基础工程桩基础课程设计

基础工程课程设计
课程名称：桩基础课程设计
院系：土木工程系专业：
年级：
姓名：
学号：
指导教师：
西南交通大学
目录
一、概述 (3)
1.1 设计任务 (3)
1.2设计资料 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。

二、设计计算 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。

2.1桩的计算宽度 ................................................................................................... 错误!未定义书签。

2.2桩的变形系数α ............................................................................................... 错误!未定义书签。

2.3桩顶的刚度系数ρ1，ρ2，ρ3，ρ4。

.......................................................... 错误!未定义书签。

2.4计算承台底面形心O 点的位移a,b,β........................................................ 错误!未定义书签。

2.5计算作用在每根桩顶上的作用力 .............................................................. 错误!未定义书签。

2.6计算局部冲刷线处弯矩M0，水平力Q0及轴向力N0 ..................... 错误!未定义书签。

三、验算单桩轴向受压容许承载力 ......................................................................... 错误!未定义书签。

3.1局部冲刷线以下深度y 处截面的弯矩
y
M 及
y
σ .................................. 错误!未定义书签。

3.2桩顶纵向水平位移计算 ................................................................................ 错误!未定义书签。

一、概述
1.1 设计任务
本设计对象为某公路的特大型桥，该桥梁的上部结构设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础与地基的设计与检算。

要求同学选择一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：
（1）综合分析设计资料，对三种常用的桥梁基础类型（刚性扩大基础、桩基础、和沉井基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。

（2）对选定的基础方案进行详细设计。

（3）初步决定修筑基础的施工方案。

（4）将以上全部成功整理成设计计算说明书和设计施工图。

1.1设计资料
（1）地质及水文资料
河床土质为鹅卵石，粒径为50-60mm约占60%，20-30mm约占30%，石质坚硬，空隙大部分由砂密实充填，卵石层深达58.6m。

地基比例系数m=120000KN/m^4；地基基本容许承载力
σ=1000Kpa;桩周土极限摩阻力τ=400Kpa；土的单位重度0
γ=20kn/m^3；土内摩擦角ϕ=400。

地面高程为69.54m，一般冲刷线高程为63.54m；最大冲刷线高程60.85m；承台底高程67.54m；常水位高程69.85m。

（2）荷载
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，
混凝土桥墩，承台用C20混凝土，尺寸为2.5m×5m×8.0m。

承台底总荷载为
∑N=8500.00KN
∑H=400.00KN
∑M=5000.00KN
(3)桩拟定采用直径d=1.1m。

6根灌注桩，排列见下，为对称竖直双排桩基础，桩底高程采用50.54m
侧视图正视图
俯视图
二、设计计算
（1）桩的计算宽度
b1=K f ×K 0×K ×d=0.9(d+1)K K=b'+
55.16
9
.163.04.06.0110.6b'-1=⨯+=⨯h L 水平力作用方向上相邻两桩的净距L1=3-1.1=1.9m 桩的计算深度h1=3(d+1)=6.3m 桩排数n=2,所以取b ’=0.6
b1=0.9×（d+1）K=0.9×(1.1+1)×1.55=2.93m (2)桩的变形系数α
E=0.672^/7^10*6.2*67.0h m kn E =
4
4
0719.064
πd m I ==
49.00719
.0106.267.093
.2120000575
1=⨯⨯⨯⨯==EI mb αm 1-
桩在局部冲刷线以下深度为h=10.3,其计算长度为
h =ɑh=0.489×10.31=5.05>2.5。

因此按弹性桩计算。

（3）桩顶的刚度系数ρ1，ρ2，ρ3，ρ4。

ρ1=0
001ξh
l 1A C EA
++ 0l (基底到局部冲刷线的距离)=6.19m, 局部冲刷线到底部h=10.31, ξ=0.5,A=4d 4
π=1.15m 2
0c =0m h=120000×10.31=6
10237.1⨯KN/m 3
A 0=
2
0440tan 31.1021.1⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯+π
按桩中心距计算面积，取A 0=234
⨯π
=7.07M 2
ρ1=1
6707.710237.11106.215.131.105.019.6-⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡⨯⨯+⨯⨯⨯+=2.025×106=1.617EI 已知：=h ɑh=0.49×10.31=5.05>4,取用4
=0l ɑ0l =0.49×6.19=3.0
查附表3-17,3-18，3-19得：，
，24691.010314.0==M Q X X 80158.0 ΦM =. ρ2=3αEI Q X =0.0121EI
ρ3=2
αEI EI X M 0593.0=
ρ4=ɑEI EI 3928.0ΦM =
（4）计算承台底面形心O 点的位移a,b,β
2i aa ρn γi ∑==6×0.0121EI=0.0726EI
==∑i bb ρ1γi n 6×1.617EI=9.702EI
-6×0.0593EI=-0.3558EI
=6×0.3928EI+6×1.617EI ×1.5^2=186.24 EI
2
αβ
ββαααβββγγγγγ--=
M H a =EI EI EI EI EI EI 7
.6965)3558.0(186.240726.050003558.0400186.242=-⨯⨯+⨯
=
EI
EI 1
.876702.98500=
EI EI EI EI EI EI 63
.539)4712.0(64.17912.053004172.036064.172=
-⨯⨯+⨯
=
EI
EI EI EI EI EI 14
.310)3558.0(186.240726.04003558.050000726.02
=-⨯⨯+⨯ （5）.计算作用在每根桩顶上的作用力 因为桩均为竖直对称，所以有(EI=855322KN)
）（βb ρ1i i x N +==1.617EI((±1.876 1.5⨯310.14)/EI)=｛KN
KN 9.21684.664
=i Q βραρ⨯-⨯32=
KN EI
EI EI EI 89.6514
.3100593.00121.07.6965=⨯-⨯ i M =a 34ρβρ-=0.3928×310.14-0.0593×6965.7=-291.24KN • M
校核： n =i Q
x x zB b M A z 1
210y ɑb Q ɑσ+•=
无量纲系数x A 及x B 由附表3-1.附表3-5查得，y σ计算如下
y
z=ay
h=ah
00.0 4 1.62100 0.00 0.00 0.00
0.20.1 4 1.45094 2.51 8.31 10.82 0.40.2 4 1.29088 4.57 14.49 19.07 0.60.3 4 1.14079 6.35 19.21 25.56 0.80.4 4 1.00064 7.79 22.47 30.26 10.5 40.87036 8.91 24.43 33.34 1.20.6 40.74981 9.76 25.26 35.02 1.40.7 40.63885 10.28 25.11 35.39 1.60.8 40.53727 10.57 24.13 34.70 1.80.9 40.44481 10.63 22.48 33.10 2 1.0 40.36119 10.48 20.28 30.76 2.2 1.1 40.28606 10.15 17.67 27.82 2.4 1.2 40.21908 9.67 14.76 24.43 2.6 1.3 40.15985 9.05 11.67 20.72 2.8 1.4 40.10793 8.34 8.48 16.82 3 1.5 40.06288 7.55 5.30 12.85 3.2 1.6 40.02422 6.71 2.18 8.88 3.4 1.7 4-0.00847 5.83 -0.81 5.02 3.6 1.8 4-0.03572 4.93 -3.61 1.32 3.8 1.9 4-0.05798 4.05 -6.18 -2.14 4 2.0 4-0.07572 3.17 -8.50 -5.33 4.2 2.1 4-0.09940 1.47 -11.72 -10.25 4.4 2.2 4-0.11030 0.08 -13.62 -13.54 4.6 2.3 4-0.11136 -0.99 -14.38 -15.37 4.8 2.4 4-0.10544 -1.79 -14.21 -16.00 5 2.5 4-0.09471 -2.36 -13.29 -15.65 5.2 2.5 4-0.05698 -2.95 -8.32 -11.26 5.4
2.6
4
-0.01487
-3.15 -2.25
-5.40
2.44066 2.27873 2.11779 1.95881 1.80273 1.65042 1.5068 1.36024 1.22370 1.09361 0.97041 0.85441 0.74588 0.64498 0.55175 0.46614 0.38810 0.31741 0.25386 0.19717 0.14696 0.06461 0.00348 -0.03986 -0.06902 -0.08741 -0.10495 -0.10788
x
A X
B x 01z A Q b αx
zB M 012b α()kPa
y σ
Φ0
Φ
20y ΦB aEI
M A EI a Q +=
无量纲系数ΦA ，ΦB 查附表3-2,3-6有
Q Q B aM A Q Q 00y +=，无量纲系数Q A ,Q B 查附表3-4,3-8有
x x B EI
M A EI Q X 2030y ɑɑ+=，无量纲系数x A ，x B 查附表3-1，3-5有
2.桩顶纵向水平位移计算
查附表3-14 3-16有：
A x = 2.441；
B x = 1.621；= 1.621；= 1.751
=621.1106.267.049.01.699441.2106.267.049.089.657
273⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=0.35mm
=）（751.110
6.26
7.049.01.699621.1106.267.049.089.65772⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯-=10.9⨯510-rad
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