铁路桥墩桩基础设计-基础工程设计.doc

基本工程课程设计——铁路桥墩桩基本设计指引教师： 班 级： 姓 名：学 号：6月目 录第一篇 设计阐明书……………………………………………………………2第二篇 设计计算书……………………………………………………………3一、 收集资料…………………………………………………………………3二、 拟定尺寸…………………………………………………………………5三、 承台底面形心处的位移计算 ………………………………………7四、 墩身弹性水平位移δ的计算………………………………………11五、 桩基检算 ………………………………………………………………13六、 电算成果 ………………………………………………………………19第一篇 设计阐明书1. 铁路桥墩桩基本设计中所根据规范有《铁路桥涵地基和基本设计规范》TB1002.5《混凝土构造设计规范》GB50010-《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土构造设计规范》TB1002.3-992．铁路桥墩桩基本设计内容及环节 ①收集资料 ②拟定桩的尺寸及桩数 ③承台底面形心处的位移计算 ④墩身弹性水平位移计算⑤承载力、位移、稳定性、抗裂性检算及桩身截面配筋设计⑥绘制桩基本布置及桩身钢筋构造图3. 设计方案线路为双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道。

桥跨31.1m，采用桩基本，蹲下设八根桩，设计直径为1m，成孔直径为1.05m，钻孔灌注桩，用旋转式钻头，桩身采用C25混凝土，桩长40m，粗砂层为持力层，桩底标高为-6.69m地基容许承载力[σ]=644kPa，单桩轴向受压容许承载力[P]=3048.92KN，对于主力加附加力[P]乘以1.2的提高系数桩顶和承台连接为主筋伸入式，桩顶进一步承台0.1m桩身对称布置16根Φ18的光圆钢筋，钢筋总长13m，进一步承台0.9m箍筋用Φ8@200mm，且沿钢筋笼方向，每隔2m设一道骨架钢筋和定位钢筋，均为Φ18的一级钢第二篇 设计计算书一、收集资料㈠ 设计资料1、 线路：双线、直线、坡度4‰、线距5m，双块式2无石渣轨道及双侧1.7m人行道，其重量为44.4kN/m2、 桥跨： 等跨L=31.1m无渣桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.093、 建筑材料：支撑垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。

4、 地质及地下水位状况：标 高地质状况厚度 标 高地质状况厚度36.79~36.29耕 地0.5-3.51~-12.31粗砂(中密)8.836.29~30.79软塑砂粘土5.5-12.31~-22.31中砂(中密)10.030.79~21.29粉 砂9.5-22.31~-29.31砾砂(中密)7.021.29～19.89淤泥质砂粘土(松软)1.4-29.31~-46.31硬塑粘土17.019.89～-3.51细砂(中密)23.4土层平均重度γ=20KN/m3，土层平均内摩擦角Φ=28°，地下水位标高：+30.5m5、 标高：梁顶标高+53.483m，墩底+35.81m6、 风力：W=800Pa（桥上有车）7、 桥墩尺寸：如图1所示(单位：cm，标高：m)59060¢ñ130185185130604527045360750206020602501200150604024163824116636816620320201661841841667002413193192411120¢ñ50:150:133.3135.8147.8150.31图1 桥墩及承台尺寸示意图㈡ 设计荷载：1、承台底外力合计：双线、纵向、二孔重载：N=18629.07kN,H=341.5KN,M=4671.75kN.m;双线、纵向、一孔重载：N=17534.94kN,H=341.5kn,M=4762.57kN.m2、墩顶外力： 双线、纵向、一孔重载： H=253.44KN,M=893.16KN.m二、拟定尺寸1、桩身采用C25混凝土。

2、设计桩径采用d=1m，成孔桩径为1.05m,钻孔灌注桩，采用旋转式钻头3、画出土层分布图，选用粗砂层为持力层，桩端进入持力层的临界深度为1.5d=1.5m，即桩端进入持力层要不小于1.5m，从承台底面到细沙层底部深度为36.82m，则取桩长l=40m桩底标高-6.69m，进入持力层3.18m4、估算桩数：（按双孔重载估算） 估算公式： 土层平均天然重度，由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均，在地下水位以上采用天然重度，在地下水位如下采用浮重度，∴查《铁路桥规》得，地基的基本承载力，深度修正系数∴钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数：各土层的极限承载摩阻力： 软塑砂粘土： 粉砂： 淤泥质砂粘土： 细砂： 粗砂：∴单桩的轴向受压容许承载力： 取，则估算桩数：，暂取8，验算后作必要调节 5、桩在承台底面的布置查《铁路桥规》，当时，最外一排桩至承台底板边沿的净距不得不不小于0.5d（设计桩径）且不得不不小于0.25m，且钻孔灌注桩中心距不应不不小于2.5成孔桩径，满足桩间距和和承台边到桩净距的前提下得到桩在承台底面的布置状况，如下图（单位：cm）：6、桩与承台连接方式采用主筋伸入式，桩伸入承台板内10cm，具体配筋见背面详述。

三、承台底面形心处的位移计算 1、设计荷载：双线、纵向、二孔重载： 双线、纵向、一孔重载： 2、计算（1）桩的计算宽度： 其中，∴，其中因此，（2）计算基本变形系数α， ∴ 假定桩为弹性桩，则其计算深度：深度内存在两层不同的土，则m的换算公式为：其中， ，则 ∴ 而，则桩为弹性桩，假设成立 3、计算单桩桩顶刚度 其中， ∴∴又，查表有，∴ 4、计算承台刚性系数 对于低承台桩基，承台完全处在软塑砂粘土中，因此，承台的计算宽度为：，∴ 5、计算承台底面形心处的位移a，b，β桩基为竖直桩基，桩群对称布置，，则有：由上式得承台形心位移：① 荷载状况1—双线、纵向、二孔重载： ② 荷载状况2—双线、纵向、单孔重载： 四、墩身弹性水平位移δ的计算假定墩帽、托盘和基本部分产生刚性转动，将墩身分为四个部分，（由于墩身4-5段下部分在土中，故将其分为两段，只计算土上部分风力），分别计算它们所受的风荷载,桥上有车时的风压强度W=800Pa，纵向水平风力等于风荷载强度乘以迎风面积,分别计算出四部分的上下底边长及中线长，然后计算出各个截面的弯矩，再求和即可得到托盘底面所受的总弯矩。

1、和纵向风力引起的力矩：墩冒所受风力：托盘所受风力： 墩身风力： 风力合力作用点位置距长边的距离为y，梯形形心轴距长边的距离公式为：，其中a为长边，b为短边，h为梯形高计算得：，，将墩身提成四段，运用几何关系分别求出边长及中线长，如下图：风力及截面弯矩值计算表对各截面弯矩 M（KN·m）水平力(KN)托盘顶0托盘底1234墩底5墩顶水平力152.064532.2241292.5442052.8642813.1843573.504墩帽风力1.086.4817.2828.0838.8849.68托盘风力6.02929.42952.82976.22999.629墩身风力21.38464.296107.208150.12021.81565.591109.36722.24666.88620.240墩顶弯矩893.16893.16893.16893.16893.16893.16总计1046.3041437.8932253.7973113.0444016.4984962.5862、墩顶水平位移计算注：墩帽托盘 C40：，墩身 C30：墩冒969.7320.60.329.1607.5816E+082.302E-07托盘1242.0991.51.3517.74934.6148E+085.450E-061-2段1845.84533.617.20754.1298E+084.827E-052-3段2683.42136.619.56464.6955E+081.133E-043-4段3564.77139.622.15215.3165E+081.931E-044-5段4489.542312.624.98395.9961E+082.830E-04总计6.434E-04表中，：分段高度，：分段中线到墩顶铰支座距离， 五、桩基检算 1、单桩承载力检算（按双孔重载计算） 则桩顶内力：桩身C25混凝土容重，土平均重度则桩自重：桩入土部分同体积土重：则 其中，，故单桩轴向受压承载力满足规定。

2、群桩承载力检算（按双孔重载计算）将桩群看作一种实体基本，则实体基本为一台体，台体底面由于内摩擦角（）较顶面放大（如右图），底面尺寸：桩自重：桩侧土重：承台重：承台部分土重： 3、墩顶水平位移检算（按一孔重载）墩高：则墩顶位移 4、构造在土面处的位移（按一孔重载）在《桥规》中查m、m0时，只合用于构造在地面处的最大位移为6mm，若超过6mm就不能采用“m”法进行计算，故需要对桩在土面处的位移进行检算墩身埋于土中高度：∴可以用m法直接查表计算 5、桩身截面配筋设计（一孔重载）（1）桩身弯矩计算 ∴任意深度z处桩身截面弯矩：列表计算如下：。