基础工程双柱式桥墩钻孔灌注桩课程设计

⑦水平荷载：
制动力：
风力：
内力
荷载名称
常水位
最低水位
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
1
永久作用G1+G2+G3+G5
1661.45
0
0
1693.00
0
0
2
汽车荷载，双跨
536.68
0
0
536.68
0
0
3
汽车荷载，单跨
400
0
135
400
0
126
4
制动力
0
45
567
2单排桩基础课程设计指导书
2.1拟定尺寸
桩径：参考选择范围：1.2m~1.6m。
桩长：据所选定的持力层选择。
摩擦桩的桩长不应小于4m，桩底端部应尽可能达到该土层的桩端阻力的临界深度。一般不宜小于1m。
横系梁：梁高取（0.8~1.0）d；梁宽取（0.6~1.0）d。详见《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)第5.2.5条第3款
400
135
1
5.2
3
2415
390
135
2
5.4
4
2435
400
135
3
5.8
5
2435
400
135
荷载分组编号（学号百位）
W2
6
2435
390
135
7
2435
390
135
1
3.0
8
2450
400
135
2
3.2
9
2450
400
135
0
2450
390
135
1.2.6设计要求
①确定桩的长度，进行单桩承载力验算。
1+2+4+5
2745.09
50.41
613.64
2037.12
51.15
623.48
2519.69
69.31
851.78
1+3+4+5
2049.74
50.41
613.64
1941.45
51.15
93.65
2385.74
69.31
984.08
最低水位荷载组合
最低水位
按承载能力极限状态
按正常使用极限状态
④最低水位（N）
⑤最低水位（H）
⑥最低水位（M）
常水位荷载组合
常水位
按承载能力极限状态
按正常使用极限状态
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
1+2
2745.09
0.00
0.00
2037.12
0.00
0.00
1+3
2553.74
0.00
0.00
1941.45
0.00
88.20
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）
《道路工程制图标准》（GB50162-92）
ⅱ《结构设计原理》凌治平主编，人民交通出版社
ⅲ《基础工程》凌治平主编，人民交通出版社
ⅳ《桥梁工程》
ⅴ公路桥涵设计手册《墩台与基础》，人民交通出版社
0
45
567
5
风力W
0
8.2
75.30
0
8.2
75.30
3.3荷载组合计算
3.3.1承载能力极限Baidu Nhomakorabea态
①常水位（N）
（1）
（2）
（1）
（2）
②常水位（H）
③常水位（M）
④最低水位（N）
（1）
（2）
（1）
（2）
⑤最低水位（H）
⑥最低水位（M）
3.3.2正常使用极限状态
①常水位（N）
②常水位（H）
③常水位（M）
2.2荷载计算及荷载组合
2.2.1荷载计算
浮力的考虑参见《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.2.4条
墩柱自重应考虑常水位和最低水位两种情况。
钢筋混凝土重度取25KN/m3；有效重度取15KN/m3。
2.2.2桩顶荷载计算及桩顶荷载组合
参见《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.1有关条款及《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)第1.0.5条~1.0.11条有关条款。
2.3桩基设计计算与验算
2.3.1桩长确定及单桩承载能力验算
桩长的计算可以根据持力层位置拟定，再根据单桩容许承载力的验算来修正，也可以根据单桩单桩承载力的验算公式反算桩长。
地基承载能力验算根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)第1.0..8条规定，验算荷载采用正常使用极限状态荷载组合。取能产生最大竖向轴向力Nmax的荷载组合作为控制荷载。
1+2
1+3
1+2+4+5
Nmax
H
M
N
H
Mmax
1+3+4+5
Nmax
H
M
N
H
Mmax
最低水位荷载组合
最低水位
按承载能力极限状态
按正常使用极限状态
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
1+2
1+3
1+2+4+5
Nmax
H
M
N
H
Mmax
1+3+4+5
Nmax
H
M
N
H
Mmax
3.1设计拟定尺寸…………………………………13
3.2荷载计算及荷载组合…………………………13
3.3桩基设计计算与验算…………………………14
3.3.1承载能力极限状态荷载组合……………14
3.3.2正常使用极限状态荷载组合……………17
3.4桩基设计与验算………………………………20
3.4.1桩长与单桩承载力验算…………………20
最大弯矩及相应轴力应取设计值，要考虑荷载分项系数。
桩基构造要求详见《公桥基规》第5.2.2条及5.2.5条第3款有关规定。
钢筋布置要考虑：
（1）主筋钢种、直径，与承台的联结方式及主筋的截断；
（2）箍筋的直径、间距，加强筋的设置。
2.3.3单桩水平位移及墩台水平位移验算
作用效应按正常使用极限状态组合
取最大冲刷线处，查表求得桩身水平位移x0，要求。
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
1+2
2782.96
0.00
0.00
2068.68
0.00
0.00
1+3
2591.60
0.00
0.00
1973.00
0.00
88.20
1+2+4+5
2782.95
50.41
613.64
2068.68
51.15
(1)计算桩的计算宽度
圆形截面桩：
(2)计算桩土变形系数，并判断桩是否为弹性桩
(3)计算最大冲刷线处桩顶荷载
按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)第1.0.5条规定基础结构设计当按承载能力极限状态设计时，应采用作用效应基本组合和偶然组合（本设计不考虑）进行验算。控制荷载应取按承载能力极限状态设计时，能产生最大弯矩及相应轴力较小的工况进行验算。
1设计任务书…………………………………………3
1.1设计目的………………………………………3
1.2设计任务………………………………………3
1.2.1设计资料…………………………………3
1.2.2地质资料…………………………………3
1.2.3材料………………………………………4
1.2.4基础方案…………………………………4
1.2.3材料：桩采用C25混凝土浇注，混凝土弹性模量Eh=2.85×104MPa，所供钢筋有R235和HRB335。
1.2.4基础方案：该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转成孔。（钻头直径（即桩的设计直径）取φ＝1.2~1.6m，桩底沉淀土厚度t=(0.1~0.3)d。上部柱直径为1.0m，在局部冲刷线处设置横系梁。）
1.2.5计算荷载…………………………………4
1.2.6设计要求…………………………………6
1.3时间及进度安排………………………………6
1.4建议参考资料…………………………………6
2设计指导书…………………………………………8
2.1拟定尺寸………………………………………8
2.2荷载设计及荷载组合…………………………8
(4)桩身内力计算可列表进行，相应格式可参照下表：
求出桩身弯矩及剪力图（用坐标纸绘制）
Z
Z
(5)配筋计算
a．桩身最大弯矩值及其相应的截面位置的确定
可由桩身弯矩图（用坐标纸绘制）确定（图解法），也可计算出系数CQ后，查表求得（数解法）。
b．求出最大弯矩和相应轴力后，配筋计算及截面强度验算课参见《结构设计原理》有关偏心受压构件强度计算部分。
G—桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时，置换土重也计入浮力）的差值
R—地基承载力容许值抗力系数。按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)第5.3.7条规定取值。
[Ra]—单桩轴向受压承载力容许值。
由于γR取值不同，应取永久荷载+汽车荷载及永久荷载+可变荷载两种工况验算。
2.3.2桩身内力及配筋计算
4.1.4横系梁箍筋用量计算……………………29
4.1.5加劲箍筋用量计算………………………29
4.1.6定位钢筋用量计算………………………30
4.1.7伸入横系梁箍筋用量计算………………30
4.1.8钢筋总用量………………………………30
4.2配筋图…………………………………………30
4.3三视图…………………………………………30
1.3时间及进度安排：
1）布置设计内容及准备相关参考书、设计规范：0.5天
2）荷载计算及组合：0.5天
3）桩长确定及单桩承载力验算：0.5天
4）配筋计算及墩顶位移验算：1天
5）设计校核：0.5天
6）完成设计说明书：1天
7）完成设计图纸。1.天
1.4建议参考资料
ⅰ规范：《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
可列表计算
内力
荷载名称
常水位
最低水位
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
1
永久作用G1+G2+G3+G5
2
汽车荷载，双跨
3
汽车荷载，单跨
4
制动力
5
风力W
常水位荷载组合
常水位
按承载能力极限状态
按正常使用极限状态
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
N
(kN)
H
(kN)
M
(kN.m)
②桩身强度计算，求出桩身弯矩图（用坐标纸绘制）定出最大桩身弯矩值及其相应的截面和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度，计算出主筋长度，螺旋钢筋长度，钢筋总用量。
③验算墩顶纵桥向水平位移。
④绘制桩基布置图及桩身配筋图。
⑤全部设计计算工作、设计计算书编写在一周内完成（按五天计），严禁相互抄袭。
⑥全部设计文件采用课程设计专用设计用纸和课程设计资料袋。
墩台顶水平位移验算参照教材有关章节。
3设计计算书
3.1设计拟定尺寸
桩径：1.5m。
桩长：14m。
横系梁：梁高：1.2m梁宽：1.2m
3.2荷载计算
①两跨上部结构自重
②盖梁自重
③冲刷线以上每根桩自重
最低水位时：
常水位时：
④桩自重（每延米）：
第一层：
第二层：
⑤横系梁：
⑥汽车荷载（公路II级）：
双孔：
单孔：
1.2.5计算荷载
①一跨上部结构自重G1（见下表）
②盖梁自重G2
③局部冲刷线以上一根桩重G3
最低水位：，常水位：
④桩自重G4
⑤横系梁自重G5
⑥汽车荷载－Ⅱ级（活载）在墩柱顶的反力
双孔布载G6 =536.68KN，单孔布载G7(见下表)
车辆荷载反力已按偏心受压原理考虑横向分布的分配影响。
G7在顺桥向引起的弯矩(见下表)
2.2.1荷载计算…………………………………8
2.2.2桩顶荷载计算及桩顶荷载组合…………8
2.3桩基设计计算与验算…………………………10
2.3.1桩长确定及单桩承载能力验算…………10
2.3.2桩身内力及配筋计算……………………11
2.3.3单桩水平位移及墩台水平位移验算……12
3设计计算书…………………………………………13
4参考文献………………………………………………31
1双柱式桥墩钻孔灌注桩设计任务书
1.1设计目的：
通过本课程设计，掌握承受竖向和水平力作用的单排桩基础的设计与计算，对相应规范有一定的了解。
1.2设计任务：
1.2.1设计资料：
我国某公路桥墩采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如下图所示。其上部结构为28米钢筋混凝土装配式T型梁桥，桥面宽7米。设计汽车荷载为公路-Ⅱ级。
(单位：mm)
1.2.2地质资料：
标高30.00米以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为：容重γ＝18.5KN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量ω=21%，ωL=22.7%，ωP=16.3%；m=7000kN/m4；桩周土极限摩阻力τ=40kPa；
标高30.00米以下桩侧及桩底均为硬塑性土，其各物理性质指标为：容重γ＝19.5KN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量ω=17.8%，ωL=22.7%，ωP=16.3%，m=15000kN/m4；桩周土极限摩阻力τ=65kPa；[σ0]=350kPa。
3.4.2桩的内力计算……………………………21
3.4.3桩身配筋计算……………………………24
4钢筋构造图…………………………………………29
4.1钢筋用量计算…………………………………29
4.1.1纵筋用量计算……………………………29
4.1.2普通箍筋用量计算………………………29
4.1.3横系梁主筋用量计算……………………29
⑦水平荷载：
a.制动力：T=45.00KN,作用点在支座中心，距桩顶距离为12.6m。
b.纵向风力：
盖梁部分W1(见下表),对桩顶力臂为11.62m。
墩身部分W2(见下表),对桩顶力臂为4.96m。
荷载分组编号（学号个位）
G1
G7
M
荷载分组编号（学号十位）
W1
1
2415
400
135
0
5.2
2
2415