基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)2橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、課程名稱：基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)題目： 2#橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 院 系： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2017年 6月5日目錄一、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書21.1設(shè)計(jì)題目21.2設(shè)計(jì)目的21.3基本資料2設(shè)計(jì)的任務(wù)及建筑物的性質(zhì)和用途2基本資料31.4設(shè)計(jì)依據(jù)41.5設(shè)計(jì)要求51.6其它5二、承臺(tái)上部荷載計(jì)算8三、 高承臺(tái)樁基地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算93.1樁基設(shè)計(jì)9確定承臺(tái)尺寸9樁的設(shè)計(jì)93.2樁的內(nèi)力及位移計(jì)算11樁的內(nèi)力和變位計(jì)算11群樁承載力的檢算143.3樁頂水平位移檢算15樁在局部沖刷線處的水平位移和轉(zhuǎn)角15在樁頂處的水平位移和轉(zhuǎn)角153.4樁與承臺(tái)的聯(lián)接強(qiáng)度檢算1

2、63.5河床底面以下墩身及承臺(tái)和樁的工程量計(jì)算17附錄一：樁身的彎矩、剪力及土的橫向抗力計(jì)算表及其分布圖18附錄二：樁基礎(chǔ)橫斷面、平面及立面圖22一、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書鐵路（公路）橋墩淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)題目本課程的題目是“1#橋墩獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”1.2設(shè)計(jì)目的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)是橋梁工程中的常用基礎(chǔ)形式之一，在工程中應(yīng)用范圍較廣。為系統(tǒng)掌握此類基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，通過本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)全面掌握柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)容與步驟及主要驗(yàn)算內(nèi)容與方法，了解現(xiàn)行鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10002.5-2005）和公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）的有關(guān)規(guī)定，并初步具備獨(dú)立進(jìn)行該類基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的能力

3、。1.3基本資料設(shè)計(jì)的任務(wù)及建筑物的性質(zhì)和用途設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)已有建筑物的圖樣，所受上部結(jié)構(gòu)的荷載、地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，遵照“中華人民共和國(guó)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.52005”（公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602015）設(shè)計(jì)某鐵路（公路）干線上跨越某河流的橋梁之1#號(hào)橋墩的地基和基礎(chǔ)。建筑物的性質(zhì)和用途：該橋梁為等跨度32M，梁全長(zhǎng)32.6m，梁端縫0.1m，梁高3.0m，梁寬鐵路按單線布置，公路按雙線布置m，梁及上部體系自重按870KN計(jì)，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

4、底至支座鉸中心0.09m。橋面系為無渣橋面（公路不管有砟無砟），并設(shè)雙側(cè)人行道人行道寬1m，荷載定為3KN/m2，橋墩為混凝土實(shí)體橋墩，該橋位于直線平坡段上，與河流正交，該地區(qū)無流冰及地震，該河道不通航。該橋除了為鐵路（公路）客貨運(yùn)服務(wù)外，亦為附近居民來往的通道。設(shè)計(jì)依“中華人民共和國(guó)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.52005”（“公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602015”）進(jìn)行設(shè)計(jì)，活載按鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載，即“中活載”或（公路標(biāo)準(zhǔn)荷載）?；举Y料一、 建筑物的立面示意圖如下：1#二、 建筑物場(chǎng)地地形圖及鉆孔布置圖如下： 場(chǎng)地地形圖及鉆孔布置圖（單位：m） 水平比例尺1：1000高水位

5、：142.0m 施工水位：132.0m 常水位：132.0m一般沖刷深度：河底以下1.50m 局部沖刷深度：河底以下5.50m水文情況：高水位：142.0m 施工水位：132.0m 常水位：132.0m一般沖刷深度：河底以下1.50m 局部沖刷深度：河底以下5.50m三、 墩帽尺寸簡(jiǎn)圖及墩身坡度墩帽寬=240cm墩帽長(zhǎng)b=546cm墩帽厚d= 52cm墩身坡1:m=1:20如右圖：?jiǎn)挝籧m四、 補(bǔ)充資料墩帽頂面在高水位以上3.72m。風(fēng)力：w=800Pa八、設(shè)計(jì)方案 該基礎(chǔ)擬采用剛性基礎(chǔ)或柔性基礎(chǔ)，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。1、采用剛性基礎(chǔ)，試確定基礎(chǔ)埋深，并設(shè)計(jì)該剛性基礎(chǔ)2、采用柔性基礎(chǔ)，高度取0.8m

6、，基礎(chǔ)埋深與基底尺寸同1，試設(shè)計(jì)該柔性基礎(chǔ)（驗(yàn)算基礎(chǔ)高度，進(jìn)行抗彎?rùn)z算與配筋）。1.4設(shè)計(jì)依據(jù)1、鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10002.5-2005）或（“公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004”）1.5設(shè)計(jì)要求檢算相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計(jì)滿足要求的剛性及柔性基礎(chǔ)，繪制基礎(chǔ)橫斷面、平面及配筋圖。該課程設(shè)計(jì)主要按如下步驟進(jìn)行：1、熟悉地基條件及上部結(jié)構(gòu)資料；2、確定合理的基礎(chǔ)埋置深度；3、確定地基承載力；4、確定基礎(chǔ)底面尺寸，驗(yàn)算地基承載力；5、基礎(chǔ)其它驗(yàn)算（偏心距、抗傾覆）；6、確定基礎(chǔ)高度和構(gòu)造尺寸；7、繪制基礎(chǔ)橫斷面、平面及配筋圖（柔性基礎(chǔ)）。1.6其它本課程設(shè)計(jì)應(yīng)于2014年 月 日前

7、提交。根據(jù)學(xué)號(hào)尾號(hào)不同選擇下列方案學(xué)號(hào)尾號(hào)單數(shù)雙數(shù)備注鐵路規(guī)范公路規(guī)范剛性基礎(chǔ)任意檢算3種組合即可；柔性的選取一種荷載組合即可學(xué)號(hào)倒數(shù)第二位單數(shù)剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)雙數(shù)柔性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)參照2#號(hào)橋墩繪制設(shè)計(jì)資料總圖設(shè)計(jì)資料總示意圖： （單位cm ）參照2#號(hào)橋墩復(fù)合各層土的名稱、確定其允許承載力一、 地基承載力修正系數(shù)K經(jīng)查表，結(jié)果如上表：二、 各土層的地基的允許承載力的計(jì)算由于地基的尺寸和埋深還沒有確定，暫時(shí)無法確定地基的容許承載力。等后邊地基的尺寸和埋深確定后，再進(jìn)行計(jì)算。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1、 選定樁基類型考慮樁基采用高承臺(tái)還是低承臺(tái)，考慮采用打入樁還是鉆孔樁等施工方法，確定設(shè)計(jì)為柱樁還是摩擦樁，設(shè)

8、計(jì)應(yīng)說明理由。2、 選擇樁徑與樁材確定樁所采用的材料；樁徑選擇時(shí)應(yīng)考慮施工機(jī)具或預(yù)制定型產(chǎn)品的直徑。3、 承臺(tái)設(shè)計(jì)擬定承臺(tái)底面和頂面標(biāo)高，確定承臺(tái)平面尺寸。4、 估算樁長(zhǎng)和樁數(shù)（1）、按縱向主+附兩孔重載（低水位）和單孔重載（低水位）計(jì)算承臺(tái)底面以上全部外力，得出N、H、M。（2）、樁長(zhǎng)確定：、柱樁：樁尖需插入硬層一定深度（如1.0米）；、摩擦樁樁：先按材料強(qiáng)度定出樁的材料軸向承載力P材,然后假定不同的樁長(zhǎng)，通過試算確定由土阻力確定的軸向承載力P土，當(dāng)P土接近P材時(shí)，所對(duì)應(yīng)的樁長(zhǎng)即為合適的樁長(zhǎng)。P材一般應(yīng)按實(shí)際材料強(qiáng)度計(jì)算得到，也可近似取以下值：鋼筋混凝土預(yù)制樁： =40 P材=800KN =

9、50 P材=1000KN預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁：=55 P材=1200KN鋼筋混凝土鉆孔樁： =80 P材=2000KN =100 P材=3000KN =125 P材=4500KN（3）、確定樁數(shù) 式中，n為樁數(shù)（取整），N為承臺(tái)底中心所受豎向外力，為考慮彎矩的影響而使樁頂軸向力增大的系數(shù)，一般取1.11.5。P為P材與P土中的較小者。5、 配合承臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行樁的布置注意：應(yīng)滿足樁的布置原則6、 按低承臺(tái)簡(jiǎn)化計(jì)算法進(jìn)行檢算。若不通過重新設(shè)計(jì)，直至滿足此項(xiàng)要求。7、 按“m”法進(jìn)行單樁軸向承載力檢算及樁身配筋內(nèi)力計(jì)算。（1）、計(jì)算單樁變形系數(shù)；（2）、計(jì)算單樁樁頂剛度系數(shù)1、2、3、4；（3）、計(jì)

10、算承臺(tái)中心變位a、b、和樁頂內(nèi)力Ni、Hi、Mi；（4）、樁身的彎矩、剪力及土橫向抗力計(jì)算，并繪制樁身彎矩圖、剪力圖及土橫向抗力圖；（5）、單樁的軸向承載力檢算 8、 群樁檢算注：以上檢算荷載取縱向主+附兩孔重載（低水位）9、 墩頂水平位移檢算10、樁與承臺(tái)的聯(lián)接強(qiáng)度檢算。11、河床底面以下墩身及承臺(tái)和樁的工程量計(jì)算。二、承臺(tái)上部荷載計(jì)算具體步驟見課程設(shè)計(jì)一，此處由Excel中的計(jì)算表得：以下計(jì)算?。喝?、 高承臺(tái)樁基地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1樁基設(shè)計(jì)確定承臺(tái)尺寸1.承臺(tái)底面的標(biāo)高：128m，則2.承臺(tái)高度：按經(jīng)驗(yàn)承臺(tái)采用C30混凝土，厚度定為2m。3.承臺(tái)平面尺寸： 由以上資料可得：墩身高9

11、.8m，墩身坡1:20計(jì)算墩身底面的平面尺寸：底面長(zhǎng)為：底面寬為： 根據(jù)構(gòu)造原則，鉆孔灌注樁不應(yīng)小于2.5倍成孔樁徑，且外側(cè)與承臺(tái)邊緣距離對(duì)直徑大于0.3d。初步選定承臺(tái)尺寸為：驗(yàn)算：滿足材料剛性角的要求。樁的設(shè)計(jì)1樁材選擇根據(jù)本工程的特點(diǎn)，選擇鋼筋混凝土鉆孔灌注摩擦樁，鉆孔灌注樁可以用于各類土層，摩擦樁置于壓縮性土層2確定樁徑初步選定樁徑為1.0m，成孔樁徑1.05m。3確定樁長(zhǎng)將樁地設(shè)置在良好的土層中，設(shè)樁長(zhǎng)L>10d，計(jì)算單樁允許承載力P：已知： 0=414.8 KPa，P材=3000KN 故 ，此時(shí)P土=3081kN 4確定樁數(shù)P為P材與P土中的較小者,故根據(jù)構(gòu)造原則，鉆孔灌注樁

12、不應(yīng)小于2.5倍成孔樁徑綜上，承臺(tái)設(shè)計(jì)滿足要求，設(shè)置6根樁，行列式排列，布置圖如下： 3.2樁的內(nèi)力及位移計(jì)算樁的內(nèi)力和變位計(jì)算1.決定樁的計(jì)算寬度b0 群樁：b0=0.9(d+1)k其中k為構(gòu)件相互影響系數(shù)樁間凈距L0=41=3m 構(gòu)件局部沖刷線以下的計(jì)算深度 n=2，故c=0.6由于L0=3.5m<0.6h0=10.5m，所以故 b0=0.9(d+1)K=1.32 m2.計(jì)算樁基變形系數(shù)查表取m=20000 KN/m4， ， 則：因?yàn)?，所以?yīng)該按彈性長(zhǎng)樁設(shè)計(jì)。3.計(jì)算樁基中樁頭處的剛度系數(shù) 1 2 2 4 計(jì)算1已知條件：=0.5，l0=3.5m，h=17.5m，EA=，計(jì)算2 3

13、4 ，m，取4m查表得：.故：4.計(jì)算承臺(tái)座板豎直位移b、水平位移a、轉(zhuǎn)角和樁頂內(nèi)力Ni、Hi、Mi校核：5.樁身的彎矩、剪力及土的橫向抗力由公式可以得在局部沖刷線以下深度Z處柱截面彎矩計(jì)算無量綱系數(shù)、由附表3-3、3-7查得，值詳及其彎矩分布圖見附錄一。在局部沖刷線以下深度Z處柱截面橫向水平抗力計(jì)算無量綱系數(shù)、由附表3-1、3-5查得，值及其橫向水平抗力分布圖見附錄一在局部沖刷線以下深度Z處柱截面剪力計(jì)算無量綱系數(shù)、由附表3-4、3-8查得，值及其剪力分布圖見附錄一。6.驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力承載力取決于樁身材料強(qiáng)度和樁周巖土層的阻力，但摩擦樁往往由土阻力控制設(shè)計(jì)。故此處按土的阻力計(jì)算單

14、樁允許承載力由于樁端置于透水土中，計(jì)算樁身自重和與樁入土部分同體積的土重時(shí)均應(yīng)考慮水的浮力。由中計(jì)算可知P土=3054kN樁身自重: 與樁同體積土重：在雙孔重載時(shí)，軸向力最大，最不利荷載組合為縱向主+附，軸向允許承載力可提高20%。 ，通過驗(yàn)算。群樁承載力的檢算1.樁基承載力的檢算：將樁視為群樁實(shí)體基礎(chǔ)：基底應(yīng)力應(yīng)滿足： 內(nèi)摩擦角取所穿越土層平均值計(jì)算群樁實(shí)體的邊長(zhǎng) b、a 群樁實(shí)體的基底面積為 群樁實(shí)體基底縱向截面模量為 樁底處地基容許承載力為： （的計(jì)算公式中h從一般沖刷線開始計(jì)算） 滿足要求。3.3樁頂水平位移檢算樁在局部沖刷線處的水平位移和轉(zhuǎn)角因樁下端在土層內(nèi)，且ah >2.5，

15、故x0和j0其中 系數(shù)Ax、Bx、Aj和Bj可根據(jù)z=0及ah =8.365查表得：Ax=2.441，Bx=1.621， Aj=-1.621， Bj=-1.751算得經(jīng)計(jì)算可知，局部沖刷線橫向位移滿足不大于6mm的要求。在樁頂處的水平位移和轉(zhuǎn)角已知，查附表3-14、3-15、3-16，可得，,。水平位移容許值，符合要求。3.4樁與承臺(tái)的聯(lián)接強(qiáng)度檢算本設(shè)計(jì)中樁的類型為鉆孔灌注樁，因此樁與承臺(tái)的連接方式采用主筋伸入式，樁身伸入承臺(tái)內(nèi)0.20m；主筋采用螺紋鋼筋，伸入承臺(tái)內(nèi)的主筋長(zhǎng)度不得小于35倍鋼筋直徑，且由于樁頂鋼筋設(shè)計(jì)成喇叭形，所以主筋伸入承臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度不得小于1m；箍筋直徑采用8mm，箍筋間距采用200mm，如圖所示3.5河床底面以下墩身及承臺(tái)和樁的工程量計(jì)算1.承臺(tái)挖方量承臺(tái)