橋梁群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)廣工基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

1、廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目名稱橋梁群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院土木與交通工程學(xué)院專業(yè)班級土木工程（道路與橋梁工程）姓 名學(xué) 號一、課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容在學(xué)習(xí)橋梁基礎(chǔ)工程等課程的基礎(chǔ)上，根據(jù)給定基本資料（地質(zhì)及水文資料，荷載）進(jìn)行橋梁群樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，初步掌握橋梁樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法。 二、課程設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)（一）基本資料1 地質(zhì)及水文資料河床土質(zhì)為卵石土，粒徑50-60mm約占60%，20-30mm約占30%，石質(zhì)堅(jiān)硬，孔隙大部分由砂填充密實(shí)， 卵石層深度達(dá)58.6m；地基比例系數(shù)（密實(shí)卵石）；地基承載力基本容許值；樁周土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值； 土的重度 (未計(jì)浮力)；土內(nèi)摩擦角。地面

2、(河床)標(biāo)高69.50m；一般沖刷線標(biāo)高63.54m；最大沖刷線標(biāo)高60.85m；承臺底標(biāo)高67.54m；常水位標(biāo)高69.80m，如圖1。承臺平面圖如圖2所示。 縱橋向斷面 橫橋向斷面 圖1 樁基剖面圖（單位：m） 圖2 承臺平面圖（單位：m）2 作用效應(yīng)上部為等跨30m的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁橋，荷載為縱向控制設(shè)計(jì)，作用于混凝土橋墩承臺頂面縱橋向的荷載如下。 永久作用及一孔可變作用 (控制樁截面強(qiáng)度荷載) 時(shí):N=40746kN (制動(dòng)力及風(fēng)力) M=4617.30kN.m（豎直反力偏心距、制動(dòng)力、風(fēng)力等引起的彎矩) 永久作用及二孔可變作用(控制樁入土深度荷載)時(shí): N=46788.00kN3

3、承臺用C30混凝土，尺寸為9.8×5.6×2.0m，承臺混凝土單位容重。4 樁基礎(chǔ)采用高樁承臺式摩擦樁，根據(jù)施工條件，樁擬采用直徑，以沖抓錐施工。（二）主要設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范1 公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007 ）2 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）三、課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作設(shè)計(jì)滿足要求的群樁基礎(chǔ)，并形成圖紙與計(jì)算文件。計(jì)算文件包括以下內(nèi)容：1. 群樁結(jié)構(gòu)分析（1） 計(jì)算樁頂受力（2） 計(jì)算沿樁長度方向彎矩，水平壓應(yīng)力，并畫出相應(yīng)分布圖（3） 樁頂縱向水平位移驗(yàn)算2. 基樁樁身截面配筋并繪出基樁構(gòu)造及鋼筋圖(橫截面，立面

4、)，進(jìn)行樁截面強(qiáng)度校核3 按地基土的支承力確定和驗(yàn)算單樁軸向承載力4承臺驗(yàn)算驗(yàn)算項(xiàng)目：承臺沖切承載力驗(yàn)算四、課程設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排序號設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1布置任務(wù)，設(shè)計(jì)內(nèi)容講解，查閱資料2012完成單樁樁頂荷載分配計(jì)算（群樁到單樁）201-2015.6.93完成單樁設(shè)計(jì)2015.6.104完成樁基相關(guān)檢算內(nèi)容2015.6.115總結(jié)，撰寫設(shè)計(jì)說明書2015.6.12五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D63-2007）.北京:人民交通出版社,20072 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（

5、JTGD62-2004）.北京:人民交通出版社，20043 葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第三版）.北京:人民交通出版社,20144廖朝華主編.墩臺與基礎(chǔ)（第二版）.北京:民交通出版社,2013發(fā)出任務(wù)書日期：2015 年 06 月 6日 指導(dǎo)教師簽名：吉小明 計(jì)劃完成日期： 2015 年 06 月 12日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章： 橋梁群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、群樁結(jié)構(gòu)分析1.1、承臺底面中心的荷載計(jì)算：1.1.1 恒載加一孔荷載： 1.1.2 恒載加二孔荷載：1.2、樁長度的初步計(jì)算：由于地基土層單一，用確定單樁容許承載力公橋基規(guī)經(jīng)驗(yàn)公式初步反算樁長，設(shè)樁埋入最大沖刷線以下深度為h，一般沖刷線以下深度為，則

6、：樁（直徑1.2m）自重每延米kN計(jì)算R時(shí)取以下數(shù)據(jù)：樁的樁徑1.2m，沖抓錐成孔直徑1.3m，樁周長U=×1.3=4.082m,A=1.13,=0.7,=0.8,=10,=1000KPa,=10KN/(已扣除浮力)，=500KPa,所以得：R=1083.78h+613.183=8185.836+8.478h解得：h=7.042m 現(xiàn)取h=11.31m1.3、單樁樁頂荷載計(jì)算：1.3.1 樁的計(jì)算寬度：對于時(shí)： 式中：樁形狀換算系數(shù)，對于圓形截面，取0.9；樁直徑，取1.2m；平行于水平作用方向的樁間相互影響系數(shù)：已知： ； ； ；對于的多排樁 ： 所以： 1.3.2 樁的變形系數(shù)：

7、 式中： 樁的變形系數(shù)； 樁的抗彎剛度，對以受彎為主的鋼筋混凝土樁，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范采用； 樁的混凝土抗壓彈性模量，C20混凝土；則=0.8×=kN/; 樁的毛面積慣性矩， 非巖石地基水平向抗力系數(shù)的比例系數(shù)，；所以，計(jì)算得：樁在最大沖刷線以下深度h=11.31m，其計(jì)算長度則為： 故按彈性樁計(jì)算。1.3.3 樁頂剛度系數(shù)、值計(jì)算：已知： ； (根據(jù)公橋基規(guī)鉆挖孔樁采用)， 易知該值大于相鄰底面中心距為直徑所得的面積，故按樁中心距計(jì)算面積，故?。?=已知：，取=4，查教材橋梁基礎(chǔ)工程附表17、18、19得：=0.05565 =0.16490 =0.65840所以 1.3.4 計(jì)算承臺底面

8、原點(diǎn)O處位移、：對于豎直樁，且各樁的直徑相同時(shí)：1.3.5 計(jì)算作用在每根樁頂上作用力、：豎向力：水平力：彎矩：校核：1.4、 最大沖刷線深度處荷載計(jì)算從單樁樁頂荷載計(jì)算中，已得出計(jì)算最大沖刷線深度荷載所需要的數(shù)據(jù)，計(jì)算如下：彎矩 水平力 豎向力 1.5、最大沖刷線深度下沿樁長度方向彎矩、水平壓應(yīng)力的計(jì)算1.5.1 樁身最大彎矩處及最大彎矩的計(jì)算：由：=0 得：由 且=7.024 取=4.0，查教材基礎(chǔ)工程附表13得 故 又由 及4 取=4.0，查教材基礎(chǔ)工程附表13得=1.287 1.5.2 最大沖刷線深度下沿樁身長度方向彎矩、水平壓應(yīng)力的計(jì)算：采用無量鋼法計(jì)算，由=7.022.5，所以用摩

9、察樁公式計(jì)算： 其中 =59.77kN =168.31kN、 的值查教材基礎(chǔ)工程附表3、4、7、8 ，計(jì)算如下表：0.000.00.000001.000001.000000.00000168.31259.770.160.10.099600.999740.98833-0.00753177.86158.2860.320.20.196960.998060.95551-0.02795186.95554.1910.480.30.290100.993820.90468-0.0582195.21147.9940.640.40.377390.986170.83898-0.09554202.33140.1660

10、.810.50.457520.974580.76145-0.13747208.09731.1530.970.60.529380.958610.67486-0.18191212.33021.3351.130.70.592280.938170.58201-0.22685214.94811.0911.290.80.645610.913270.48522-0.27087215.8880.7081.450.90.689260.884070.38689-0.31245215.182-9.1521.611.00.723050.850890.28901-0.35059212.852-19.3461.771.1

11、0.747140.814100.19388-0.38443208.980-28.5071.931.20.761830.774150.10153-0.41335203.671-37.1082.091.30.767610.731610.01477-0.43690197.067-44.7532.261.40.764980.68694-0.06586-0.45486189.295-51.4482.421.50.754660.64081-0.13952-0.46715180.537-57.1352.581.60.737340.59373-0.20555-0.47378170.945-61.7742.74

12、1.70.713810.54625-0.26359-0.47496160.687-65.3662.901.80.684880.49889-0.31345-0.47103146.930-67.9363.061.90.651390.45219-0.35501-0.46223138.844-69.5013.222.00.614130.40658-0.38839-0.44914127.579-70.1293.542.20.531600.32025-0.43174-0.41179105.100-68.8183.872.40.443340.24262-0.44647-0.3631283.534-64.61

13、54.192.60.354580.17546-0.43651-0.3073263.682-58.1914.512.80.269960.11979-0.40641-0.2485346.162-50.2514.833.00.193050.07595-0.36065-0.1905231.376-41.4575.643.50.050810.01354-0.19975-0.016727.172-13.6866.454.00.000050.00009-0.00002-0.000450.020-0.04821.6、樁頂縱向水平位移驗(yàn)算：樁在最大沖刷線處水平位移和轉(zhuǎn)角的計(jì)算：由 =0 4 取 =4 查教材基礎(chǔ)

14、工程附表1、2、5、6 得：=2.44066 =-1.62100 = 1.6210 =-1.75058 故符合規(guī)范要求 由 4m，取4， 可查得： 樁頂?shù)目v向水平位移水平位移的容許值=27.4mm> 故樁頂水平位移滿足要求。二、樁身截面配筋及截面強(qiáng)度校核各種參數(shù)及系數(shù)的計(jì)算：最大彎矩發(fā)生在最大沖刷線以下處，該處計(jì)算樁最大彎矩控制截面的軸向力式中 控制截面的軸向力； 單樁樁頂最大豎向力，已求出； 樁每延米的自重（包括浮力），； 樁周土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，已知 沖抓錐成孔面周長，所以，計(jì)算得：計(jì)算偏心距 現(xiàn)擬定采用C30混凝土，HRB335鋼筋， 因故樁的計(jì)算長度：長細(xì)比可不考慮縱向彎曲對偏心矩的

15、影響，取。 計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)取, 則配筋率由下式計(jì)算： ， ABCD Nu（KN）Nj(KN)Nu/Nj1.152.91230.19492.62610.43510.00499015791.864908.1833.2171.172.93750.17722.66030.40890.01180017748.834908.1833.616計(jì)算結(jié)果如下表：1.150.04400.04411.170.04620.0441.05由計(jì)算表可見，當(dāng)=1.15時(shí)，計(jì)算縱向力與設(shè)計(jì)值之比較為合理，故取=1.15，=0.00499為計(jì)算值。 計(jì)算所需縱向鋼筋的截面積現(xiàn)采用1225，布置如圖所示?；炷羶舯Ｗo(hù)層C=8

16、0-28.4/2=65.8mm>25mm，縱向鋼筋間凈距為107.67mm>80mm。三、對截面進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核由前面的計(jì)算結(jié)果：；ABCD Nu（KN）Nj(KN)Nu/Nj1.192.95780.162.69280.38360.00663411304.565232.72.1603681.202.96840.15172.70850.37140.00997811414.775232.72.181431.212.97870.14352.72380.35940.01380111534.65232.72.204331.222.98860.13552.73870.34760.018169116

17、65.25232.72.2292881.232.99820.12772.75320.33610.02319711809.515232.72.256868實(shí)際配筋率。 在垂直于彎矩作用平面內(nèi)長細(xì)比，故縱向彎曲系數(shù)?；炷两孛娣e為，實(shí)際縱向鋼筋面積， 則在垂直于彎距作用平面內(nèi)的承載力為： 在彎距作用平面內(nèi)現(xiàn)采用試算法列表計(jì)算（見表4）當(dāng)=1.15時(shí)，=44.19mm，與設(shè)計(jì)的=44.0mm很接近，故取=1.15為計(jì)算值。在彎矩作用平面內(nèi)的承載力為： 四、按地基土的支承力確定和驗(yàn)算單樁軸向的承載能力， 驗(yàn)算單樁容許承載力，應(yīng)以最不利荷載組合計(jì)算出受軸向力最大的一根基樁進(jìn)行驗(yàn)算： 所以，單樁軸向承載力滿足要求。 五、承臺沖切承載力驗(yàn)算對于圓形截面樁換算為邊長等于0.8倍的圓柱直徑的方形樁，即；對于柱或墩臺向下沖切承臺的沖切承載力驗(yàn)算，由于作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值為0.故不進(jìn)行驗(yàn)算；對于柱或墩臺向下的沖切破壞錐體以外的角樁