基础工程课程设计

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双柱式钻孔灌注桩设计(单排桩)计算书
1.桩长的计算
由题意町求得：
局部冲刷线以上桩自重每延米q=^x 15 = 265(KN)(己经扣除浮力)
局部冲刷线以下桩自垂每延米丁上芋X (15 -8) = 12.37(KN)(己经扣除浮力) 根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)确定单桩轴向受压承载力容许山律验公式初步丿乂算桩长，该桩埋入局部冲刷线以卜深度为h,—般冲刷线以卜深度为人3,则=l^aEhsl Qik k+A P m oK[faQ]} + ^2^2 (^3 - 3)
式中：叫单桩受到的全部竖直荷我(KN)
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)第1.0.8条，地基进行竖向承载力骏算时，传至基底的作用效应按照正常使用极限状态的短期效应组合采用，且可变作用频遇系数均取1.0。

当两跨活載时，桩底所受的竖向承我力最人，则
Nh = 1.0 x (M.+N2 + N3 + Nq + I Q Q+hq ) + 1.0 x N5
=1.0 X [834.53 + 183.10 + 48.00 + 187.30 +(334-339.2) X 265 + h X 12.37] + 538.68 =1916.81+12.37h 计算[RJ时取以卜数据：桩的设计桩径1.50m,桩周长u=ir x 1.5 = 4.71(m),釦=呼 =
1.77(771” = 0.7,m = 0.8,紅=3.0 [^0] = 220KPa y2 = BKN/m3
= 6QKPaqk2 = 50 KPa
[R a]= - x [(339.2 一334.2) X 60 + (h - 5) X 50] + 1.77 X 0.7 X 0.8 X [220 x 3.0 x 8 x
2
(h + 2.8 - 3)]
=21330624+23.7888h=1916.81+1237h
所以h=12.27m,
现取h=13m,桩底高程为362.2m,桩总长为17.8m.
由上式计算町知，h=13m时，[/?訂=2171・060641＜1\|＞心=2077・621＜皿桩的轴向受斥承载力符合要求。

2.桩的内力计算
(1)确定桩的计算宽度久
b] = kk f(d + 1) = 1.0 x 0.9 x (1.5 + 1) = 2.25 (m)
(2)计算桩的变形系数
15000 X 2.25
0.8 x 2.8 x 107 x 0.25
=0360
桩的换算深度H = ah = 0.360 X 13 = 4.683 > 2.5,所以按弹性桩计算。

(3)计算墩柱顶外力人，Q], M<及局部冲刷线处桩上的外力P。

，Q。

，M。

墩柱顶的外力计算按一跨活戦计算。

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)第1.0.5条，按承我能力极限状态要求，结构构件自身承栽力应采用作用效应组合验算。

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD60 -2004)第4.1.6条恒我分项系数1.2, 汽车荷戦、人群荷载及制动力作用的分项系数为1.4,风荷载分项系数取1.1：为汽车荷载(含汽车冲击力)外尚有一种可变作用参与组合时，其组合系数取0.&当除汽车荷載(含汽车冲击力)外尚右两种可变作用参与组合时，其组合系数取0.7,当除汽车荷戦(含汽车冲击力)外尚有三种可变作用参与组合作用时，其组合系数取0.6。

Pi = 1.2 X (834.53 + 183.1) + 1.4 X 409.21 = 1794.05
Qi = 0.7 X (1.4 X 90 + 1.1 X 2.65) = 90.2405
M/ = 1.4 X 1226.00 + 0.6
x {1.4 X 90 x (350 — 348) + 1.1
X [2.65 X (5.45 一4.8) - 2.35 X (4.8 一2.45)]} = 325.092 换算到局部冲刷线处：
P o = 1794.05 + 1.2 X [48 + 187.3 + (26.5 X 4.8)] = 2229.05
Q o = 0.7 X [1.4 x 90 4- 1.1 X (2.65 + 2.35)] = 92.05
M o = 1.4 X 126 + 0.6 x [1.4 x 90 X (350 — 339.2) + 1.1 X (2.65 X 10.25 + 2.35 x 7.25)]
=1022.052
(4)局部冲刷线以卜•深度z处桩截面的弯矩及桩身最大弯矩Mmg计算
1)局部冲刷线以卜深度z处桩截面的弯矩％计算：
Q o92.05
M二=—A^f + M o= ---------- A M + 1022.0528 M = 25 5.694 v + 10 22.05
ct40.36
无最纲系数力M，B M有附表3、7分别査的，Mz计算列表如表，其结果以图表示
2)桩身最人弯矩“川工及更人弯矩位置计算: 由Qz=0得：
aM0 0.360 X 1022.052
%=矿—9^05—"997
由C Q = 3.997及五=4.683,查附表13得：故由及查附表13得礼“ =0.584
0.584
Zu = --------------- = 1.62
0.360
由z Mmae = 0.584及/i = 4.683,査附表13得：故由及査附表23得0 = 1.049
M max=K M = 1.049 x 1022.05 = 1072.13
(5)局部冲刷线以卜深度z处横向土抗力计算
=14.728ZA X + 583870ZB x
无量纲系数由附表1,附表5分别查得，计算列表如下
(6) 桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算
由上町知，最大弯矩发生在局部冲刷线以下z<L62m 处，该处=1072.13KN.mo 计算轴向力时.根据《公路桥涵设计彤云规范》(JYG D60—2004),恒载分项系数取1.2, 汽车荷我分项系数取24 人群荷我分项系数取1・4,人群荷我组合系数取0.8,则
- a 2M 0 -
0.360 X 92.05 _ 0.362 X 1022.05 _ Pzx =石-Z 去 + F ~ZB X =——冷——ZA X + --------------------------- E ------------- ZB X aQo 2.25 2.25
Nj = 1.2 x 834.53 + 183.1 + 48+ 187.3 + 26.5 X (334 一 339.2) + 12.37 X 1.62 --uq k z
+ 375.676= 1836.86(kA0
1)纵向钢筋面积
桩内竖向钢筋按含筋率0.2%配置：
坷=£ x 1.52 X 0.2% = 3.53 x lO -4^2）
先选用10根022的HRB335级钢筋：
A g = 38.01 x 10"4(m 2), f ；& = 280MPa 桩柱采用C20混凝土，f cd = 11.5 2）计算偏心距增大系数I]
因为细长比：卜協=却》7.36>17.5 所以偏心距增大系数：n = n-TO （r ）2<i<2
*0
ho = r + F2 = 0.75 + 0.675 = 1.42 5m
h = 2r = 1.5m
<! =0.2 + 2.7工=1.301 > 1
<2 = 1.15-0.01^-= 1.031 > 1
/lo
h
所以 d= 1
<2= 1
所以幵=1'14O OXO.584/1425
3）计算截面实际偏心距:
4）根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》求轴向力偏心距勺
Bfcd +DpgfL 、， e 0 =—— ---------- -1— x r
° Afcd+Cpfsd
其中：r=0.75 p = 0.02 并设 g = 0.9 则
11.5F + 0.02 x 0.9 X280D 11.5F x 0.504D
p = ______________________________________ x 0 7 5 =________________________ 0 - 11.54+0.002 x 280D 一 11.5/1 x 0.56C
以卜•采用试算法列表计算：
A
B C D
（旬）
他
0.40
08667
0.5414
04749
1.8801
0.7395
0.727
0.9831
IM? " = ° 584m
1836.86
"Mmax Nmax
1.245 x 1.7
2.13
1836.86~
=0.727(cm)
^max
因为《 = 0・41很接近•故収0.42做为计算值
5) 截面承载力复核：
Nu = Ar 2f cd + Cpr 2f^d = 0.9571 x 7502 x 9.2 一 0.3323 x 0.002 x 7502 x 280
=4848.318(kN > 1836.86(KN)
Mu = Br 3f cd + Dpgr 3f^d = 0.5717 x 7502 x 9.2 + 1.8996 x 0.002 x 0.9 x 7502 x 280
=2622.81 (KN.m) > lQ72.13(KN.m
满足要求
根据《规范》,
圆形截面钢筋混凝土偏心受斥构件，当按短期效应组合计算的 a S5 =< 24MPa 时， 町不必验算裂缝宽度。

Ns / ri s e 0 \ -2 % - [59.42
#
(2.80 1
1.0)1.65]pT
Me
求得旬=—=7 62.8 (mm)
则
抵=[5942 X 鴛鵲 X (2.8 X 需- 1.0)- 1.65)x (0.002)T =
一 103.60(MPa) < 24(MPa)
说明在作用短期效应组合卜•桩身弯矩最大截面最外缘钢筋处于受斥状态，可不必验算裂 缝宽度。

6) 桩顶纵向水平位移计算:
因为 Z=0m,査附表得:A x = 2044066, B x = 1.621, A v = -1.621, B v = -1.75058所以
由h =兀x 營,E] = 7i x 号町得：】】=晋=音=0.564 墩顶纵桥向水平位移计算：
心= 348.8 - 339.2= 9・6(m), at Q = 3.456 , h 2 = 344-339.2 =
ah 2 = 1.728,
查附表 14 和 15 得：4X1 = 58.19227 舫丄=15.67829
92.05 X 0=
0.363X5.6X106 X 2 44066 4-
1022.052 O.362
X5.6X1O 6
x 1.621 = 0.002592(m)
92.05 1022.052
% = T 5.6x2 X ("“I) +。

册注力乂仲 *(九証可=-0.001093(rad)
计算得:力;！ = 63.59921 B X1 = 16.83244
故由%! =+ B X1)>得：兀1 = 35.9mm。