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1、基础工程课程设计一. 设计题目：某桥桥墩桩基础设计计算二. 设计资料：某桥梁上部构造采用预应力箱梁。标准跨径30m，梁长29.9m，计算跨径29.5m，桥面宽13m ( 10+2 X 1.5,墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动， 下部结构为桩柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。1、水文地质条件：河面常水位标高25.000m，河床标高为22.000m，般冲刷线标高 20.000m， 最大冲刷线标高18.000m 处，一般冲刷线以下的地质情况如下：(1 )地质情况c (城轨)：序号名称层厚土层描述天然重度Y比例系数m推荐容许承载力门极限摩阻力T1淤泥质土4.6m软塑16kN/m 36MN/m 450 k
2、Pa20 kPa2粘土3.8m灰黄色，硬塑17kN/m 315MN/m 4240 kPa50 kPa3碎石50m黄色，密实20kN/m 355MN/m 4550 kPa240kPa2、标准荷载:(1) 恒载桥面自重：Ni = 1500kN+8 X 10kN=1580KN ;箱梁自重：N2=5000kN+8 X50K n=5400KN;墩帽自重：N3=800kN ;桥墩自重：N4=975kN ;扣除浮重：10*2*3*2.5=150KN(2) 活载一跨活载反力：N5=2835.75kN ，在顺桥向引起的弯矩：Mi=3334.3kN m;两跨活载反力：N6=5030.04kN+8 X100kN ;
3、(3) 水平力制动力：Hi=300kN，对承台顶力矩 6.5m ;风力：H2=2.7 kN，对承台顶力矩4.75m3、主要材料承台采用C30混凝土，重度丫 =25kN/m3、Y=15kN/m3(浮容重)，桩基采用C30混凝土，HRB335级钢筋;4、墩身、承台与桩的尺寸墩身采用C30混凝土，尺寸：长X宽X高=3用。承台平面尺寸：长X宽=7 X 4.5m2，厚度初定2.5m，承台底标高20.000m。拟采用4根钻孔灌注桩， 设计直径 1.0m ，成孔直径 1.1m ，设计要求桩底沉渣厚度小于 300mm 。5、其它参数结构重要性系数 Yso=1.1，荷载组合系数 =1.0，恒载分项系数 yg=1
4、.2，活 载分项系数yq=1.46、 设计荷载(1) 桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0m X4.5m X2.5m初步拟定采用四根桩，设计直径1m，成孔直径1.1m。桩身与承台混凝土用 30 号，其受压弹性模量 Eh=3 X104 MPa 。( 2) 荷载情况上部为等跨 30m 的预应力箱梁桥，混凝土桥墩，作用在承台底面中心的荷载为：恒载与一孔活载时：N 1.2 (1580 5400 800 975 150 7 4.5 2.5 15) 1.4 2835.75 15713.55KNH 1.4 (300 2.7) 423.78KNM 3334.3 300 (2.5 6.5) 2.7 (4.75 2
5、.5) 1.4 8475.425KN恒载与二孔活载时:N 1.2 (1580 5400 800 975 150 7 4.5 2.5 15 +1.4 5830.04=19905.556KN桩(直径1m )自重每延米为:q=11.781KN /m (已扣除浮力)19905.556Nh T-土换算加权重度16 4.6 17 3.8 (h 2 4.6 3.8)2029.8h 21Nh P U24.6 203.850(hm0A % k2 y2(h23)0.53.456 6 (10 詈2)h 2(h1)4.63.8)2400.70.80.785 5501 2(441.096 h21147.916 h 38
6、29.416)h 2三、计算1、根据公路桥涵地基与基础设计规范反算桩长根据公路桥涵地基与基础设计规范 中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反 算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为 h2，贝y：1Nh P U lTi 入 m0A % k2 y2(h23)2桩的设计桩径1m，冲抓锥成孔直径为1.1m，桩周长和面积为U= nX1.1=3.456m,，假定桩长 20m 取入=0.70t/d0.3 取 m0=O.8O查表得K2=6.0已知 =550KPal00.5q h 5058.8565.891h令 叫 P 得：435.205h2 6218.554h 13947.128
7、0 h 16.26m(舍去负值)现取h=17m20m, 满足取入=0.70，贝V,桩低标高为1.00m2. 单桩竖向允许承载力1代入数据 h=17m 得 P -U 1T 入 mA %k? 丫2山2 3)5480.67KN2加权重度 210 空810 -29188.432 KN/m3h 217 23、桩的平面布置图70025.00m常 水位22.00mM 床承台横桥向立面图承台纵桥向立面图OS054、桩的内力与位移计算(1 )确定桩的计算宽度b1b1Kf K0 K d 0.9 (d 1) k，沿水平力H作用方向上装间净距L11.5m0.6h10.6 3 (d 1) 3.6m， K b 10.76
8、7 m, b1 1.381 m，0.6h1满足ng 2.762 B 14.5，取一排装两边外侧边缘距离B3.5m2)计算桩-土变形系数m2m1 h|m2(2h|h2)h262.6215 (20.67 Ehmb10.436 mEl(3)hm0.6731071,h2.01107KN /m2,桩顶刚度系数2、3、l020 182m,h 17m,C0 g h 11197.5172.61.4) 1.411197.5 KN /m0.0491 m4,7.4122.5,满足按弹性桩计算4的计算0.5, A2 2-d 0.785m41.904 105KN /m3, A,-42.524.91m2(按桩中心距计算)
9、2 0.5 170.785 3 107151.904 104.9116.60 1050.670 El已知:h h7.41(4),取用 4,1。Io0.436 2 0.872m查表得：Q23EI0.48395 m 0.64916q 0.0401EI, 32EI(4)计算承台地面远点 O处位移、b、b0N 15713.555863.2640.670 EIEI1.253570.1234EI, 4 EI M 0.5466EI。(单孔活载+恒载+制动力)22n 41xm 4 0.5466 EI 0.67EI 4 1.256.3739 EIi 1n 24 0.0401EI0.1604EI , n 34 0
10、.1234EI2 2 20.4936EI ,n 30.2436(EI )a。i2n 41 人 H n 3Mi 1i2 2n 2 n 41 Xj n 3i 1n 2M n 3Hm2 /2n 2 n 41Xi(n 3)i 16.3739 EI 423.78 0.4936EI8475.42520.1604EI6.3739EI 0.0.2436( EI )20.1604 El 8475.4250.4936 El 8475.4250.1604EI6.3739EI0.0.2436( EI )28840.31El2014.24EI(5)计算作用在每根桩顶上的作用力Pi、Qi、Mi5863.262014.24
11、5615.31 KN竖向力P1 b0 x 00.670EI1.25EIEI2241.46 KN8840.312014.24水平力Q2 03 00.0401EI0.1234 EI -105.94 KNEIEI2014.248840.31弯矩Mi4 03a0 0.5466 EI0.1234EI10.09KN mEIEI校核：n Q 4 105.94 KN 423.76 KN H 423.78 KNnXiP nMi 2 (5615.312241.46) 1.25 4 10.098474.985 KN m M 8475.425 KN mi 1nnR 2 (5615.312241.46)15713.54
12、 KN P 15713.55 KN,校核正确i 1(6)计算最大冲刷线处桩身弯矩M，水平力Q)与轴向力RMoM iQi l010.09105.942221.97 KN mQQi105.94 KN , P05615.310.7852 155641.86KN(7)最大弯矩Mmax与最大弯矩位置Zmax的计算0.436 m 1,h7.4124(取4)厂M00.436221.97C q00.9135QQq105.94查表得：zz0.97838,zz0.978382.244m0.436可查表（线性内插）得KM1.666M maxM0KM221.971.463369.80KNm（8）桩顶纵向水平位移验算桩
13、在最大冲刷线处水平位移X。和转角 o的计算查表得：Ax 2.44066, Bx 1.62100, A1.62100, B 1.75058Xo -QAx33.21 10 m3.21mm105.94221.9732.4406621.621000.436 EI0.436 EI6mm,符合规范要求芈A2eiHbEI105.9420.436 EI221 973(1.62100)+窗(175058)倔 10 rad桩顶纵向水平位移0 0 10水平位移容许值业BEI105.94(0.436EI(3.21 1031.97 “1.62100 + ( 0.436EI3EI1.75058) 1.82 103rad(1.82 103) 220 (6.85 0.31) 103m 7.16mm2EI4=0.525=2.5cm=25mm
