1、基礎工程課程設計鐵路橋墩樁基礎設計指導老師： 班 級： 姓 名：學 號：2010年6月目 錄第一篇 設計說明書2第二篇 設計計算書3一、 收集資料3二、 擬定尺寸5三、 承臺底面形心處的位移計算 7四、 墩身彈性水平位移的計算11五、 樁基檢算 13六、 電算結果 19第一篇 設計說明書1. 鐵路橋墩樁基礎設計中所依據規范有鐵路橋涵地基和基礎設計規范TB1002.5混凝土結構設計規范GB50010-2002鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范TB1002.3-992鐵路橋墩樁基礎設計內容及步驟 收集資料 擬定樁的尺寸及樁數 承臺底面形心處的位移計算 墩身彈性水平位移計算承載力、位移、穩

2、定性、抗裂性檢算及樁身截面配筋設計繪制樁基礎布置及樁身鋼筋構造圖3. 設計方案線路為雙線、直線、坡度4、線間距5m，雙塊式無碴軌道。橋跨31.1m，采用樁基礎，蹲下設八根樁，設計直徑為1m，成孔直徑為1.05m，鉆孔灌注樁，用旋轉式鉆頭，樁身采用C25混凝土，樁長40m，粗砂層為持力層，樁底標高為-6.69m。地基容許承載力=644kPa，單樁軸向受壓容許承載力P=3048.92KN，對于主力加附加力P乘以1.2的提高系數。樁頂和承臺連接為主筋伸入式，樁頂深入承臺0.1m。樁身對稱布置16根18的光圓鋼筋，鋼筋總長13m，深入承臺0.9m。箍筋用8200mm，且沿鋼筋籠方向，每隔2m設一道骨架

3、鋼筋和定位鋼筋，均為18的一級鋼。第二篇 設計計算書一、收集資料 設計資料1、 線路：雙線、直線、坡度4、線距5m，雙塊式2無石渣軌道及雙側1.7m人行道，其重量為44.4kN/m。2、 橋跨： 等跨L=31.1m無渣橋面單箱單室預應力混凝土梁，梁全長32.6m，梁端縫0.1m。梁高3m，梁寬13.4m，每孔梁重8530kN，簡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。3、 建筑材料：支撐墊石、頂帽、托盤采用C40鋼筋混凝土，墩身采用C30混凝土，樁身采用C25混凝土。4、 地質

4、及地下水位情況：標 高地質情況厚度 標 高地質情況厚度36.7936.29耕 地0.5-3.51-12.31粗砂(中密)8.836.2930.79軟塑砂粘土5.5-12.31-22.31中砂(中密)10.030.7921.29粉 砂9.5-22.31-29.31礫砂(中密)7.021.2919.89淤泥質砂粘土(松軟)1.4-29.31-46.31硬塑粘土17.019.89-3.51細砂(中密)23.4土層平均重度=20KN/m3，土層平均內摩擦角=28°，地下水位標高：+30.5m5、 標高：梁頂標高+53.483m，墩底+35.81m。6、 風力：W=800Pa（橋上有車）。7、

5、 橋墩尺寸：如圖1所示(單位：cm，標高：m)。59060¢ñ130185185130604527045360750206020602501200150604024163824116636816620320201661841841667002413193192411120¢ñ50:150:133.3135.8147.8150.31圖1 橋墩及承臺尺寸示意圖 設計荷載：1、承臺底外力合計：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：2、墩頂外力： 雙線、縱向、一孔重載：二、擬定尺寸1

6、、樁身采用C25混凝土。2、設計樁徑采用d=1m，成孔樁徑為1.05m,鉆孔灌注樁，采用旋轉式鉆頭。3、畫出土層分布圖，選用粗砂層為持力層，樁端進入持力層的臨界深度為1.5d=1.5m，即樁端進入持力層要大于1.5m，從承臺底面到細沙層底部深度為36.82m，則取樁長l=40m。樁底標高-6.69m，進入持力層3.18m。4、估算樁數：（按雙孔重載估算） 估算公式： 土層平均天然重度，由于樁側土為不同土層，應采用各土層容重加權平均，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，查鐵路橋規得，地基的基本承載力，深度修正系數鉆孔灌注樁樁底支撐力折減系數：各土層的極限承載摩阻力： 軟塑砂粘土

7、： 粉砂： 淤泥質砂粘土： 細砂： 粗砂：單樁的軸向受壓容許承載力： 取，則估算樁數：，暫取8，驗算后作必要調整。 5、樁在承臺底面的布置查鐵路橋規，當時，最外一排樁至承臺底板邊緣的凈距不得小于0.5d（設計樁徑）且不得小于0.25m，且鉆孔灌注樁中心距不應小于2.5成孔樁徑，滿足樁間距和和承臺邊到樁凈距的前提下得到樁在承臺底面的布置情況，如下圖（單位：cm）：6、樁與承臺連接方式采用主筋伸入式，樁伸入承臺板內10cm，具體配筋見后面詳述。三、承臺底面形心處的位移計算 1、設計荷載：雙線、縱向、二孔重載： 雙線、縱向、一孔重載： 2、計算（1）樁的計算寬度： 其中，其中因此，（2）計算基礎變形

8、系數， 假定樁為彈性樁，則其計算深度：深度內存在兩層不同的土，則m的換算公式為：其中， ，則 而，則樁為彈性樁，假設成立。 3、計算單樁樁頂剛度 其中， 又，查表有， 4、計算承臺剛性系數 對于低承臺樁基，承臺完全處于軟塑砂粘土中，因此，承臺的計算寬度為：， 5、計算承臺底面形心處的位移a，b，樁基為豎直樁基，樁群對稱布置，則有：由上式得承臺形心位移： 荷載情況1雙線、縱向、二孔重載： 荷載情況2雙線、縱向、單孔重載： 四、墩身彈性水平位移的計算假定墩帽、托盤和基礎部分產生剛性轉動，將墩身分為四個部分，（由于墩身4-5段下部分在土中，故將其分為兩段，只計算土上部分風力），分別計算它們所受的風荷

9、載,橋上有車時的風壓強度W=800Pa，縱向水平風力等于風荷載強度乘以迎風面積,分別計算出四部分的上下底邊長及中線長，然后計算出各個截面的彎矩，再求和即可得到托盤底面所受的總彎矩。1、和縱向風力引起的力矩：墩冒所受風力：托盤所受風力： 墩身風力： 風力合力作用點位置距長邊的距離為y，梯形形心軸距長邊的距離公式為：，其中a為長邊，b為短邊，h為梯形高計算得：，將墩身分成四段，利用幾何關系分別求出邊長及中線長，如下圖：風力及截面彎矩值計算表對各截面彎矩 M（KN·m）水平力(KN)墩帽風力托盤風力2、墩頂水平位移計算注：墩帽托盤 C40：，墩身 C30：表中，：分段高度，：分段中線到墩頂

10、鉸支座距離， 五、樁基檢算 1、單樁承載力檢算（按雙孔重載計算） 則樁頂內力：樁身C25混凝土容重，土平均重度則樁自重：樁入土部分同體積土重：則 其中，故單樁軸向受壓承載力滿足要求。2、群樁承載力檢算（按雙孔重載計算）將樁群看作一個實體基礎，則實體基礎為一臺體，臺體底面由于內摩擦角（）較頂面放大（如右圖），底面尺寸：樁自重：樁側土重：承臺重：承臺部分土重： 3、墩頂水平位移檢算（按一孔重載）墩高：則墩頂位移 4、結構在土面處的位移（按一孔重載）在橋規中查m、m0時，只適用于結構在地面處的最大位移為6mm，若超過6mm就不能采用“m”法進行計算，故需要對樁在土面處的位移進行檢算。墩身埋于土中高度

11、：可以用m法直接查表計算 5、樁身截面配筋設計（一孔重載）（1）樁身彎矩計算 任意深度z處樁身截面彎矩：列表計算如下：由表知： （2）計算偏心距初始偏心距：偏心距放大系數：其中，影響系數計算長度：，（為變形系數） 主力+附加力，所以K=0.6則 （3）配筋根據灌注樁構造要求，橋梁樁基主筋宜采用光圓鋼筋，主筋直徑不宜小于16mm，凈距不宜小于120mm，且任一情況下不得小于80mm，主筋凈保護層不應小于60mm。在滿足最小間距的情況下，盡可能采用單筋、小直徑的鋼筋，以提高樁的抗裂性，所以主筋采用I級鋼筋。樁身混凝土為C25，根據橋規規定，取=0.5%,則選用1618的級鋼筋，取凈保護層厚度，采用

12、對稱配筋，則主筋凈距為：，符合要求。樁與承臺的聯結方式為主筋伸入式，樁身伸入承臺板0.1m，主筋伸入承臺的長度（算至彎鉤切點）對于光圓鋼筋不得不小于45倍主筋直徑（即810mm），取900m,主筋應配到4/處以下2m處（約為11.55m）,取其長度為12m，則主筋總長為13m。箍筋采用8200mm，為增加鋼筋籠剛度，順鋼筋籠長度每隔2m加一道18的骨架鋼筋。順鋼筋籠長度每隔2m在四個節點處加四個定位鋼筋，直徑為18。樁身截面配筋如設計圖紙。（4）判斷大小偏心取n=15換算截面面積：換算截面慣性矩：核心距：故屬小偏心構件（5）應力檢算小偏心構件，全截面受壓，則 應力合格（6）穩定性檢算樁計算長度

13、查混凝土結構設計原理表11-4得=1.0，查表11-3得m=12.4 則穩定性滿足要求 6、單根樁材料表（1）鋼筋（2）混凝土六、電算結果 1、電算輸入文件 2 6 2 0 0.5 2 280000005000 28 0.58000 28 5.58000 28 9.54000 28 1.415000 28 23.425000 28 8.84 1. 1. 0 40 0 -2.254 1. 1. 0 40 0 2.250.98 11.20 0 0341.5 17534.94 4762.57341.5 18629.07 4671.752、電算輸出文件 * * 第 一 部 分 原 始 數 據 * *

14、樁類型組數 土層數 作用力H方向上一排樁的樁數 2 6 2 樁端嵌固類型 MD=.0 樁傳力類型系數 XS=0.5000 最小樁間凈距 LS= 2.00(米) 樁材砼彈性模量 E= 0.2800E+08(kN/m2)地基比例系數(kN/m4) 內摩擦角(度) 第I土層的厚度(米) 5000. 28.0 0.50 8000. 28.0 5.50 8000. 28.0 9.50 4000. 28.0 1.40 15000. 28.0 23.40 25000. 28.0 8.80 I IT D DB LO LI AH X 1 4 1.000 1.000 0.000 40.000 0.0000 -2.

15、2500 2 4 1.000 1.000 0.000 40.000 0.0000 2.2500 承臺埋入地面或局部沖刷線以下的深度： 1.0 承 臺 的 實 際 寬 度 ： 11.2 荷載類型I 水平力H(kN) 軸向力N(kN) 彎矩M(kN.m) 1 0.0 0.0 0.0 2 341.5 17534.9 4762.6 3 341.5 18629.1 4671.8 * * 第 二 部 分 計 算 結 果 * * 基礎的變形系數a及樁頂剛度系數I AF LO1 LO2 LO3 LO4 1 0.404 951540.06 76972.12 176685.69 659161.44 2 0.404

16、 951540.06 76972.12 176685.69 659161.44 承 臺 剛 度 矩 陣 I K1 K2 K3 1 661179.910174 0.000000 -1398653.882388 2 0.000000 7612320.500000 0.000000 3 -1398653.882388 0.000000 43818231.182946 * 荷載類型NP= 1 (單孔輕載) * 承 臺 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉角(rad) 0.00 0.00 0.0000E+00 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.0

17、0 0.00 0.000000 2 0.00 0.00 0.000000 3 0.00 0.00 0.000000 第 1 根 樁 樁 身 內 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 0.000 0.000 0.000 2 0.99 0.000 0.000 0.000 3 1.49 0.000 0.000 0.000 4 1.98 0.000 0.000 0.000 5 2.48 0.000 0.000 0.000 6 2.97 0.000 0.000 0.000 7 3.47 0.000 0.000 0.000 8 3.96 0.000 0.000

18、0.000 9 4.46 0.000 0.000 0.000 10 4.96 0.000 0.000 0.000 11 5.45 0.000 0.000 0.000 12 5.95 0.000 0.000 0.000 13 6.44 0.000 0.000 0.000 14 6.94 0.000 0.000 0.000 15 7.43 0.000 0.000 0.000 16 7.93 0.000 0.000 0.000 17 8.42 0.000 0.000 0.000 18 8.92 0.000 0.000 0.000 19 9.42 0.000 0.000 0.000 20 9.91 0

19、.000 0.000 0.000 I= 2 第 2 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.00 0.00 0.000000 2 0.00 0.00 0.000000 3 0.00 0.00 0.000000 第 2 根 樁 樁 身 內 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 0.000 0.000 0.000 2 0.99 0.000 0.000 0.000 3 1.49 0.000 0.000 0.000 4 1.98 0.000 0.000 0.000 5 2.48 0.000 0.000 0.000 6 2.97 0.0

20、00 0.000 0.000 7 3.47 0.000 0.000 0.000 8 3.96 0.000 0.000 0.000 9 4.46 0.000 0.000 0.000 10 4.96 0.000 0.000 0.000 11 5.45 0.000 0.000 0.000 12 5.95 0.000 0.000 0.000 13 6.44 0.000 0.000 0.000 14 6.94 0.000 0.000 0.000 15 7.43 0.000 0.000 0.000 16 7.93 0.000 0.000 0.000 17 8.42 0.000 0.000 0.000 18

21、 8.92 0.000 0.000 0.000 19 9.42 0.000 0.000 0.000 20 9.91 0.000 0.000 0.000 * 荷載類型NP= 2 (單孔重載) * 承 臺 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉角(rad) 0.80 2.30 0.1342E-03 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.895664 2 2.00 2.00 1904.464737 3 0.13 0.13 -52.945978 第 1 根 樁 樁 身 內 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(

22、kN/m) 1 0.50 -34.348 36.807 4.251 2 0.99 -16.776 33.836 7.575 3 1.49 -1.043 29.463 9.906 4 1.98 12.276 24.179 11.260 5 2.48 22.849 18.451 11.719 6 2.97 30.559 12.691 11.411 7 3.47 35.479 7.241 10.496 8 3.96 37.830 2.360 9.144 9 4.46 37.941 -1.778 7.521 10 4.96 36.208 -5.074 5.775 11 5.45 33.056 -7.5

23、02 4.030 12 5.95 28.912 -9.084 2.378 13 6.44 24.181 -9.885 0.879 14 6.94 19.230 -9.986 -0.440 15 7.43 14.384 -9.478 -1.582 16 7.93 9.923 -8.444 -2.571 17 8.42 6.091 -6.948 -3.449 18 8.92 3.105 -5.035 -4.267 19 9.42 1.167 -2.720 -5.075 20 9.91 0.475 0.000 -5.910 I= 2 第 2 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.895664 2 2.61 2.61 2479.270263 3 0.13 0.13 -52.945978 * 荷載類型NP= 3 (雙孔重載) * 承 臺 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉角(rad) 0.80 2.45 0.1320E-03 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.926470 2 2.15 2.15