华东交通大学基础工程某桥桥墩桩基础课程设计课程设计初稿

解得 a=7m。
则桩长 l=12.6+7=19.6m,可取 20m。
二．计算桩顶及局部冲刷线处的荷载 1．桩的计算宽度 b1 和变形系数 。
由 b1 kk f (d 1) ，对于圆截面桩： k f 0.9 ，取 h1 3(d 1) 6m ，与水平力作用
方向相互平行的平面内桩间净距为： L1 3m 0.6h1 3.6m ，取 k 1.0 。
计算得 b1 1.0 0.9 1 1 1.8m
又由 I

d4 64

14 64
0.0491m4 。由 C30 混凝土 Ec
3.00 107 Pa ，可得其受
挠刚度 EI 0.8EhI 0.8 3.00 107 0.0491 1.1781106 kN / m4 。
1591.78 EI
i1
0

nHHM nMH H
n
nHH (nMM PP xi2 ) n2MH2

0.2418EI 3334.3 0.7632EI 30 1.783(EI)2

465.02 EI
i1
6
4.计算作用在每根桩顶上的作用力 Pi、Qi、M i 。
柱内纵向截面钢筋按配筋率 0.2％计算，则钢筋面积 Ag=π×1/4×0.2％=1570 mm2 。
现在选用 HRB400 钢筋，采用 8 根φ18 的 HRB400 钢筋，得 Ag=2036 mm2 。
2．计算桩顶刚度系数 PP、HH、MH 和MM 。
设计桩为钻孔灌注桩，所以 0.5 ，且 l0 2m ， l 20m 。
EA

Eh
A

3.00
10 7


14 4
2.3562 107 KN 。
由上知 m0 13413.37 kN m4 。
5
c0 m0l 13413.37 20 2.6 105 KN m3

N nPP

19065.4 6 0.686EI

4729.2 EI
n
a0

(nM' M PP nHH (nMM
xi2)H nMHM
i1 n
PP xi2 ) n2MH2

9.78EI 30 0.7632EI 3334.3 0.2418EI 9.78EI 0.582(EI)2
三．桩顶水平位移计算 计算桩在局部冲刷线处水平位移 x0 和转角0 。
由 z=0，查表得 Ax 2.441，Bx 1.621，A 1.621，B 1.751 ，所以计算得：
x0

Q0 3EI
Ax

M0 2EI
Bx

6.58 0.0959 1.1781106
2.441
1 淤泥质土 2.5m
软塑
16.2 kN/m3 4 MN/m4
50 kPa
20 kPa
2 粉质粘土 3.6m 灰黄色，可塑 18.1kN/m3 14 MN/m4
100 kPa
45 kPa
3
细砂
2.8m 灰色，中密 18.8kN/m3 25MN/m4
160 kPa
பைடு நூலகம்
60kPa
4
粉砂
3.7m 灰色，中密 18.5kN/m3 16MN/m4
m

m1h12

m2 2h1
hm2

h2 h2

4000 1.22
14000 (2 1.2 2.9) 2.9 4.12
13413.37kN
/ m4
则基础变形系数：
5
mb1 EI
5
13413.37 1.8 1.1781106
0.4577
桩的换算入土深度：l 0.4577 20 9.1m 2.5m ，假设成立，按弹性桩计算。
220 kPa
50 kPa
5
碎石
>50m 黄色，密实 20.0kN/m3 80 MN/m4
450 kPa
200 kPa
2、设计荷载(未考虑荷载分项系数)：
（1）恒载 桥面自重：N1=1500kN+6×20kN=1620kN； 箱梁自重：N2=6000kN+6×40kN=6240kN； 桥墩自重：N3=3875kN；
图 1 桥墩示意图
1、水文地质条件： 河面常水位标高 25.000m，河床标高为 22.000m，一般冲刷线标高 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表 1：
表 1-1 地质情况表
序
名称
层厚
土层描述
号
天然重度 γ
推荐容许承 极限摩阻
比例系数 m
载力[σ]
力τi
华东交通大学
基础工程
计算书及图纸
题目名称 院 （系） 专业 班级 姓名
某桥桥墩桩基础设计计算 软件学院
软件+道路与铁道工程 软件+道铁
王恋
2011 年 6 月 20 日 至 2011 年 6 月 24 日 共 1 周 指导教师: 耿大新 教研室主任: 李明华
目
录
基础工程课程设计任务
2
基础工程课程设计计算书
U (1.0 0.05) 3.299m（U 按成孔桩径计算，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大 30～
50mm，取 50mm）， qi 为钻孔灌注桩极限摩阻力，由表 1-1 可查得。碎石 qr 450KPa 。
可反算出桩端全截面将纳入吃里程的深度 a，计算过程如下：
4
Ra
1 ×3.299×(20×2.5+45×3.6+60×2.8+50×3.7+200×a)+0.785×450 3177.6kN 2

MH a0

0.5577 EI

465.02 EI

0.1272EI
1591.78 EI

56.87kN
5.计算局部冲刷线处桩身水平力、轴向力和弯矩 P0、Q0、M 0 。
M 0 M i Qil0 56.87 6.58 2 70.03kN
Q0 6.58kN P0 3642.99 0.785 2 25 3682.24kN
M max KM M 0 72.8kN 。
7
2.桩身截面配筋计算 由上可知，桩身截面最大弯矩发生在桩顶下 z=1.45m 处，该处 M=72.8kNm。 计算单桩轴向力 N 时，取恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4。则 N=（13735×1.2+5330.4×1.4）÷6=3990.76kN。
-3-
⊱2.基础工程课程设计计算书
一．确定承台的几何尺寸和桩的桩数、桩长、单桩承载力以及桩的平面布置
1．承台及桩身采用 C30 混凝土。承台设计简图如图 2，承台恒载 N=5×8×2×25=2000kN。
可知承台底面的竖向荷载 N（两跨活载时）=1620+6240+3875+2000+5330.4=19065.4kN。
4
基础工程课程设计图纸
9
基础工程课程设计参考文献
10
基础工程课程设计附件
10
=
-1-
⊱1.基础工程课程设计任务
设计题目： 某桥桥墩(台)桩基础设计计算
设计资料： 某桥梁上部构造采用预应力箱梁。标准跨径 32m，梁长 31.9m，计算跨径 31.5m，桥面宽 13m，墩
上纵向设两排橡胶支座，桥墩采用圆端形实心墩，平面尺寸形式如图 1 所示，墩高 12m，计算墩顶变 形时，不考虑墩身的挠曲。下部结构采用钻孔灌注桩基础。
70.03 0.2094 1.1781106
1.621
0.0006m
0

Q0 2EI
A

M0 EI
B

35.7 0.2094 1.1781106
(1.621)

6.58 0.4577 1.1781106
(1.751)
0.00026rad
四．桩身截面配筋计算
=0.686EI。
l0 l0 0.4577 ×2=0.9154， l l 0.41043 41 16.827 4.0m ，取 4m。
查《基础工程》表 6-15 得： xQ 0.43157，xM 0.60746，M 1.21858 。
则： HH 3EIxQ 0.45773 EI 0.43157 0.0413EI
n
可计算得， nMM PP xi2 =6×0.5577EI+0.686EI×6×1.25×1.25=9.78EI, i 1
nHH =6×0.0413EI=0.2418EI， nMH =6×0.1272EI=0.7632EI，
n2MH 2 =0.582（EI） 2 。
可计算得
c0
d0

d
2l tan 28 4
1 2 20 tan
28 4
5.911m

4m ，取 d0
4m
A0

d
2 0
4

42 4
12.566m2 。
PP

l0
1 l
1
2 0.5 20 1
1
1.011106 kN m
EA c0 A0 2.3562 107 2.6 105 12.566
假定为弹性桩，承台底面下深度为 hm 2(d 1) 2 1.05 1 4.1m 内的土种，由
表 1-1 可知为淤泥质土和粉质粘土，由表 1-1，取 m1 4000KN / m4 ，m2 14000KN / m4 ；
且 h1 1.2m ， h2 4.1 1.2 2.9m ；由等效面积法换算地基系数 m 得
1.计算桩身最大弯矩及位置
由 Qz
0 得， CQ
M 0 Q0

0.4577 70.03 6.58
4.871 。
由 CQ 4.871 及 l 4 ，查表得 zM max 0.663 ，故桩身最大弯矩深度
zM max

0.663 0.4577
1.45m 。
z 由 M max 0.663 及 l 4 ，查表得 KM 1.040 。可得桩身截面最大弯矩
竖向力
Pi

PP (c0

xi0 )

0.686EI ( 4729.2 EI
1.25
465.02) =3642.99 EI
2845.48
kN
水平力 Qi

HH a0

MH 0

0.0413EI
1591.78 EI

0.1272EI
465.02 EI

6.58kN
弯矩
Mi

MM 0
MH 2EIxM 0.45772 EI 0.60746 0.1272EI
MM EIM 0.4577 EI 1.21858 0.5577EI
3.承台底面形心处位移 a0、c0、0 （两跨活载+恒载+制动力等）
双线、纵向、二孔活载下：N=19065.4kN，H=30.0kN，M=3334.3kN•m。
可计算的单桩的竖向承载力
Ra

=1.1×
19065.4 6
=3177.6kN。
图 2 承台及承台底面桩平面布置图
3．确定桩长 l。根据地质条件，将桩端定在碎石层。桩端全截面进入持力层的深度取
am。
可知
Ra =
1U 2
qili

Apqr 。其中：
A

4
d2

0.785m2 （A
按设计桩径计算），
2．设计桩径取 d 1.0m ，钻孔灌注桩；钻孔机具为Φ100cm 旋转钻机。桩数 n 设计为 6 个，μ为经验系数，取 1.1。当 d 1m 时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于 0.3d
且不得小于 0.5m，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于 3d ，根据承台尺寸及以上布桩原则，
承台底面桩的平面布置简图如图 2。
（2）活载 一跨活载反力：N4=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3 kN·m； 两跨活载反力：N5=5030.04kN+6×50kN=5330.4kN；
（3）水平力 制动力：H1=30.0kN，对承台顶力矩 6.5m；
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风力：H2=2.7 kN，对承台顶力矩 4.75m 3、主要材料 承台采用 C30 混凝土，重度γ=25kN/m3、γ′=15kN/m3(浮容重)。 桩基采用 C30 混凝土，HRB400 级钢筋； 4、其它参数 结构重要性系数γso=1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4 设计内容及要求 (1) 根据墩身尺寸及地质情况拟定承台平面尺寸及埋深，拟定桩径、桩数及桩的平面布置； (1) 确定桩长及单桩竖向承载力； (2) 计算桩顶及最大冲刷线处的荷载 (3) 桩顶纵向水平位移验算 (4) 桩身截面配筋计算 (5) 承台结构设计及验算 (6) 桩及承台施工图设计：包括基础一般构造图、桩身配筋图、承台配筋图和必要的施工说明