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1、基 础 工 程 课 程 设 计铁路桥梁高承台桩基础设计一、收集设计资料某单线桥位于直线上，冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层，其容重=2000KN，内摩擦角 =38，地基的基本承载力 0=900KPa。局部冲刷线标高为19.200m，承台底与水位线平齐，设计标高为 26.800 m。采用钻孔灌注桩施工，桩基直径为 1.01.8 m。设计时，桩侧土极限摩阻力 f=180KPa，横向地基系数的比例系数 m=80MN/m4。基桩混凝土采用 C30，其受压弹性模量 Eh=2.65107KPa。2、设计荷载该桥墩由主力加附加力双孔活载控制桩基设计。作用于承台底面的竖向力：N=2000KN、水平力
2、 H=400KN，力矩 M=6900KNm。三、基桩选择1. 基桩类型与尺寸（1）基桩类型钻孔灌注桩根据设计资料知：考虑挤土效应和基桩的强度、刚度，选择灌注桩。而冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层，有含水层，不宜采用人工挖空桩，考虑经济因素，采用钻孔灌注桩。在桩位就地钻孔，成孔后将钢筋笼置入孔内灌注混凝土而成桩。（2）基桩尺寸1.25（7.6+12.4）本设计中冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层，承载力高，可作为持力层，从承台底面到局部冲刷线长度为 7.6m，故上部桩长取 7.6m，总桩长不妨取为为20m，桩地标高 6.8m 处。故基桩尺寸为：桩长取为 20m，上部长度 7.6
3、m,下部长度为 12.4m；桩径 1.25m。（3）混凝土等级基桩采用 C30 混凝土，承台采用 C25。2. 基桩数量按双孔重载估算桩数 ：式中： 为经验系数，桥梁桩基采用 1.31.8。（1）计算单桩容许承载力 012iPUflmA式中: 桩底面积，此处为A 227.15.4d桩底支撑力折减系数，按规范 6.2.2-6，取0m0pNn 桩身截面周长， （按旋转锥计算）U2(0.5)3.9Ur极限摩阻力，if 18ifkPa土层厚度，il2.4ilm 桩底地基土的容许承载力，按公式02(3)6kdkd02式中： 地基基本承载力，0 kPa9由铁路桥涵规范 4.1.3，取 ，2k262302(
4、43)dkdKPa1590.05.169根据规范 4.2.2，主力加附加力时，可以把地基容许承载力提高 20%KPa9082.15iPUflmA463.501987.054.1.32 （2）确定桩数 n .36.2.PNu暂取 ，验算后在做必要调整。63.基桩布置根据铁路桥涵规范 6.3.2，钻孔灌注桩的中心距不应小于 2.5 倍成孔桩径；各类桩的承台板边缘至最外一排桩的净距，当桩径 时，不得小于 ，且不得小于 0.5m。md1d3.0根据承台及以上布桩原则，基桩的布置图如下：图1基桩布置图4、每根桩顶内力计算1.单桩的计算宽度 b0形状换算系数 圆形截面， =0.9；fK受力换算系数 8.1
5、0d桩间相互影响系数 mhmL75.6)12.(3)(,41 故， 0546.9.075.64.)(.0)(1hLbK单桩计算宽度 m025.8902.桩的变形系数桩的抗弯刚度： 6471025.6.16.28. IEIh基础的变形系数： 9.05.1650Imb桩的入土深度： ml .2874269. 可见，此桩按弹性桩计算。3.单桩桩顶刚度（1）轴向刚度系数 1该桩为钻孔灌注桩，故 。5.0，02.4,7.6lml 771025.36.2EA由公式 大于桩间中心距 4m，mldD48tan1.tan故， 取 则， 22200 56.4mA9018lmC 67001 1098.5.12902
6、5.34.16AEl（2）轴向刚度系数 、 、234按式 6-57 计算， 780.4629.0,8.71269.0ll 由表 6-15 可知： 53,MMHYmKNEIYHM /1042.598.0162.9.0 /. 56334 46332 4.承台刚度系数与承台底面形心处位移计算按公式 6-63 计算各反力和反力矩mKNxnmKNiab /10897.4261098.42.6/431095/.7.185214 53542 76 按公式 6-62 计算 b, a,mNb37108.08. mMHa 3257572 1046.)1094.3(9.4. 2rada 425752 7.).(10
7、8.0.165.桩顶内力计算按公式 6-64 计算。分别以 代入第一式，可以求得桩顶的最大和最小轴向力：2x= =mainN1x 641098.715.260254KN此外,aHi 7.0.45. 444332 354 1095612071 MiKNm8.校核： NKNi 20)65401(3HHi7. MKmM69302)(82五、局部冲刷线处桩身的横向位移和转角因桩下端在土层内，且 ，故 和 可利用式 6-38 和 6-39 计算，即2.5al0x032xxHMABEII02其中 KNmlMii 89.36.78.00 KNHi7.6系数 、 、 、 可根据 （地面处 ）及xAB0z0z4
8、.0l2.41x1.62xB.6.75则mx 462630 1075.8.19.034.215.29.7 rad46620 .05.6.1 六、桩身内力计算1. 求任意深度 z 处桩身截面上的弯矩MMMMM BABABAH 890.394.1058.30629.700 系数 、 值可根据 值及 从表 6-11 查得。将局部冲刷线以下任意深z4.l度 z 处的 值表计算如下表所示。2. 求任意深度 z 处的桩侧土的抗力 BABABbMAHz 12.609.2280.369.027.69.0020 则， 和 列表计算如下表 1，并将计算结果绘于图 2。zx表 1 和 计算表zxZ/m MABZMA
9、B0.00 0.000 0.000 1.000 0.000 303.890 303.890 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.20 0.318 0.197 0.998 20.881 303.282 324.163 0.424 0.258 8.902 15.509 24.411 0.40 0.636 0.377 0.986 39.960 188.701 339.595 0.721 0.400 15.138 24.045 39.183 0.60 0.954 0.529 0.959 56.071 183.533 347.501 0.902 0.450 18.938 27
10、.050 45.989 0.80 1.272 0.646 0.913 68.472 174.730 345.924 0.979 0.430 20.555 25.848 46.403 1.00 1.590 0.723 0.851 76.634 162.864 335.244 0.970 0.361 20.366 21.700 42.067 1.20 1.908 0.762 0.774 80.767 148.128 315.978 0.895 0.263 18.791 15.809 34.601 1.40 2.226 0.765 0.687 81.085 131.478 289.858 0.772
11、 0.151 16.209 9.077 25.286 1.60 2.544 0.737 0.594 78.118 113.680 258.628 0.621 0.039 13.039 2.344 15.383 1.80 2.862 0.685 0.499 72.606 95.499 224.247 0.457 -0.064 9.595 -3.847 5.748 2.00 3.180 0.614 0.407 65.080 77.892 188.764 0.294 -0.151 6.173 -9.077 -2.904 2.20 3.498 0.532 0.320 56.389 61.242 153
12、.634 0.142 -0.219 2.981 -13.165 -10.183 2.40 3.816 0.443 0.243 46.955 46.505 120.801 0.008 -0.265 0.168 -15.930 -15.762 2.60 4.134 0.355 0.175 37.628 33.492 90.809 -0.104 -0.290 -2.184 -17.432 -19.616 2.80 4.452 0.270 0.120 28.618 22.966 65.085 -0.193 -0.295 -4.052 -17.733 -21.785 3.00 4.769 0.193 0
13、.076 20.457 14.545 43.552 -0.262 -0.284 -5.501 -17.072 -22.573 3.50 5.564 0.051 0.014 5.406 2.679 9.660 -0.367 -0.199 -7.706 -11.962 -19.668 4.00 6.359 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.432 -0.059 -9.070 -3.547 -12.617 图 2 桩身弯矩和桩侧土横向压应力分布图3.任意深度 z 的剪力 Hz 则，HHHHHz BABABMAH 147.967.89.3062.7.00 zMA94.0
14、5B80.3A96.20kPaxz/B1.Mmax=347.512KNmMmax=-202.802KNmMmax=303.89KNm=46.412KPamax列表计算如下表 2，并将计算结果绘于图 3。zH表 2 Hz 剪力计算表AB6.7HA0.00 0.000 1.000 0.000 66.670 0.000 66.670 0.20 0.318 0.956 -0.280 63.737 -53.521 10.215 0.40 0.636 0.839 -0.096 55.936 -18.350 37.586 0.60 0.954 0.675 -0.182 45.002 -34.789 10.2
15、13 0.80 1.272 0.458 -0.271 30.535 -51.801 -21.266 1.00 1.590 0.289 -0.351 19.268 -67.093 -47.825 1.20 1.908 0.102 -0.413 6.800 -78.944 -72.143 1.40 2.226 -0.066 -0.455 -4.400 -86.972 -91.372 1.60 2.544 -0.206 -0.474 -13.734 -90.604 -104.338 1.80 2.862 -0.313 -0.471 -20.868 -90.030 -110.898 2.00 3.180 -0.388 -0.449 -25.868 -85.825 -111.693 2.20 3.498 -0.432 -0.449 -28.801 -85.825 -114.626 2.40 3.816 -0.446 -0.412 -29
