铁路桥墩桩基础设计

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1、基础工程课程设计基础工程课程设计铁路桥墩桩基础设计指导老师： 班 级： 姓 名： 学 号：基础工程课程设计1目 录第一篇 设计说明书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 的计算11五、 桩基检算 13六、 电算结果 19基础工程课程设计2第一篇 设计说明书1. 铁路桥墩桩基础设计中所依据规范有铁路桥涵地基和基础设计规范TB1002.5混凝土结构设计规范GB50010-2002铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB1002.3-992铁路桥墩桩基础设计内容及步骤收集资料拟定桩的尺寸及桩数承台底面形心处的位移计算墩

2、身弹性水平位移计算承载力、位移、稳定性、抗裂性检算及桩身截面配筋设计绘制桩基础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，采用桩基础，蹲下设八根桩，设计直径为 1.25m，成孔直径为 1.28m，钻孔灌注桩，用旋转式钻头，桩身采用 C25 混凝土，桩长 42m，粗砂层为持力层，桩底标高为-8.69m 。地基容许承载力=644kPa，单桩轴向受压容许承载力P=4048.52KN，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，桩顶深入承台 0.1m。桩身对称布置 20 根20 的光圆钢筋，钢筋总长 15m，

3、深入承台 0.9m。箍筋用 8200mm，且沿钢筋笼方向，每隔 2m 设一道骨架钢筋和定位钢筋，均为 18 的一级钢。基础工程课程设计3第二篇 设计计算书一、收集资料 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/m。2、 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

4、至支座铰中心 0.09。3、 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、 地质及地下水位情况：标 高()m地 质 情 况 厚 度()m标 高()地 质 情 况 厚 度()m36.7936.29 耕 地 0.5 -3.51-12.31 粗 砂 (中 密 ) 8.836.2930.79 软 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 砾 砂 (中 密 ) 7.021.2919.89淤 泥 质砂 粘 土(松 软 )1.4 -29.31-

5、46.31 硬 塑 粘 土 17.019.89-3.51 细 砂(中 密 )23.4土层平均重度 =20KN/m 3，土层平均内摩擦角 =28，地下水位标高：+30.5m5、标高：梁顶标高+53.483m，墩底+35.81m 。6、风力：W=800Pa（桥上有车） 。7、桥墩尺寸：如图 1 所示(单位：cm，标高：m)。基础工程课程设计459060130 185 185 130 60 45 270 4536075020 60 206025012001506040241 638 241 166 368 16620 320 20166184184166700241 319 319 24111205

6、0:150:133.3135.8147.8150.31图 1 桥墩及承台尺寸示意图 设计荷载：1、承台底外力合计：双线、纵向、二孔重载：基础工程课程设计5N=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=1.25m，成孔桩径为 1.28m,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

7、.5d=1.5m，即桩端进入持力层要大于 1.5m，从承台底面到细沙层底部深度为36.82m，则取桩长 l=42m。桩底标高-8.69m，进入持力层 5.18m。4、估算桩数：（按双孔重载估算）估算公式： pNn210AmlfUPid21.43.5221874/Adkdkl 2206)3( Q土层平均天然重度 ，由于桩侧土为不同土层，应采用各土层3/0mN容重加权平均，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， 3/102k 3/67.1042)5.31.(0)5.( mkN查铁路桥规得，地基的基本承载力,取密实砂， ，深度修正aKp5基础工程课程设计6系数 3,62k kPadk

8、d 15.982.67103)25.14(7.056) 钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数： 4m各土层的极限承载摩阻力：软塑砂粘土： lkPaf52.4011，粉砂： lf.9322，淤泥质砂粘土： mlkf4.3，细砂： lPaf.404，粗砂： k18955，单桩的轴向受压容许承载力： kPaAmlfUi52.408 15.9827.40)18.3954.20.135.94.(10 取 ，则估算桩数：3，暂取 6，验算后作必要调整。98.52.407186.Nn n5、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缘的净距不得小md1于 0.3d（设计桩径）且不得小于 0.5m

9、，且钻孔灌注摩擦桩中心距不应小于 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情况，如下图（单位：cm）：基础工程课程设计76、桩与承台连接方式采用主筋伸入式，桩伸入承台板内 10cm，具体配筋见后面详述。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：8629.07,341.5,4671.5NKHNMKm双线、纵向、一孔重载：1534.,.,2.2、计算 0,b（1）桩的计算宽度 0b：kf0其中，桩为圆形且 d 1m. 所以 78.1/)(0dk6.3)1(6.25.301 hLQ ，其中92.05.1Lbk 6.0bn时 ，因此， m71.2

10、896.0780 （2）计算基础变形系数 50EImb， 44138.6d kPaEh7108.2查 铁 路 桥 规 kah 771024.0. 467 /95.138.24. mPEI假定桩为弹性桩，则其计算深度： 56.4)128.()(dh基础工程课程设计8mh深度内存在两层不同的土，则 m 的换算公式为：2211)(mh其中， ，则mhkNkN06.4/805.0/50 242141 ，42221 /93.7656.40.4).0(8.05) khm 15650 35.19.73mEIb而 ，则桩为弹性桩，假设成立。.2846.l3、计算单桩桩顶刚度 431、001ACEl其中， 5.

11、0287.14108.2470 ， mdAkPaEmllldD 3.4D356.tn45.tan2 ， 所 以 取o2220 86.143.4mAml1Q 30 /1055mkNlC kAEl /1046.82.18.27.47001 又 ，查表有 8.,95.,06. MHY，0.5.142356.l mkNIYH 4632 134.9EM 523 .951.0基础工程课程设计9radmkNEIM /1049.58.10952.36.0 564 4、计算承台刚性系数 nib /7.4.1661 kia 542 1038093 kNi 682.6.radmkNxnii /10625.).4(1

12、056.97521对于低承台桩基，承台完全处于软塑砂粘土中，因此，承台的计算宽度为： bB.0， 34/1056.24.862mkNhC khCa 5450 384.2.10.1034.82 kNBhaa 62620 1098.6.5.8.6 radmkhC /1057.12.05.1205.412 34730 5、计算承台底面形心处的位移 a，b，桩基为竖直桩基，桩群对称布置， ，则有：0abMaNbHa基础工程课程设计10由上式得承台形心位移： 2 2baaaNHM 荷载情况1双线、纵向、二孔重载： 8629.07,341.5,4671.5NKHNMKm b3608.2. maaa 426

13、75672 108.)1098.(106.384.1 75.4.06 radHMaa 526752 10849.)1098.(106.384.1 530 荷载情况2双线、纵向、单孔重载：7.9,34.,4.57NKHNMKmb361089.102.5maaa 42675672 105.)1098.(106.384.1 7.4.06 基础工程课程设计11radHMaa 426752 10.)1098.(106.384.1 5340 四、墩身弹性水平位移的计算假定墩帽、托盘和基础部分产生刚性转动，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

14、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：H墩冒所受风力： kN6.380.57墩 帽托盘所受风力： 8.7512/)9(托 盘墩身风力： k4.621NH9203/)40(3 k8.1.2.4/)6(5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hbay)(32计算得： ， ，m7.0托 盘 my495.1321y08.145将墩身分成四段，利用几何关系分别求出边长及中线长，如下图：基础工程课程设计12风力及截面弯矩值计算表对各截面弯矩M（KNm）水平力(KN)托盘顶 0 托盘底 1 2 3 4 墩底