《基础工程课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础工程课程设计（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中南大学基础工程课程设计 题目：铁路桥墩桩基础设计姓名：姚嘉旭 学号：1201140406班级：建工1408班指导老师：张国祥2017年9月30日基础工程课程设计任务书铁路桥墩桩基础设计I一、设计资料1. 线路： 级铁路干线，双线、直线、坡度、线间距。2. 桥跨：无碴桥面，单箱单室预应力混凝土梁，计算跨度，梁全长，梁端缝。轨底至梁底，梁底至垫石顶，梁底至支座铰中心，一孔梁总重。3. 地质及地下水位情况：标高（m）地质情况厚度（m）标高（m）地质情况厚度（m）16.516.2耕 地0.3-24.4-30.9粗砂（中密）6.516.211.3软塑砂粘土4.9-30.9-40.5中砂（中密）9.61
2、1.33.2粉 砂8.1-40.5-45.6砾砂（中密）5.13.22.4淤泥质砂粘土（松软）0.8-45.6-58.7硬塑粘土13.12.4-24.4 细 砂（中密）26.8土层平均重度，土层平均内摩擦角，地下水位标高：。 4. 成孔机具：、的旋转钻机。5. 标高：轨底，墩底。 6. 风力：（桥上有车）。 7. 桥墩尺寸：如图1所示。二、设计荷载 1. 承台底外力合计： 双线、纵向、二孔重载： , , 双线、纵向、一孔重载： , , 2. 墩顶外力： 双线、纵向、一孔重载： , 说明：如因布桩需要加大承台尺寸时，增加部分自重应计入。图1 桥墩尺寸示意图三、设计要求1. 确定桩的材料、桩长、桩
3、数及桩的排列；2. 检算下列项目：（1）单桩承载力检算 （双线、纵向、二孔重载）；（2）群桩承载力检算 （双线、纵向、二孔重载）；（3）墩顶位移检算 （双线、纵向、一孔重载）；（4）桩身截面配筋计算 （双线、纵向、一孔重载）；（5）桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载）。3. 设计成果：（1）设计说明书和计算书 一份（2）设计图纸（2号图） 一张4. 设计提高部分（在完成上面任务的基础上，再分三个层次）（1）层次一：运用老师提供的Fortran程序，进行承台底面形心处的变位检算；（2）层次二：对上述程序进行修改，部分或全部加入2中检算项目的内容；（3）层次三：调整涉及参数（如桩长、桩径、桩
4、间距等），观察这些参数对运行结果（包括承台底面形心处的变位、墩顶位移等）的影响，加深对力学概念的理解。（4）提交相对的数据文件和结果文件（层次三还可写出心得体会）15目 录第一部分 设计说明书 1 1一、基本概况11二、设计依据11三、设计方案11四、施工建议12第二部分 设计计算书13一、拟定尺寸13二、桩的布置及桩的连接方式14三、承台底面形心处位移计算15四、墩身弹性水平位移计算18五、桩基检算11六、电算结果17第三部分 设计提高部分 23一、桩长对计算数据的影响23二、桩径对计算数据的影响26三、桩间距对计算数据的影响29参考文献31第一部分 设计说明书一、基本概况 本课程设计任务要
5、求完成铁路桥墩桩基础设计，桥梁计算跨度，梁全长，梁端缝。轨底至梁底，梁底至垫石顶，梁底至支座铰中心，一孔梁总重。在荷载和承台参考尺寸给定的情况下，要求确定桩数和桩的布置情况，対桩台进行检算使其承载力和变位满足规范的要求，并完成桩的配筋设计。设计内容及步骤如下： （1）搜集资料 （2）确定桩的尺寸和桩数 （3）墩台底面形心处位移计算 （4）桩基检算 （5）桩身截面配筋设计和强度、稳定性、抗裂性检算 （6）绘制桩基础布置和桩身钢筋构造图二、设计依据铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5-2005混凝土结构设计规范GB50010-2010铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB1000
6、2.3-2005三、设计方案本设计采用钻孔灌注桩，桩身采用C25混凝土，采用旋转钻。持力层选在粗砂（中密）层，桩径采用1.00m，桩长40m，桩端进入持力层深度2.3m，标高26.7m。确定桩数为8根两排，对称布置，桩列间中心距3.0m，排间中心距3.0m。地基容许承载力636.94kPa，单桩容许承载力3546.61kN。墩顶水平位移16.78mm，容许水平位移为31.62mm。单桩承载力、群桩承载力和墩顶水平位移均符合要求。桩身承受最大弯矩224.349kN.m，选用1618的I级钢筋，钢筋面积。钢筋采用环形对称布置，净保护层厚度60mm，主筋净距为151mm。桩与承台的联结方式采用主筋伸
7、入式，桩身伸入承台板0.1m；主筋伸入承台的长度0.9m。主筋在桩中长度为12.0m。箍筋采用8200mm。自桩顶以下10cm起向下每2m设置一道加劲箍筋（即骨架钢筋），直径为18。顺钢筋笼长度每隔2m沿圆周均匀设置4根骨架定位钢筋，直径为12。经配筋验算，截面应力和桩的稳定性均符合要求。四、施工注意事项 地下水位标高为15.00m，桩伸入地下水位以下，施工时要注意加强排水措施，防止流砂、管涌等不良地质现象的发生；同时，施工时要加强对周围地基沉降的观测，防止基础施工而引起的周边建筑不均匀沉降；钻孔施工适宜使用反循环法。第二部分 设计计算书一、拟定尺寸1. 桩身采用混凝土。2. 设计桩径采用，成
8、孔桩径为，钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。3. 作出土层分布图，如图，根据地质条件，选用粗砂层为持力层，桩端进入砂土持力层的临界深度为，即桩端进入持力层的深度要大于1. 50m，从承台底面到细沙层底部深度为37.7m，则取桩长。桩底标高为，桩端进入持力层的深度为2.3m。4. 估算桩数：（按双孔重载估算） 估算公式：单桩容许承载力为：其中，故： 该土层平均天然重度，由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容 图2 土层分布图重加权平均，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：求得：根据铁路桥规表4.1.2-3，地基的基本承载力，深度修正系数，。故：土质按较差处理，钻孔灌注桩桩底支撑力折减
9、系数根据铁路桥规表6.2.2-3，各土层的极限承载摩阻力如下表：地质情况厚度极限摩阻力软塑砂粘土250粉砂8.160淤泥质砂粘土0.835细砂（中密）26.855粗砂（中密）2.380则单桩的轴向受压容许承载力： =1/23.299（502.0+608.1+350.8+5526.8+802.3）=3997.69KN取，按二孔重载估算桩数：n=Np=665,暂取，验算后再作必要调整二、桩的布置及桩的连接方式1. 布桩铁路桥规6.3.2规定：钻孔灌注桩中心距不应小于2.5倍成孔桩径。当桩径时，最外一排桩至承台底板边缘的净距不得小于，且不得小于。满足桩间距和承台边到桩净距的前提下可得到桩在承台底面的
10、布置情况，如图3。2. 桩与承台连接方式连接方式采用主筋伸入式，桩伸入承台板内，具体配筋见后面详述。图3 桩布置图三、承台底面形心处位移计算1. 设计荷载： 双线、纵向、二孔重载： , , 双线、纵向、一孔重载： , , 2. 计算，（1）桩的计算宽度其中： ，水平力作用方向上相邻两桩的净距时，故：由上述得：（2）基础额变形系数其中：桩截面惯性矩C25混凝土受压弹性模量则 假定桩为弹性桩，则其计算深度：深度内存在两层不同的土，则的换算公式为：其中：，则故桩的变形系数：桩的换算入土深度：，则桩为弹性桩，假设成立。 3. 计算单桩桩顶刚度 其中：因的直径（相邻中心距）故： 因，故从上述得又，查表有
11、，故 4. 计算承台刚性系数 对于低承台桩基，承台处于软塑砂粘土中，因此，承台的计算宽度为：， 5. 计算承台底面形心处的位移，桩基为竖直桩基，桩群对称布置，则有：化简后可得：（1）荷载情况1：双线、纵向、二孔重载 , , （2）荷载情况2：双线、纵向、一孔重载 , , 四、墩身弹性水平位移计算假定墩帽、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. 墩顶外力和纵向风力引起的力矩（1）墩顶外力：双线、纵向、二孔重载 , （2）墩帽所受风力：作用点离墩帽底面的距离为（3）托盘所受风力：作用点离托盘底面的距离为其中短边，长边（4）墩身所受风力：，作用点离墩身底面的距离为，作用点离墩身底面的距离为，作用点离墩身底面的距离为（5）承台所受风力：作用点离地面的距离为示意图如图4所示：图4 纵向风力示意图计算由墩顶外力和纵向风力引起的弯矩，计算结果如下表。墩身各截面弯矩值计算表截面位置项目托盘顶0-0墩身1-1墩身2-2墩身3-3
