;從而得到墩頂轉(zhuǎn)角為，位移為五、樁基檢算1.單樁承載力計算（按二孔重載計算） 則樁頂內(nèi)力： 樁身C30混凝土容重，土平均重度因全樁在水位標(biāo)高以下，故樁自重：樁入土部分同體積土重：則 故單樁軸向受壓承載力滿足要求。2.群樁承載力檢算（按雙孔重載計算）將樁群看作一個實體基礎(chǔ)，則實體基礎(chǔ)為一臺體，臺體底面由于內(nèi)摩擦角，較頂面放大，底面尺寸如圖：樁自重：樁側(cè)土重承臺重： 承臺側(cè)面土重： 故群樁軸向受壓承載力滿足要求。 3.結(jié)構(gòu)在土面處的位移（按一孔重載）在橋規(guī)中查m、m0時，只適用于結(jié)構(gòu)在地面處的最大位移為6mm，若超過6mm就不能采用“m”法進(jìn)行計算，故需要對樁在土面處的位移進(jìn)行檢算。承臺

10、底埋于土中深度：可以用m法直接查表計算。4.墩頂水平位移檢算（按一孔重載）墩高：。一孔重載下，。則墩頂位移：故墩頂水平位移滿足要求。六、樁身截面配筋計算（一孔重載）1.樁身彎矩計算故任意深度z處樁身截面彎矩：計算列表如下：Mz計算表azzAmBm22.82Am212.48BmMz（kNm）0.0 0.000 0.000 1.000 0.000 212.48212.480 0.2 0.581 0.197 0.998 4.496 212.055216.551 0.4 1.163 0.377 0.986 8.603 209.5053218.108 0.6 1.744 0.529 0.959 12.0

11、72 203.7683215.840 0.8 2.326 0.646 0.913 14.742 193.9942208.736 1.0 2.907 0.723 0.851 16.499 180.8205197.319 1.2 3.488 0.762 0.774 17.389 164.4595181.848 1.4 4.070 0.765 0.687 17.457 145.9738163.431 1.6 4.651 0.737 0.594 16.818 126.2131143.031 1.8 5.233 0.685 0.499 15.632 106.0275121.659 2.0 5.814 0

12、.614 0.407 14.011 86.47936100.491 2.2 6.395 0.532 0.320 12.140 67.993680.134 2.4 6.977 0.443 0.243 10.109 51.6326461.742 2.6 7.558 0.355 0.175 8.101 37.18445.285 2.8 8.140 0.270 0.120 6.161 25.497631.659 3.0 8.721 0.193 0.076 4.404 16.1484820.553 3.5 10.174 0.051 0.014 1.164 2.974724.139 4.0 11.628

13、0.000 0.000 0.000 00.000 由表知：2.偏心距計算初始偏心距：偏心距放大系數(shù)：其中，影響系數(shù)計算長度：，（為變形系數(shù)）主力+附加力，所以；C30混凝土，。則3.配筋計算根據(jù)灌注樁構(gòu)造要求，橋梁樁基主筋宜采用光圓鋼筋，主筋直徑不宜小于16mm，凈距不宜小于120mm，且任一情況下不得小于80mm，主筋凈保護(hù)層不應(yīng)小于60mm。箍筋的直徑可采用8mm，其間距采用200mm，摩擦樁下部可增大至400mm。在滿足最小間距的情況下，盡可能采用單筋、小直徑的鋼筋，以提高樁的抗裂性，所以主筋采用I級鋼筋。樁身混凝土為C30，根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，取最小配筋率=0.5%,則選用的級鋼筋，取凈保護(hù)層厚度，采用對稱配筋，則主筋凈距為：，符合要求。樁與承臺的聯(lián)結(jié)方式為主筋伸入式，樁身伸入承臺板0.1m，主筋伸入承臺的長度（算至彎鉤切點）對于光圓鋼筋不得小于45倍主筋直徑（即900mm，取伸入承臺高度為900mm。），主筋應(yīng)配到處以下2m處（約為13.63m）,取其長度為14m，則主筋總長為15m。箍筋采用，為增加鋼筋籠剛度，順鋼筋籠長度每隔2m加一道的骨架鋼筋。順鋼筋籠長度每隔2m沿圓周均勻設(shè)置4根定位鋼筋，直徑為。4.判斷大小偏心n=6.56換算截面面積： ；換算截面慣性矩： 核