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1、桥梁基础工程课程设计资料一、基本资料1 地质及水文资料河床土质为卵石土，粒径 50-60mm 约占 60%，20-30mm 约占 30%，石质坚硬 孔隙大部分由砂填充密实， 卵石层深度达 58.6m；地基比例系数m二120000kN/m4 （密实卵石）；地基承载力基本容许值f = 1000kPa ；a0桩周土摩阻力标准值qi = 500kPa ；ik土的重度y = 20.00kN / m3 （未计浮力）；土内摩擦角申=40。O地面（河床）标高69.50m； 般冲刷线标高63.54m；最大冲刷线标高60.85m； 承台底标咼67.54m；常水位标咼69.80m，如图1。承台平面图如OO OOO
2、O7f9.8纵桥向断面横桥向断面图1桩基剖面图（单位：m）图 2 单位： m2 作用效应上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混 凝土桥墩承台顶面纵桥向的荷载如下。永久作用及一孔可变作用 （控制桩截面强度荷载） 时:E N=40746kN工H = 358.60kN （制动力及风力）刀M=4617.30kNm (竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩)永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载)时:EN=46788.00kN3承台用C20混凝土，尺寸为9.8X5.6X2.0m，承台混凝土单位容重Y = 25.0KN / m3。4桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条
3、件，桩拟采用直径d = 1.2m，以 冲抓锥施工。二、设计依据规范1 公路桥涵地基及基础设计规范( JTG D63-2007 )2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)三、课程设计(论文)应完成的工作设计满足要求的群桩基础，并形成图纸与计算文件。计算文件包括以下内容：1. 据单桩容许承载力拟定桩长2. 群桩结构分析(1) 计算桩顶受力(2) 计算沿桩长度方向弯矩，水平压应力，并画出相应分布图( 3) 桩顶纵向水平位移验算3. 桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图(横截面，立面)，进行桩截面强度校核4. 按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力5. 承台计算项目：局部受
4、压、抗冲剪6. 群桩基础承载力检验7. 参考文献(1) 、王晓谋.基础工程.北京：人民交通出版社， 2004(2) 、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范( JTGD62-2004) .北京：人民交通出版社， 2004(3) 、叶见曙.结构设计原理. 北京：人民交通出版社， 2004(4) 、中华人民共和国行业标准公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007 ) . 北京：人民交通出版社， 2007(5) 江祖铭等主编墩台与基础北京：人民交通出版社，1994设计计算1.承台底面中心的荷载计算：1.1 恒载加一孔荷载：工 N = 40746+ 2.0 x 5.
5、6 x 9.8 x (25 -10) = 42392.4KN工 H = 358.60KN工 M = 4617.30+ 358.60x1.0 = 4975.9KN - m1.2 恒载加二孔荷载：工 N = 46788.00+ 2.0 x 5.6 x 9.8 x (25 -10) = 48434.4KN2. 桩长度的初步计算：2.1桩长的计算：由于地基土层单一，用确定单桩容许承载力公桥基规经验公式初步反算桩长设桩埋入最大冲刷线以下深度为h, 般冲刷线以下深度为h ,3则：NUY lT + 九m A c + k r (h 3)h2 i i 002 23桩(直径 1.2m)自重每延米 q=兀 x 1.
6、22 x(25-10)= 16.96KN4N = 48434.4 +(67.54 - 60.85)x 兀 x 1.22 x (25 -10)+1 x 兀 x 1.22 x (25 -10)hh 6424=8185.89+8.48h计算P时取以下数据：桩的桩径1.2m，冲抓锥成孔直径1.3m，桩周长U二兀X1.3=4.08m,A=兀 x 1.22 =1.13 m 2,九=0.7, m =0. 8, k =10, t = 1000KPa,4 0 2 0r =10KN/m3 (已扣除浮力),t =500KPa,所以得：2P =1 x(n x 1.3xhx500)+ 0.7x0.8x 1.13x100
7、0 +10x 10x(h + 2.69 3)2L=1083.78h+613.18=8185.89+8.48h解得： h=7.04m现取 h=11.31m3群桩结构分析：3.1桩的计算宽度b :1已知： L =2m； h =3(d+1)=6.6m;n=2 b=0.6; 1111f0(1-b)k = b + 0.6k =0.9; k =1+= 1 +=1.833 ;”d 1.2L(1 - 0.6)2-1 = 0.6 +x = 0.78h0.66.61b = k - k - k - d = 0.9x1.833x 0.78x1.2 = 1.54m1 f 03.2桩-土变形系数C30混凝土的受压弹性模量
8、E = 3.0x104MPa ,h兀d 4则 E=0.8 X 3.0x 107 =2.40x107 KN/ m2 ; I = 一 = 0.1017m464mb120000 x 1.54八 卄a = 51 = 5= 0.597m-1El0.8x3.0x 107 x0.1017桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m,其计算长度则为: h = a h = 0.597 x11.31 = 6.75 (2.5)，故按弹性桩计算。3.3桩顶刚度系数P、P、P、P植的计算1234l =6.69m;h=11.31m;:=(根据公桥基规钻挖孔桩采用:=)，0 2 2冗 d 2 jt x 1 22A二亠=1.13
9、m2, c = mh = 120000 x11.31 = 1.357 x106 kN / m34400故取：P12=txf 12 + 11.31x tan40 I 24丿2=21.14m2,按桩中心距计算面积,t=x 3.22 = 8.04m 2 41r+ch10+AEhcA006.69 +1 x11.312 +1.131x 3.0x1071.357 x106 x8.04=2.195 x106 KN - m 2= 0.8993EI已知：h = ah = 6.75 (4),取h =4, l =al = 0.597x6.69 = 3.9900查教材基础工程附表17、18、19得：x =0.0598
10、9 x =0.173120 =0.67433Q m mp =a3EIx = 0.5973 x0.05989EI = 0.0127EI 2Qp =a 2 EIx = 0.5972 x 0.17312El = 0.0617 El 3mp =a EI0 = 0.597 x 0.67433EI = 0.4026EI4m3.4计算承台底面原点0处位移a、b、0 (单孔活载+恒载+制动力等)0 0 0 N 42392.47856.6b =0 np6 x 0.8993EIEI1np +p 工x2 = 6 x 0.4026EI + 0.8993EI x 6x1.62 = 16.23EI41 ii=1np =6
11、x0.0127EI=0.0762EI，np =6x0.0617EI =0.3702EI，23n2p 2 = 0.1370(EI)2(np +p 工x2)H + np M41 i3a =i=0np -(np +pKx2)-n2p2241 i3i=100np M + np Hcc23np -(np +pg x2)-n2p2241 i3316.23EI x 358.60 + 0.3702EI x 4975.9 = 6967.330.0762EI x 16.23EI - 0.1370( EI )2EI_0.0762EI x 4975.9 + 0.3702 x 358.60 = 465.500.0762
12、EI x 16.23EI - 0.1370( EI )2 = EIi=13.5计算作用在每根桩顶上作用力P、Q、M :7735.24kN6395.64kNiii竖向力：P = p1(b0 + 叫=0.8993EIx (響土L6x營)= 水平力：Q = p a - p 卩=0.0127EI x 6967.33 - 0.0617EI x 465.50 = 59.76KNi 203 0EIEI弯矩：M =p0 -p a = 0.4026EI x 465.50 - 0.0617 EI x 6967.33 = -242.47 KN - mi 4 03 0EIEI校核：nQ = 6x 59.76 = 35
13、8.56KN 汎 H = 358.60KNiHxp + nM = 3 x (7735.24 - 6395.64) x1.6 + 6 x (-242.47) = 4975.26KN - m 沁 4975.9KNi iii=1Hnp = 3 x (7735.24 + 6395.64) = 42392.64KN 沁 42392.4KNii=13.6计算最大冲刷线处桩身弯矩M，水平力Q，及轴向力P :0 0 0M = M + QI =242.47+59.76X6.69=157.32 KN - mQ =59.76KN0 i i 0 0P =7735.24+1.13X6.69X(2510)=7848.64
14、KN03.7 最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：3.7.1 桩身最大弯矩处及最大弯矩的计算：由：Q =0得：CzQa M0Q00.597 X 157.3259.76二 1.57 2由C =1.572且h =6.754取h =4.0，查教材基础工程附表13得QZ =0.84 故 Z =1.41mmaxmax 0.597又由厂=0.84及h =6.754取h =4.0，查教材基础工程附表13得 maxK =1.341. M = K -M =1.341X 157.32=210.97 KN mmmax m 03.7.2 最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：采用无量钢法计算，由h =6.752.5，所以用摩察桩公式计算：M = Q A + M BQ = Q A +a M Bz a m 0 Mz 0 Q0 Q其中 Q = 5976 = 100.10 KN Q =59.76KN M =157.32KNa 0.59700A 、B 、A 、B 的值查教材基础工程附表3、4、7、8 ，计算如下表mmQQza hAMBMAQBQ
