基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)PAGEPAGE1基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)——鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：2010年6月目錄設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)……………2設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)……………3收集資料…………………3擬定尺寸…………………5承臺(tái)底面形心處的位移計(jì)算………7墩身彈性水平位移δ的計(jì)算………11樁基檢算………………13電算結(jié)果………………19第一篇設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中所依據(jù)規(guī)范有《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》TB1002.5《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002《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(jì)規(guī)范》TB1002.3-992．鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟=1\*GB3①收集資料=2\*GB3②擬定樁的尺寸及樁數(shù)=3\*GB3③承臺(tái)底面形心處的位移計(jì)算=4\*GB3④墩身彈性水平位移計(jì)算=5\*GB3⑤承載力、位移、穩(wěn)定性、抗裂性檢算及樁身截面配筋設(shè)計(jì)=6\*GB3⑥繪制樁基礎(chǔ)布置及樁身鋼筋構(gòu)造圖設(shè)計(jì)方案線路為雙線、直線、坡度4‰、線間距5m，雙塊式無(wú)碴軌道。橋跨31.1m，采用樁基礎(chǔ)，蹲下設(shè)八根樁，設(shè)計(jì)直徑為1m，成孔直徑為1.05m，鉆孔灌注樁，用旋轉(zhuǎn)式鉆頭，樁身采用C25混凝土，樁長(zhǎng)40m，粗砂層為持力層，樁底標(biāo)高為-6.69m。地基容許承載力[σ]=644kPa，單樁軸向受壓容許承載力[P]=3048.92KN，對(duì)于主力加附加力[P]乘以1.2的提高系數(shù)。樁頂和承臺(tái)連接為主筋伸入式，樁頂深入承臺(tái)0.1m。樁身對(duì)稱布置16根Φ18的光圓鋼筋，鋼筋總長(zhǎng)13m，深入承臺(tái)0.9m。箍筋用Φ8@200mm，且沿鋼筋籠方向，每隔2m設(shè)一道骨架鋼筋和定位鋼筋，均為Φ18的一級(jí)鋼。第二篇設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、收集資料㈠設(shè)計(jì)資料線路：雙線、直線、坡度4‰、線距5m，雙塊式2無(wú)石渣軌道及雙側(cè)1.7m人行道，其重量為44.4kN/m。橋跨：等跨L=31.1m無(wú)渣橋面單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土梁，梁全長(zhǎng)32.6m，梁端縫0.1m。梁高3m，梁寬13.4m，每孔梁重8530kN，簡(jiǎn)支箱梁支座中心距梁端距離0.75m，同一橋墩相鄰梁支座間距1.6m。軌底至梁底高度為3.7m，采用盆式橡膠支座，支座高0.173m，梁底至支座鉸中心0.09。建筑材料：支撐墊石、頂帽、托盤(pán)采用C40鋼筋混凝土，墩身采用C30混凝土，樁身采用C25混凝土。地質(zhì)及地下水位情況：標(biāo)高地質(zhì)情況厚度標(biāo)高地質(zhì)情況厚度36.79~~36.299耕地0.5-3.51~~-12.331粗砂(中密))8.836.29~~30.779軟塑砂粘土5.5-12.311~-22.331中砂(中密))10.030.79~~21.229粉砂9.5-22.311~-29.331礫砂(中密))7.021.29～～19.889淤泥質(zhì)砂粘土(松軟)1.4-29.311~-46..31硬塑粘土17.019.89～～-3.551細(xì)砂(中密)23.4土層平均重度γ=20KN/m3，土層平均內(nèi)摩擦角Φ=28°，地下水位標(biāo)高：+30.5m標(biāo)高：梁頂標(biāo)高+53.483m，墩底+35.81m。風(fēng)力：W=800Pa（橋上有車）。橋墩尺寸：如圖1所示(單位：cm，標(biāo)高：m)。59060￠?13059060￠?130185185130604527045360750206020602501200150604024163824116636816620320201661841841667002413193192411120￠?50:150:133.3135.8147.8150.31圖1橋墩及承臺(tái)尺寸示意圖㈡設(shè)計(jì)荷載：1、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;雙線、縱向、一孔重載：N=17534.94kN,H=341.5kn,M=4762.57kN.m2、墩頂外力：雙線、縱向、一孔重載：H=253.44KN,M=893.16KN.m二、擬定尺寸1、樁身采用C25混凝土。2、設(shè)計(jì)樁徑采用d=1m，成孔樁徑為1.05m,鉆孔灌注樁，采用旋轉(zhuǎn)式鉆頭。3、畫(huà)出土層分布圖，選用粗砂層為持力層，樁端進(jìn)入持力層的臨界深度為1.5d=1.5m，即樁端進(jìn)入持力層要大于1.5m，從承臺(tái)底面到細(xì)沙層底部深度為36.82m，則取樁長(zhǎng)l=40m。樁底標(biāo)高-6.69m，進(jìn)入持力層3.18m。4、估算樁數(shù)：（按雙孔重載估算）估算公式：土層平均天然重度，由于樁側(cè)土為不同土層，應(yīng)采用各土層容重加權(quán)平均，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，∴查《鐵路橋規(guī)》得，地基的基本承載力，深度修正系數(shù)∴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：軟塑砂粘土：粉砂：淤泥質(zhì)砂粘土：細(xì)砂：粗砂：∴單樁的軸向受壓容許承載力：取，則估算樁數(shù)：，暫取8，驗(yàn)算后作必要調(diào)整。5、樁在承臺(tái)底面的布置查《鐵路橋規(guī)》，當(dāng)時(shí)，最外一排樁至承臺(tái)底板邊緣的凈距不得小于0.5d（設(shè)計(jì)樁徑）且不得小于0.25m，且鉆孔灌注樁中心距不應(yīng)小于2.5成孔樁徑，滿足樁間距和和承臺(tái)邊到樁凈距的前提下得到樁在承臺(tái)底面的布置情況，如下圖（單位：cm）：6、樁與承臺(tái)連接方式采用主筋伸入式，樁伸入承臺(tái)板內(nèi)10cm，具體配筋見(jiàn)后面詳述。三、承臺(tái)底面形心處的位移計(jì)算1、設(shè)計(jì)荷載：雙線、縱向、二孔重載：雙線、縱向、一孔重載：2、計(jì)算（1）樁的計(jì)算寬度：其中，∴，其中因此，（2）計(jì)算基礎(chǔ)變形系數(shù)α，∴假定樁為彈性樁，則其計(jì)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∴而而，則樁為彈彈性樁，假假設(shè)成立。3、計(jì)算算單樁樁頂頂剛度其中，∴∴又，查表有，∴4、計(jì)算算承臺(tái)剛性性系數(shù)對(duì)于低承臺(tái)臺(tái)樁基，承臺(tái)完全全處于軟塑塑砂粘土中中，因此，承承臺(tái)的計(jì)算算寬度為：：，∴5、計(jì)算算承臺(tái)底面面形心處的的位移a，b，β樁基為豎直樁樁基，樁群群對(duì)稱布置置，，則有：由上式得承臺(tái)臺(tái)形心位移移：荷載情況1——雙線、縱縱向、二孔重載：②荷載情況況2—雙線、縱縱向、單孔孔重載：四、墩身彈性性水平位移移δ的計(jì)算假定墩帽、托托盤(pán)和基礎(chǔ)礎(chǔ)部分產(chǎn)生生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，將墩身身分為四個(gè)部分，（由于墩身身4-5段下部分分在土中，故故將其分為為兩段，只只計(jì)算土上上部分風(fēng)力力），分別計(jì)算算它們所受受的風(fēng)荷載載,橋上有車車時(shí)的風(fēng)壓壓強(qiáng)度W=8000Pa，縱向水水平風(fēng)力等等于風(fēng)荷載載強(qiáng)度乘以以迎風(fēng)面積,分別計(jì)算算出四部分分的上下底底邊長(zhǎng)及中中線長(zhǎng)，然然后計(jì)算出出各個(gè)截面面的彎矩，再再求和即可可得到托盤(pán)盤(pán)底面所受受的總彎矩矩。1、和縱向風(fēng)風(fēng)力引起的的力矩：墩冒所受風(fēng)力力：托盤(pán)所受風(fēng)力力：墩身身風(fēng)力：風(fēng)力合力作用用點(diǎn)位置距距長(zhǎng)邊的距離離為y，梯形形形心軸距長(zhǎng)長(zhǎng)邊的距離離公式為：：，其中a為長(zhǎng)長(zhǎng)邊，b為短邊，h為梯形高高計(jì)算得：，，將墩身分成四四段，利用幾幾何關(guān)系分分別求出邊邊長(zhǎng)及中線線長(zhǎng)，如下圖：：風(fēng)力及截面彎彎矩值計(jì)算算表對(duì)各截面彎矩矩M（KN·m）水平力(KNN)托盤(pán)頂0托盤(pán)底1234墩底5墩頂水平力152.0664532.22241292.55442052.88642813.11843573.5504墩帽風(fēng)力1.086.4817.2828.0838.8849.68托盤(pán)風(fēng)力6.02929.429952.829976.229999.6299墩身風(fēng)力21.384464.2966107.2008150.122021.815565.5911109.366722.246666.886620.2400墩頂彎矩893.166893.166893.166893.166893.166893.166總計(jì)1046.33041437.88932253.77973113.00444016.44984962.55862、墩頂水平平位移計(jì)算算注：墩帽托盤(pán)盤(pán)C40：，墩身C30：墩冒969.73320.60.329.16007.58166E+0882.302EE-07托盤(pán)1242.00991.51.3517.749934.61488E+0885.450EE-061-2段1845.884533.617.207754.12988E+0884.827EE-052-3段2683.442136.619.564464.69555E+0881.133EE-043-4段3564.777139.622.152215.31655E+0881.931EE-044-5段4489.5542312.624.983395.99611E+0882.830EE-04總計(jì)6.434EE-04表中，：分段段高度，：：分段中線線到墩頂鉸鉸支座距離離，五、樁基檢算算1、單樁樁承載力檢檢算（按雙雙孔重載計(jì)計(jì)算）則樁頂內(nèi)力：：樁身C25混混凝土容重重，土平均重重度則樁自重：樁入土部分同同體積土重重：則其中，，故單單樁軸向受受壓承載力力滿足要求求。2、群樁承載載力檢算（按雙孔重載計(jì)算）將樁群看作一一個(gè)實(shí)體基基礎(chǔ)，則實(shí)實(shí)體基礎(chǔ)為為一臺(tái)體，臺(tái)臺(tái)體底面由由于內(nèi)摩擦擦角（）較頂面放放大（如右右圖），底底面尺寸：：樁自重：樁側(cè)土重：承臺(tái)重：承臺(tái)部分土重重：3、墩頂水平平位移檢算算（按一孔重載載）墩高：則墩頂位移4、結(jié)構(gòu)在在土面處的的位移（按按一孔重載載）在《橋規(guī)》中中查m、m0時(shí)，只適適用于結(jié)構(gòu)構(gòu)在地面處處的最大位位移為6mm，若超過(guò)6mm就不能采采用“m”法進(jìn)行計(jì)計(jì)算，故需需要對(duì)樁在在土面處的的位移進(jìn)行行檢算。墩身埋于土中中高度：∴可以用m法法直接查表表計(jì)算5、樁身截截面配筋設(shè)設(shè)計(jì)（一孔孔重載）（1）樁身彎彎矩計(jì)算∴任意深度zz處樁身截面彎矩：列表計(jì)算如下下：00.00010.0001.9941.9940.20.4770.1970.9988.1421.99010.13220.40.9550.3770.98615.58221.99617.54880.61.4320.5290.95921.86551.91223.77770.81.9090.6460.91326.70001.82128.52111.02.3870.7230.85129.88331.69731.58001.22.8640.7620.77431.49551.54333.03881.43.3410.7650.68731.61991.37032.98991.63.8190.7370.59430.46221.18431.64661.84.2960.6850.49928.31220.999529.30772.04.7730.6140.40725.37880.81226.19002.25.2510.5320.3221.98990.63822.62772.45.7280.4430.24318.31000.48518.79552.66.2050.3550.17513.84660.34914.19552.86.6830.270.1211.16000.23911.39993.07.1600.1930.0767.9770.1528.1293.58.3530.0510.0142.1080.0282.1364.09.547000.0000.0000.000由表知：（2）計(jì)算偏偏心距初始偏心距：：偏心距放大系系數(shù)：其中，影響系系數(shù)計(jì)算長(zhǎng)度：，（為變形系系數(shù)）主力+附附加力，所所以K=0.6則∴（3）配筋根據(jù)灌注樁構(gòu)構(gòu)造要求，橋橋梁樁基主主筋宜采用用光圓鋼筋筋，主筋直直徑不宜小小于16mm，凈凈距不宜小小于1200mm，且且任一情況況下不得小小于80mmm，主筋筋凈保護(hù)層層不應(yīng)小于于60mmm。在滿足最最小間距的的情況下，盡盡可能采用用單筋、小小直徑的鋼鋼筋，以提高樁樁的抗裂性性，所以主主筋采用I級(jí)鋼筋。樁樁身混凝土土為C25，根據(jù)《橋橋規(guī)》規(guī)定定，取=00.5%,,則選用16φ118的Ⅰ級(jí)鋼筋，，取凈保護(hù)層層厚度，采用對(duì)對(duì)稱配筋，則則主筋凈距距為：，符合要求。樁與承臺(tái)的聯(lián)聯(lián)結(jié)方式為為主筋伸入入式，樁身身伸入承臺(tái)臺(tái)板0.1m，主筋伸伸入承臺(tái)的的長(zhǎng)度（算算至彎鉤切切點(diǎn)）對(duì)于于光圓鋼筋筋不得不小小于45倍主筋直直徑（即810mmm），取900mm,主筋應(yīng)配配到4/α處以下2m處（約為11.555m）,取其長(zhǎng)度度為12m，則主筋筋總長(zhǎng)為13m。箍筋采用用Φ8@2000mm，為為增加鋼筋筋籠剛度，順順?shù)摻罨\長(zhǎng)長(zhǎng)度每隔2m加一道φ18的骨架鋼鋼筋。順?shù)摻罨\籠長(zhǎng)度每隔隔2m在四個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)處加加四個(gè)定位位鋼筋，直直徑為Φ18。樁身截面配筋筋如設(shè)計(jì)圖圖紙。（4）判斷大大小偏心取n=15換算截面面積積：換算截面慣性性矩：核心距：故屬小偏心構(gòu)構(gòu)件（5）應(yīng)力檢檢算小偏心構(gòu)件，全全截面受壓壓，則應(yīng)力合格（6）穩(wěn)定性性檢算樁計(jì)算長(zhǎng)度查《混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原原理》表11-44得Φ=1.0，查表11-3得m=122.4則穩(wěn)穩(wěn)定性滿足足要求6、單根根樁材料表表（1）鋼筋直徑mm根數(shù)單根長(zhǎng)m單重kg/mm總長(zhǎng)m總重kg受力縱筋1816132208416環(huán)向箍筋8652.760.395179.470.86骨架鋼筋1862.65215.931.80定位鋼筋18240.424210.1820.36總539.022（2）混凝土土等級(jí)直徑m長(zhǎng)m體積樁C251.054034.6366六、電算結(jié)果果1、電電算輸入文文件22662200..5222800000005000280..58000285..58000289..54000281..415000288223.42500028888.841..11.04400-2.22541..11.044002.2250.9811.22000341.5177534..9447662.577341.5188629..0746771.7552、電算輸出出文件*****************************************************************第一部分原始數(shù)據(jù)*****************************************************************樁樁類型組數(shù)數(shù)土層數(shù)作用力H方向上一一排樁的樁樁數(shù)22622樁端嵌固類類型MD==.0樁傳力類類型系數(shù)XS==0.50000最小樁間凈凈距LS==2.000(米)樁材砼彈彈性模量E=0.28800E++08(kkN/m22)地基比例系數(shù)數(shù)(kN//m4)內(nèi)摩擦角(度)第I土層的厚厚度(米)50000.28.0000.5080000.28.0055.5080000.28.0099.5040000.28.0011.40150000.28.00233.40250000.28.0088.80IITDDDBLLOLIIAAHX141..0001..0000..00040..0000.00000-22.25000241..0001..0000..00040..0000.0000022.25000承臺(tái)埋入地地面或局部部沖刷線以以下的深度度：11.0承臺(tái)的實(shí)際寬度：111.2荷載類型II水平力H(kNN)軸向力N(kNN)彎矩M(kNN.m)10.000..000.023341.55177534..947622.633341.55188629..146711.8*****************************************************************第二部分計(jì)算結(jié)果*****************************************************************基礎(chǔ)的變變形系數(shù)a及樁頂剛剛度系數(shù)IAFLLO1LLO2LO3LO410..40499515440.066769972.1121766685..6965591611.4420..40499515440.066769972.1121766685..6965591611.44承臺(tái)剛度矩陣IK1K2KK3166611779.911017440.00000000--13988653..882338820.00000000776123320.550000000..00000003-133986553.888238880.000000004438188231..1829946**************************************荷載類類型NP=1(單孔輕載)**************************************承臺(tái)位移水平位移移(毫米)豎向位移(毫米)轉(zhuǎn)角(rad))0.0000.0000..00000E+000I=1第1根樁的樁樁頂位移JA1(JJ)A22(J)P2(JJ)10.00000.000.0000000020.00000.000.0000000030.00000.000.00000000第1根樁樁身內(nèi)力JH(m))MMy(kNN.m)Qy((kN)ddy(kNN/m)100.500..0000..0000.0000200.990..0000..0000.0000311.490..0000..0000.0000411.980..0000..0000.0000522.480..0000..0000.0000622.970..0000..0000.0000733.470..0000..0000.0000833.960..0000..0000.0000944.460..0000..0000.00001044.960..0000..0000.00001155.450..0000..0000.00001255.950..0000..0000.00001366.440..0000..0000.00001466.940..0000..0000.00001577.430..0000..0000.00001677.930..0000..0000.00001788.420..0000..0000.00001888.920..0000..0000.00001999.420..0000..0000.00002099.910..0000..0000.0000I=2第2根樁的樁樁頂位移JA1(JJ)A22(J)P2(JJ)10.00000.000.0000000020.00000.000.0000000030.00000.000.00000000第2根樁樁身內(nèi)力JH(m))MMy(kNN.m)Qy((kN)ddy(kNN/m)100.500..0000..0000.0000200.990..0000..0000.0000311.490..0000..0000.0000411.980..0000..0000.0000522.480..0000..0000.0000622.970..0000..0000.0000733.470..0000..0000.0000833.960..0000..0000.0000944.460..0000..0000.00001044.960..0000..0000.00001155.450..0000..0000.00001255.950..0000..0000.00001366.440..0000..0000.00001466.940..0000..0000.00001577.430..0000..0000.00001677.930..0000..0000.00001788.420..0000..0000.00001888.920..0000..0000.00001999.420..0000..0000.00002099.910..0000..0000.0000**************************************荷載類類型NP=2(單孔重載)**************************************承臺(tái)位移水平位移移(毫米)豎向位移(毫米)轉(zhuǎn)角(rad))0.8002.3300..13422E-033I=1第1根樁的樁樁頂位移JA1(JJ)A22(J)P2(JJ)10.88000.8037.8895666422.00022.0019904.4464733730.11300.13--52.99459778第1根樁樁身內(nèi)力JH(m))MMy(kNN.m)Qy((kN)ddy(kNN/m)100.50-34..34836..8074.2251200.99-16..77633..8367.5575311.49-1..04329..4639.9906411.9812..27624..17911.2260522.4822..84918..45111.7719622.9730..55912..69111.4411733.4735..4797..24110.4496833.9637..8302..3609.1144944.4637..941-1..7787.55211044.9636..208-5..0745.77751155.4533..056-7..5024.00301255.9528..912-9..0842.33781366.4424..181-9..8850.88791466.9419..230-9..986-0.44401577.4314..384-9..478-1.55821677.939..923-8..444-2.55711788.426..091-6..948-3.44491888.923..105-5..035-4.22671999.421..167-2..720-5.00752099.910..4750..000-5.9910I=2第2根樁的樁樁頂位移JA1(JJ)A22(J)P2(JJ)10.88000.8037.8895666422.66122.6124479.2270266330.11300.13--52.99459778**************************************荷載類類型NP=3(雙孔重載)**************************************承臺(tái)位移水平位移移(毫米)豎向位移(毫米)轉(zhuǎn)角(rad))0.8002.4450..13200E-033I=1第1根樁的樁樁頂位移JA1(JJ)A22(J)P2(JJ)10.88000.8037.9926477022.11522.1520045.9989799030.11300.13--53.55803552第1根樁樁身內(nèi)力JH(m))MMy(kNN.m)Qy((kN)ddy(kNN/m)100.50-34..96736..8434.2229200.99-17..37333..8867.5543311.49-1..61129..5309.8871411.9811..74624..26311.2228522.48