桥墩桩基础设计计算书

'基础工程课程设计一．设计题目：某桥桥墩桩基础设计计算二．设计资料：某桥梁上部构造采用预应力箱梁。标准跨径30m，梁长29.9m，计算跨径29.5m，桥面宽13m（10+2×1.5），墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动，下部结构为桩柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。1、水文地质条件：河面常水位标高25.000m，河床标高为22.000m，一般冲刷线标高20.000m，最大冲刷线标高18.000m处，一般冲刷线以下的地质情况如下：（1）地质情况c（城轨）：序号名称层厚土层描述天然重度γ比例系数m推荐容许承载力[σ]极限摩阻力τi1淤泥质土4.6m软塑16kN/m36MN/m450kPa20kPa2粘土3.8m灰黄色，硬塑17kN/m315MN/m4240kPa50kPa3碎石>50m黄色，密实20kN/m355MN/m4550kPa240kPa2、标准荷载：（1）恒载桥面自重：N1=1500kN+8×10kN=1580KN；箱梁自重：N2=5000kN+8×50Kn=5400KN；墩帽自重：N3=800kN；桥墩自重：N4=975kN；扣除浮重：10*2*3*2.5=150KN（2）活载一跨活载反力：N5=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3kN·m；两跨活载反力：N6=5030.04kN+8×100kN；（3）水平力制动力：H1=300kN，对承台顶力矩6.5m；风力：H2=2.7kN，对承台顶力矩4.75m3、主要材料承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m3、γ‘=15kN/m3(浮容重)，桩基采用C30混凝土，HRB335级钢筋； 4、墩身、承台及桩的尺寸墩身采用C30混凝土，尺寸：长×宽×高=3×2×6.5m3。承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m2，厚度初定2.5m，承台底标高20.000m。拟采用4根钻孔灌注桩，设计直径1.0m，成孔直径1.1m，设计要求桩底沉渣厚度小于300mm。5、其它参数结构重要性系数γso=1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.46、设计荷载（1）桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0m×4.5m×2.5m初步拟定采用四根桩，设计直径1m，成孔直径1.1m。桩身及承台混凝土用30号，其受压弹性模量=3×MPa。（2）荷载情况上部为等跨30m的预应力箱梁桥，混凝土桥墩，作用在承台底面中心的荷载为：恒载及一孔活载时：恒载及二孔活载时：桩（直径1m）自重每延米为：q=（已扣除浮力）三、计算1、根据《公路桥涵地基与基础设计规范》反算桩长根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为h，则： 桩的设计桩径1m，冲抓锥成孔直径为1.1m，桩周长和面积为U=π×1.1=3.456m，，假定桩长<20m取λ=0.70t/d<0.3取=0.80查表得=6.0已知=550KPa令得：现取h=17m<20m,满足取λ=0.70，则，桩低标高为1.00m2.单桩竖向允许承载力代入数据h=17m得加权重度3、桩的平面布置图 4、桩的内力及位移计算（1）确定桩的计算宽度b1（2）计算桩-土变形系数地面或最大冲刷线下的影响深度范围内有两层土。（3）桩顶刚度系数的计算 (4)计算承台地面远点O处位移（单孔活载+恒载+制动力）（5）计算作用在每根桩顶上的作用力Pi、Qi、Mi (6)计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力及轴向力(7)最大弯矩Mmax及最大弯矩位置Zmax的计算(8)桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移xo和转角φo的计算∴桩顶纵向水平位移 水平位移容许值[△]=0.5=2.5cm=25mm符合规范要求。5、按m法计算桩身入土段任一深度处的弯矩和桩侧横向土抗力（并作曲线）002.440661.6210000.2293580.12.278731.450947.6216682314.43320207612.054870.4587160.22.117791.2908814.166744437.88830950422.055050.9174310.41.802731.0006424.1183641212.2294218236.347791.3761470.61.502680.7498130.1560827813.7458168443.90191.8348620.81.22370.5372732.7432751213.1325980645.875872.29357810.970410.3611932.4573032711.0357992643.49313.4403671.50.466140.0628823.386476872.8818532826.268334.58715620.14696-0.075729.83074224-4.627097765.2036445.9633032.6-0.03986-0.11136-3.466313292-8.846482944-12.31286.8807343-0.08741-0.09471-8.77080681-8.68130802-17.45218.0275233.5-0.10495-0.05698-12.28591928-6.09338422-18.37939.1743124-0.10788-0.01487-14.43304944-1.81735192-16.2504， 00010221.97221.970.2293580.10.09960.9997424.200808221.9122878246.11310.4587160.20.196960.9980647.8573408221.5393782269.39670.9174310.40.377390.9861791.6982222218.9001549310.59841.6055050.70.592280.93817143.9121944208.2455949352.15782.064220.90.689260.88407167.4763948196.2370179363.71342.5229361.10.747140.8141181.5400772180.705777362.24593.2110091.40.764980.68694185.8748404152.4800718338.35493.6697251.60.737340.59373179.1588732131.7902481310.94915.0458722.20.53160.32025129.16816871.0858925200.25415.9633032.60.354580.1754686.155848438.9468562125.10276.88073430.193050.0759546.90728916.858621563.765918.0275233.50.050810.0135412.34581383.005473815.351299.17431240.000050.000090.0121490.01997730.032126 6、桩身界面配筋计算（1）配筋的计算最大弯矩发生在Z=2.082m处，此处设计最大弯矩为最大设计竖向力为故需要考虑纵向弯曲对偏心距的影响系数若取g=0.9，《查墩台与基础》附表得以下表格数据实际偏心系数E-2表中偏心系数E相应E配筋率NrNENrEN1.1320.13440.9800.00222322.87367662958.44943.20.12880.9800.004383904943.20.13570.9600.006393045334.90.13030.9600.008409275334.9（2）对截面进行强度校核 （3）验算垂直于弯矩作用平面内承载力7、承台设计（1）桩与承台的连接处构造设计承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m2，厚度2.5m，承台底标高20.000m。采用桩顶主筋伸入承台连接。桩身嵌入承台内的深度为200mm；伸入承台内的桩顶主筋做成喇叭状，夹角15度。伸入承台内的主筋竖向高度为100cm>35*2.2=77cm，不设弯钩的带肋钢筋。抗弯钢筋布置在承台内上下两排并且不截断穿过桩身。箍筋设20箍，间距200mm，构造钢筋前后两端各18根，抗裂钢筋前后两端各8根下设相同的钢筋网具体配筋图见附图B。（2）桩顶局部受压验算桩顶局部受压时按右式计算式中—— 承台内基桩承受计算轴向力，取（3）承台受冲切验算承台有效高度h0=250-20-4=276cm，桩边冲切，相关参数见桩平面布置图B，计算冲跨比(4)抗剪承载力验算（5）承台受弯承载力计算四、参考资料及应用软件1.公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004；2.公路桥涵地基与基础设计规范JTGD63-2007； 1.公路桥涵设计手册：墩台与基础，北京：人民交通出版社，2000；2.基础工程，王晓谋，北京：人民交通出版社，2003。3.混凝土结构设计原理（第三版），沈蒲生主编，高等教育出版社，2007'