桩基础工程课程设计

1、河南理工大学基础工程课程设计说明书 基础工程课程设计专业名称：道路与桥梁工程年级班级：12-01班学生姓名：指导教师：河南理工大学土木工程学院二一五年七月十日目 录一埋置式桥台刚性扩大基础设计- 1 -1.1 设计资料- 1 -1.2 桥台及基础构造和拟定的尺寸- 1 -1.3 荷载计算- 2 -1.3.1 上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算- 2 -1.3.2 土压力计算- 3 -1.3.3 支座活载反力计算- 6 -1.3.4 支座摩阻力计算- 7 -1.4 工况分析- 8 -1.4.1 上有汽车及人群荷载，后台无荷载- 8 -1.4.2 桥上有汽车及人群荷载，后台有汽车荷载- 8 -1.4.3 桥上午活载，后台无活载- 8 -1.4.4 桥上无活载，后台有汽车荷载- 8 -1.4.5无上部构造时- 8 -1.5 地基承载力验算- 8 -1.5.1台前、台后填土对基地产生的附加应力计算- 8 -1.5.2 基地压应力计算- 9 -二 “m”法弹性多排桩基础设计- 14 -2.1 设计资料- 14 -2.1.1 地质及水文资料- 15 -2.1.2 荷载- 15 -2.2 计

2、算- 16 -2.2.1 桩的计算宽度- 16 -2.2.2 桩的变形系数- 16 -2.2.3 桩顶刚度系数- 17 -2.2.4 计算承台地面原点处位移（单孔活载、恒载、制动力等）- 17 -2.3单根基桩的验算- 19 -2.3.1桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算- 19 -2.4 群桩基础承载力验算- 23 -2.4.1桩底持力层承载力验算- 23 -2.4.2群桩基础沉降验算- 25 -2.5承台设计- 27 -2.5.1桩顶处的局部受压验算- 27 -2.5.2承台的冲切承载力验算- 28 -2.5.3承台抗弯及抗剪强度验算- 28 -三参考文献. .- 30-II-一埋置式桥台刚性扩大基础设计1.1 设计资料某桥上部构造采用装配式钢筋混凝土T形梁。标准跨径,计算跨径。板式橡胶支座，桥面宽度，双车道，参照公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD632007）进行设计计算。设计荷载为公路II 级，人群荷载为。材料：台帽、耳墙及截面a-a以上均用C20混凝土，；台身（自截面a-a以下）用M7.5浆砌片、块石（面墙用块石，其他用片石，石料强度不小于MU30），；基础用C15素混凝土

3、浇筑，；填土的内摩擦角，粘聚力。水文、地质资料：设计洪水位高程离基地的距离为（截面a-a处）。地基土的物理、力学性质指标见表1-1 土工试验成果表 表1-1取土深度（自地面算起）（m）天然状态下土的物理指标土粒密度塑性界限液性指数压缩指数直剪试验含水率（%）天然重度孔隙比液限塑限塑性指数粘聚力内摩擦角3.23.62619.700.742.724424200.100.1555206.46.82819.100.822.713419150.60.2620161.2 桥台及基础构造和拟定的尺寸桥台及基础构造和拟定的尺寸如图2-1所示。基础分两层，每层厚度为，襟边和台阶宽度相等，取。基础用C40混凝土，混凝土的刚性角。现基础扩散角为： 满足要求。图2-1桥台及基础构造和拟定的尺寸（尺寸单位：；高程单位）1.3 荷载计算1.3.1 上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算计算值列于表1-2。 恒 载 计 算 表 表1-2 序号计 算 式竖直力对基底中心轴偏心距弯矩备注1206.361.36278.59弯矩正负值规定如下：逆时针方向取“-”号；顺时针方向“+”号2129.941.075139.69

4、321.002.9561.95463.002.55160.655399.431.125449.3661217.561.1251369.757901.00-0.12-108.128377.400.137.749479.8800101420.56-1.005-1498.7011682.69-0.07-47.741229.24001328.90-1.85-56.3914上部构造恒载848.050.65551.2315 1.3.2 土压力计算土压力按台背竖直，：台后填土为水平，：填土内摩擦角，台背（圬工）与填土间外摩擦角按计算。1. 后台填土表面无活载时土压力计算后台填土自重所引起的主动土压力按库伦土压力公式计算：式中，；取桥台宽度；自基底至填土表面的距离。 故 其水平方向的分力 离基础底面的距离：对基底形心轴的弯矩：在竖直方向的分力：作用点离基底的距离：对基底形心轴的弯矩：2. 后台填土表面无有汽车荷载时桥台土压力计算采用车辆荷载，车辆荷载换算的等代均布土层厚度为：，本例中。 按车辆荷载的平、立面尺寸，考虑最不利情况，在破坏棱体长度范围内布置车辆荷载后轴。因是双车道，故面积内的车轮总重力为：

5、由车辆荷载换算的等代均布土层厚度为：则台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下所引起的土压力为：在水平方向的分力：作用点离基础底面的距离：对基底形心轴的弯矩为：竖直方向的分力：作用点离基底形心轴的距离：对基底形心轴的弯矩：3. 台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力在计算时，一基础前侧边缘垂线作为假想台背，土表面的倾斜度以溜坡坡度为1:1.5算得，则基础边缘至坡面的垂直距离为，则主动土压力系数为：即主动土压力为：在水平方向的分力：作用点离基础底面的距离：对基底形心轴的弯矩为：竖直方向的分力：作用点离基底形心轴的距离：对基底形心轴的弯矩：1.3.3 支座活载反力计算 按下列情况计算支座反力：第一，桥上有汽车及人群荷载，后台无活载；第二，桥上有汽车及人群荷载，后台也有人群荷载。下面予以分别计算。1.桥上有汽车及人群荷载，后台无活载 （1）汽车以及人群荷载反力公路桥涵通用设计规范（JTG D602004）中规定，桥梁结构的整体计算采用车道荷载。公路II 级车道荷载均布标准值为：集中荷载标准值为：在桥跨上的车道荷载布置如图1-1排列，均布荷载满跨布置，集中荷载布置在最大影响线峰值处。反力影响

6、线的纵距分别为：支座反力为： （按两车道数计算，不予折减）人群荷载支座反力：支座反力作用点离基底形心轴的距离：对基底形心轴的弯矩为： （2）汽车荷载制动力由汽车荷载产生的制动力按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路II 级 汽车制动力不小于。因此简支梁板桥橡胶支座的汽车荷载产生的制动力为：2.桥上、后台均有汽车荷载（1） 汽车及人群荷载反力 为了得到在活载作用下最大的竖直力，将均布荷载满跨布置，集中荷载布置在最大影响线峰值处，车辆荷载后轴布置在后台（图1-2）。 图1-1汽车荷载布置图（一） 图1-2汽车荷载布置图（二）则支座反力为：人群荷载引起的支座反力：对基底形心轴的弯矩为：（2）汽车荷载制动力1.3.4 支座摩阻力计算板式橡胶支座摩阻系数取，则支座摩阻力为：对基底形心轴弯矩为：对实体式埋置式桥台不计汽车荷载的冲击力。同时以上对制动力和摩阻力的计算结果表明，支座摩阻力大于制动力。因此，在以后的组合中，以支座摩阻力作为控制设计。1.4 工况分析实际可能发生的情况，分为按下列五种工况分别进行计算：桥上有汽车及人群荷载，后台无荷载；桥上有汽车及人群荷载，后台有汽车荷

7、载；桥上午活载，后台无活载；桥上无活载，后台有汽车荷载；同时还对应施工期间桥台仅售台身自重及土压力作用下的情况进行验算。1.4.1 上有汽车及人群荷载，后台无荷载恒载+桥上车道荷载+人群荷载+台前土压力+后台土压力+支座摩阻力1.4.2 桥上有汽车及人群荷载，后台有汽车荷载恒载+桥上车道荷载+人群荷载+台前土压力+后台有车辆荷载作用时的土压力+支座摩阻力1.4.3 桥上午活载，后台无活载恒载+台前土压力+后台土压力1.4.4 桥上无活载，后台有汽车荷载恒载+台前土压力+后台有车辆荷载作用时的土压力1.4.5无上部构造时桥台及基础自重+台前土压力+后台土压力1.5 地基承载力验算1.5.1台前、台后填土对基地产生的附加应力计算考虑到后台填土较高，徐计算由于填土自重在基底下地基土所产生的附加压应力，按公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）中的公式计算：式中：附加竖向压应力系数，按基础埋置深度及填土高度可从公路桥涵地基与基 础设计规范（JTG D632007）查用； 路堤填土重度： 原地面至陆地表面（或溜坡表面）的距离。 根据桥台情况，后台填土高度，当基础埋深为，在计算基础后边缘附加应力时，取，计算基础前边缘附加应力时，取，则这样，基础边缘总的竖向附加应力为：基础后边缘 基础前边缘 1.5.2 基地压应力计算根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）及公路桥涵设计通用规范（JTG D602004），进行地基承载力验算时，传至基底的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用，各项作用的分项系数分别为：上部构造很在、桥台及基础自重、台前及后台土压力、支座摩阻力、人群荷载均为1.0，汽车荷载为0.7。

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