基础工程课程设计低桩承台基础设计

基础工程课程设计

----低桩承台基础设计

一、基本资料

1．某跨线桥主桥上部结构为预应力混凝土连续梁，跨径组成为（60+100+60）m，桥面净宽11m，设计荷载标准为公路Ⅰ级。采用盆式橡胶支座、等截面单箱双室薄壁桥墩（如下图示）。

2．主墩高度18m，箱壁厚度0.75m，纵隔板厚度0.8m，墩身顶部1.5m 及底部2m均为实心段，矩形墩底截面尺寸为(4×14)m2，采用30号混凝土。作用于墩身底截面中心处的设计荷载为：

竖直力Nz=74958kN

水平力Hx=2895kN

纵桥向弯矩 My=38209 kN·m

（坐标规定：纵桥向x轴、横桥向y轴、竖向z轴）

3．主墩基础拟采用12根钻孔灌注桩群桩基础，混凝土标号25。承

台顶面及地面平齐，厚度为3.5m。

4．地质资料

自地面向下16m深度范围内为中密细砂加砾石（土层Ⅰ），往下为密实中粗砂加砾石（土层Ⅱ）。地基土的物理力学性质指标为:

土层Ⅰ：k q=55kpa ，γ=19.8kN/m3 ， m=10000kN/m4,

土层Ⅱ：k q=70kpa,[]

a

f=500kpa,γ=21.8KN/m3 m=20000kN/m4

5. 设计参数

承台及基桩材料重度γ=25kN/m3，

基桩设计有关参数为：Ec=2.8×107kN/m2,λ=0.85, m0=0.8, K2=6

二、主墩群桩基础设计要求（以纵桥向控制设计）

（一）设计计算内容：

1.根据已知条件拟定承台平面尺寸；

2.进行基桩的平面布置；

3.拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力；

4.判断是否弹性桩；

5.桩顶荷载分配并校核；

6.确定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力；

7.单桩内力及位移计算及验算；

8.桩身截面配筋设计及桩截面强度验算；

9.群桩基础承载力和沉降量验算。

（二）设计完成后应提交的文件及图表

1．低桩承台群桩基础设计计算书（应附计算小图）；

2. 桥墩及基础结构构造图；

3. 基桩钢筋构造图。

三、设计依据规范及参考书

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）

3. 王晓谋.基础工程.北京：人民交通出版社，2004

4. 叶见曙.结构设计原理. 北京：人民交通出版社，2004

5. 江祖铭等主编.墩台及基础.北京：人民交通出版社，1994

一、拟定承台平面尺寸

钻孔灌注桩属于摩擦桩中的钻孔桩，根据规范要求，其中心距不应小于桩径的2.5倍，此处，横、纵向桩中心距均取桩径的2.5倍

即：横、纵向桩的中心距为1.8*2.5=4.5m

根据规范，为了避免承台边缘距桩身过近而发生破裂，并考虑桩顶位置允许的偏差，边桩外侧到承台边缘的距离，对于桩径大于1.0m的桩不应小于0.3倍桩径并不小于0.5m。

L=⨯⨯+⨯⨯+=

故：承台长180 2.531800.321801638cm

承台宽180 2.521800.321801188cm D =⨯⨯+⨯⨯+= 二、进行基桩的平面布置

桩的排列形式采用行列式，基桩布置如图1所示：

三、拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力 承台每延米自重：

0=11.8816.3825-19.8kN/m

N ⨯⨯（）=1011.89

土层Ⅰ中桩每延米自重：

211

1.8(2519.8)13.232kN /m

4q π=⨯⨯-=

土层Ⅱ中桩每延米自重：

221

1.8(2521.88.143kN /m

)4q π=⨯⨯-=

设：第二层土中桩长为h

根据要求，一般应将桩底至于岩层或坚硬的土层中，已得到较大的承载力和较小的沉降量，若在施工条件允许的深度内没有坚硬土层的存在，

应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层，要避免是桩底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉降。显然，土层Ⅱ相对于土层Ⅰ更适合成为持力层。 桩底所承受的最大竖向荷载最大值为：

1(/12 3.5/1212.5)

74958/121011.89 3.5/1213.2313.232+8.1436707212.038.14.58.143

3h z N N h h h N =+⨯+⨯=+⨯+⨯+=⨯⨯⨯+

计算[]a R

时取以下数据：

桩的周长 1.8=5.65m u d ππ==⨯，222

p 11

1.8

2.54m 44A d ππ==⨯⨯=，

020.85,0.8,6

m k λ===,[]0500kpa a f =,219.8(16)/(168)21.h h γ+⨯=⨯+

所以承载力：

[]a 0.5 5.65(5512.570) 2.541619.8+21.8(0.80.85500+6)))

6707.838.143h R h

h h h N h

=⨯⨯⨯+⨯+⨯

⨯⨯⨯⨯⨯⨯==+⨯（）

（(13+(16+)

解之的=2.99m h 取=3.5m h 因此拟定桩长为：=12.5 3.516m L +=桩 桩端以上各土层的加权平均重度值为：

3

21619.8 3.521.8

20.16kN /m 16 3.5γ⨯+⨯=

=+

桩端处土的承载力容许值：

[][]0022(3) 0.80.85500620.16(19.53) 1697.2kPa

r a q m f k h λλ⎡⎤=+-⎣⎦

=⨯+⨯⨯-=

因为1697.2kPa>1450kPa r q =,所以取1450kPa r q =