基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)最終

1、中南大學(xué)課程設(shè)計(jì) 題 目 鐵路橋墩樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 土木工程橋梁專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 一、確定基樁幾何尺寸及所需樁數(shù)1.從地址和地下水位情況選定持力層，這里選8.8m厚的中密粗砂層，按照摩 擦樁初步估算樁數(shù)。2.考慮選擇較硬土層作為樁端持力層（強(qiáng)度較高、壓縮性較低的粘性土、粉土、中密或密實(shí)的砂土、礫石土以及中風(fēng)化或微風(fēng)化的巖層，是常用的樁端持力層），根據(jù)地質(zhì)條件，將樁端定在粗砂層。樁端全截面進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于砂土不宜小于1.5，取樁的直徑d=1m，樁長l=41m，標(biāo)高為-7.69m處，樁端進(jìn)入持力層深度為4.18m.3.成樁方式：鉆孔灌注樁；鉆孔機(jī)具為100cm旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

2、4估算樁數(shù)（按雙孔重載估算）：按照公式：其中，N:承臺(tái)頂面的豎向力；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，橋梁樁基采用 =1.31.8 取1.5。5單樁的軸向受壓容許承載力按下試計(jì)算： 在樁長范圍內(nèi)，各土層的極限摩阻力和土層厚度： 軟塑砂粘土 厚度粉砂 厚度淤泥質(zhì)砂粘土 厚度 細(xì)砂（中密） 厚度 粗砂（中密） 厚度 ，驗(yàn)算后再做調(diào)整。二、樁在承臺(tái)底面的布置及與承臺(tái)的連接方式1樁在承臺(tái)地面的布置按行列式型如下圖：.承臺(tái)尺寸采用任務(wù)書中所示尺寸。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 查橋規(guī)知，當(dāng)時(shí)，最外一排柱至承臺(tái)底板邊緣的凈距不得小于且不得小于，且鉆孔灌注樁的樁中心距不應(yīng)小于，根據(jù)承臺(tái)尺寸及以上布樁原則，樁的初

3、步分布如下圖所示：2樁與承臺(tái)的連接方式樁與承臺(tái)的連接方式采用主筋伸入式（適用于鉆孔灌注樁），樁身應(yīng)伸入臺(tái)0.10.15m，箍筋采用8以上直徑的鋼筋，主筋采用16以上的鋼筋。承臺(tái)底面形心處位移計(jì)算1、設(shè)計(jì)荷載： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 承臺(tái)底外力合計(jì)：雙線、縱向、二孔重載：N=18629.07kN,H=341.5KN,M=4671.75kN.m; = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 墩身頂部外力合計(jì)：2、承臺(tái)底形心處位移的計(jì)算樁的計(jì)算寬度和變形系數(shù) 承臺(tái)地面下深度為： 。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 單樁樁頂剛度地基系數(shù)：側(cè)摩阻力以擴(kuò)散角沿

4、著樁向外擴(kuò)散，得到等效半徑 故得： = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 承臺(tái)剛度系數(shù)承臺(tái)計(jì)算寬度：承臺(tái)底位于軟塑砂粘土內(nèi)，所以承臺(tái)的地基系數(shù):剛度系數(shù): 因?yàn)槿簶妒菍?duì)稱布置的，所以 ，然后可得承臺(tái)的位移：利用以上的公式，可計(jì)算出不同荷載作用下的位移：1)單孔重載：N=17534.94KN，H=341.5KN，M=4762.57KNm2)雙孔重載：N=18629.07KN，H=341.5KN，M=4671.75KNm四、墩身彈性水平位移計(jì)算前提：計(jì)算風(fēng)力時(shí)，應(yīng)注意到橋上有車，風(fēng)荷載強(qiáng)度按其80%計(jì)算，并不大于1250pa。1、和縱向風(fēng)力引起的力矩 給出的基本風(fēng)荷載為，由于橋上有車，計(jì)

5、算風(fēng)荷載由于墩帽、托盤、基礎(chǔ)部分只發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)，這里將墩身分為等高度的四部分如下圖所示: 按縱向水平風(fēng)力等于風(fēng)荷載強(qiáng)度與受風(fēng)面積得乘積得：將所得墩身與各截面彎矩值整理如下表：各截面彎矩M水平力(KN)托盤頂0托盤底12-23-34-4墩底5墩頂水平力152.07532.231292.552052.872813.193573.51墩帽風(fēng)力H=2.880.875.1913.8422.4731.1139.75托盤風(fēng)力H=6.2404.8323.5542.2660.9979.71墩身H1-2=11.450017.1151.4485.77120.10H2-3=11.6700017.4552.4887.5

6、0H3-4=11.90000017.8053.51H4-5=12.140000018.15墩頂彎矩893.16KNm893.16893.16893.16893.16893.16893.16總計(jì)1046.091435.402240.203079.653954.474865.402、計(jì)算水平位移各段慣性矩的計(jì)算：墩頂水平位移及轉(zhuǎn)角計(jì)算表整理如下：?jiǎn)挝?-2段1837.803.001.5017.2084405200001.25157x0.000018782-3段2659.933.004.5019.5655008600001.59322x0.00007173-4段3517.063.007.5022.1

7、525670900001.86058x0.00013954-5段4409.933.0010.524.9846395900002.06848x0.00021719總計(jì)6.7738 x 0.000447202五、樁基檢算1、單樁承載能力檢算（雙線、縱向、雙孔重載）：樁自重：（把樁看作全部在能透水的土層內(nèi)，所以采用浮重度，樁的容重）樁孔對(duì)應(yīng)的土重：（采用成孔直徑1.1m）則,單樁的承載力：知單樁的承載能力滿足要求，單樁合格。2、群樁承載能力檢算（雙線、縱向、雙孔重載）： 承臺(tái)下土體計(jì)算范圍檢算條件：樁的中心間距6d的摩擦樁群樁基礎(chǔ)。樁中心間距最小值為3m6d=6m，故應(yīng)該考慮群樁效應(yīng)。檢算方法：將樁

8、基礎(chǔ)看作實(shí)體基礎(chǔ)。由于摩擦角的影響，力向外擴(kuò)散變長x,擴(kuò)散后總面積A,面積矩W實(shí)體基礎(chǔ)范圍內(nèi)的土重為: 故，群樁承載力滿足要求。3、樁在土面處位移檢算：6mm，滿足要求。4、墩頂?shù)奈灰茩z算： ，滿足要求。5、樁身截面配筋設(shè)計(jì)（雙線、縱向、雙孔重載）利用最不利荷載組合：雙線、縱線、單孔、重載樁身彎矩：樁身彎矩計(jì)算表azzAmBm49.55Am-13.26BmMz（KNm）00010-13.26-13.260.20.490.1970.9989.76135-13.23348-3.472130.40.980.3770.98618.68035-13.074365.605990.61.470.5290.9

9、5926.21195-12.7163413.495610.81.960.6460.91332.0093-12.1063819.9029212.440.7230.85135.82465-11.2842624.540391.22.930.7620.77437.7571-10.2632427.493861.43.420.7650.68737.90575-9.1096228.796131.63.910.7370.59436.51835-7.8764428.641911.84.40.6850.49933.94175-6.6167427.3250124.890.6140.40730.4237-5.3968

10、225.026882.25.380.5320.3226.3606-4.243222.11742.45.870.4430.24321.95065-3.2221818.728472.66.360.3550.17517.59025-2.320515.269752.86.840.270.1213.3785-1.591211.787337.330.1930.0769.56315-1.007768.555393.58.560.0510.0142.52705-0.185642.3414149.7800000樁身最大彎矩和最小軸力樁身彎矩分布圖求偏心距e考慮主力+附加力,所以偏心距增大系數(shù):偏心距e ：配筋根

11、據(jù)灌注樁構(gòu)造要求，橋梁樁基主筋宜采用光鋼筋，主筋直徑不宜小于16mm，凈距不宜小于120mm，主筋凈保護(hù)層不應(yīng)小于60mm，在滿足最小間距的情況下，盡可能采用單筋、小直徑鋼筋，以提高樁的抗裂性。所以，主筋采用級(jí)鋼筋，樁身混凝土為C25，根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，取，則：，取凈保護(hù)層厚度，選用一級(jí)鋼：的螺紋鋼筋作為樁的主筋,估算主筋數(shù)目: 主筋在樁中的排列形式, 取16根。 樁與承臺(tái)的聯(lián)結(jié)方式為主筋伸入式，樁身伸入承臺(tái)板；主筋伸入承臺(tái)的長度不小于倍的主筋直徑，取。主筋應(yīng)配到處一下處，故主筋在樁中長度為；樁端加密段取5.5m，箍筋采用，不加密段箍筋采用，為增加鋼筋籠剛度，順鋼筋籠長度每隔加一道的骨架鋼筋。判別大小偏心換算截面面積：換算截面慣性矩，故此樁屬于小偏心受壓構(gòu)件, 則樁是全截面受壓。截面應(yīng)力核算小偏心受壓構(gòu)件為全截面受壓，故受壓區(qū)圓心角為，則查表可得：配筋率為：，則： 所以，樁的截面應(yīng)力滿足要求。穩(wěn)定性驗(yàn)算樁的計(jì)算長度，查混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理表11-4查得=0.95，查表11-3得，按軸心受壓構(gòu)件檢算樁的穩(wěn)定性。所以，樁的穩(wěn)定性滿足要求。樁的抗裂驗(yàn)算由于樁屬于小偏心受壓，全截面受壓，鉆孔灌注樁現(xiàn)場(chǎng)澆灌，不需吊裝，施工期間樁截面一般不出現(xiàn)拉應(yīng)力，所以樁不產(chǎn)生裂縫。表4 單樁材料用量表（名稱代碼見圖紙）鋼 筋名 稱直徑(mm)根 數(shù)單根長（cm）總長（m）總重（kg）N1181