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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。二、 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H=400KN，力矩M=6
2、900KNm。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7.6m,下部长度为12.4m；桩径1.25m
3、。（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式中: 桩底面积，此处为 桩底支撑力折减系数，按规范6.2.2-6，取 桩身截面周长，（按旋转锥计算） 极限摩阻力， 土层厚度， 桩底地基土的容许承载力，按公式式中：地基基本承载力， 由铁路桥涵规范4.1.3，取， 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% （2） 确定桩数n暂取，验算后在做必要调整。3.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
4、一排桩的净距，当桩径时，不得小于，且不得小于0.5m。根据承台及以上布桩原则，基桩的布置图如下：图1 基桩布置图四、 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；受力换算系数 桩间相互影响系数 故， 单桩计算宽度 2. 桩的变形系数桩的抗弯刚度：基础的变形系数：桩的入土深度：可见，此桩按弹性桩计算。3. 单桩桩顶刚度（1）轴向刚度系数 该桩为钻孔灌注桩，故。 ，由公式大于桩间中心距4m， 故， 取则，（2）轴向刚度系数、按式6-57计算，由表6-15可知： 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 按公式6-62计算b, a, 5.
5、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： = 此外, 校核：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，即其中 系数、可根据（地面处）及 则 六、桩身内力计算1. 求任意深度z处桩身截面上的弯矩 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 则，和列表计算如下表1，并将计算结果绘于图2。表1 和计算表Z/m0.00 0.000 0.000 1.000 0.000 303.890 303.890 0.000 0.000 0.0
6、00 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 27.050 45.989 0.80 1.272 0.646 0.913 68.472 174.730 345.924 0.9
7、79 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 0.151 16.209 9.077 25.286 1.60 2.544 0.737 0.594 78.118 113.
8、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 61.242 153.634 0.142 -0.219 2.981 -13.165 -10.183 2.40 3.816 0.443 0.24
9、3 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 0.076 20.457 14.545 43.552 -0.262 -0.284 -5.501 -17.072 -22.57
10、3 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 Mmax=347.512KNmMmax=-202.802KNmMmax=303.89KNm=46.412KPa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，列表计算如下表2，并将计算结果绘于图3。表2 Hz剪力计算表0.00 0.000 1.000 0.000
11、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 10.213 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.
12、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 -29.735 -78.753 -108.487 2.60 4.134 -0.437 -0.363 -29.135 -69.386 -98.521 2.80 4.452 -0.406 -0.307 -27.068 -58.682 -85.750 3.00 4.769 -0.361 -0.249 -24.068
