《基础工程》课程设计指导书8页

道路桥梁与渡河工程专业《基础工程》课程设计指导书第一部分柱式墩配多排桩基础1 拟定桥墩及基础尺寸1.1 标高推算及铅垂方向尺寸拟定墩帽顶面标高：从水文角度出发，推算墩帽顶面标高。

计算水位=设计水位+波浪壅水等梁底标高=计算水位+安全净空裸梁顶面标高=梁底标高+梁高墩帽顶面标高=梁底标高-支座及垫石厚度墩帽厚度：根据桥的规模，满足《桥规》有关最小厚度的要求，自行拟定。

承台顶面标高：考虑冰冻、撞击及方便基础施工决定。

承台厚度：为谋求较大刚度，按照《桥规》，承台厚度应不小于1.5m。

承台底面标高=承台顶面标高—承台厚度墩高=墩帽顶面标高—承台顶面标高墩柱长度=墩高—墩帽厚度。

桩长及桩底标高：由计算决定。

1.2 顺桥方向尺寸拟定墩帽宽度：根据标准跨径、计算跨径、支座垫板宽度、《桥规》有关C1、C2的规定，进行设计：B≥（标准跨径—计算跨径）+支座垫板宽度+2 C1+2C2墩柱直径：墩帽宽度—2C1，且应满足《桥规》的有关规定。

承台宽度：根据墩柱直径、桩的排数、桩的直径（1~2m）、桩的中距要求（≥2.5倍成孔直径（摩）、≥2.0倍成孔直径（柱））、边桩外缘到承台边缘的最小净距要求（见《桥规》或笔记），自行拟定。

1.3 横桥方向尺寸拟定墩帽长度：根据主梁间距、横桥向主梁片数、支座垫板宽度、《桥规》有关C1、C2的规定，满足安放主梁的要求。

同时考虑施工方法。

墩柱间距：对墩帽受力有利，参照标准图。

承台长度：根据墩柱间距与直径、桩的排数、直径、间中距要求、边桩外缘到承台边缘的最小净距要求，自行拟定。

2 承台底面形心荷载计算2.1 荷载类型（本次时间有限，简化如下）（1）承台底面形心竖向荷载包括：恒载（栏杆、人行道、桥面铺装、主梁、盖梁、墩柱、承台等）、汽车（及冲击）人群布载方式：简支梁为该墩相连两跨满载，计算该墩分担的量；连续梁需按该墩的支反力影响线进行最不利布载（2）承台底面形心水平荷载包括：制动力布载方式：整联制动，边支座不分担，其余各墩分担，正常应按刚度分配 （3）选哪个墩计算高墩自重大，刚度小水平力分得少，但力臂长；矮墩则相反。

实际工程中应逐个计算，本次择一即可。

2.2 各项荷载计算方法简述 2.2.1恒载先按单跨各项恒载的总重量计算 （1）栏杆、人行道自重根据构造图，取单侧每延米混凝土用量，乘以钢筋混凝土容重，容重可取25KN/m 3，得到每延米重量。

再乘以跨径，再乘以双侧。

（2）桥面铺装自重桥面铺装为双层，上层一般是沥青混凝土，100mm 等厚，铺满整个行车道，即“净”的部分，容重23KN/m 3；下层一般是钢筋混凝土调平层，80mm 等厚，铺满整个桥面，即主梁之上铺满，容重25-26KN/m 3；（3）主梁可根据标准图边主梁和中主梁混凝土用量，估算每个同学自己的边主梁和中主梁混凝土用量m 3，乘以容重26KN/m 3得到重量，再考虑自己的桥宽需要用几片边梁几片中梁。

单梁混凝土用量（含预制及现浇部分，不含调平层） m 3（4）盖梁、承台根据混凝土的用量计算重量。

容重26KN/m 3； （5）墩柱首先决定计算几号墩，从而可知墩柱的高度和混凝土用量。

容重26KN/m 3。

注意本次一般为双柱墩。

2.2.2汽车及汽车冲击力（1）按照规范计算k k P q 和。

（2）通过支反力影响线计算，注意双车道，注意双孔布载： 2.2.3人群通过支反力影响线计算，注意人行道宽度，注意双侧布载，注意双孔布载：（双侧）人2)(⨯⨯Ωq 。

2.2.4制动力目前一般使用桥面连续，为节约时间，近似地，某桥墩分得的制动力=整联的制动力/本联内布置固定铰支座的墩得数量。

例如，五孔一联，五孔一起制动产生的制动力，除以四个墩。

假设标准跨径30米，加载长度=30*5，单车道制动力k k P q +⨯=150。

再与165KN 或90KN 比较。

虽然是双车道，但同向行驶仅一条车道，故不要再乘以2了。

2.3计算承台底面形心荷载将以上算得的各个荷载汇集承台底面形心处，注意力臂，得到H M N 。

3桩顶荷载计算3.1假定桩长根据荷载、桩数及地质等情况，假定桩长。

3.2变形系数α的计算 3.2.1m 值m 土质当最大冲刷线以下)1(2+=d h m 米深度内有两层土时，21)1(m m m γγ-+=式中：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>-⨯-≤⨯=2.0)1(25.112.0)(5121121mm mm h h h hh h h h γ21m m 和分别为最大冲刷下以下第一层和下一层土的地基系数的比例系数； 1h 为最大冲刷下以下第一层土的厚度。

3.2.2 桩的计算宽度1b)1(1+=d kk b f （当m d 1≥）式中：f K ——形状换算系数，表k ——平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数；1L ——H 作用方向，桩间净距 1h ——最大冲刷线以下计算深度()131+⨯=d h ，且h h ≤1（h 为局部冲刷线以下）d ——桩柱直径。

书曰：钻孔桩取设计直径b ——表（n ） 11+≤B nb B ——两侧边桩外缘间距3.2.3 弹性模量EIC E 桩身混凝土抗压弹性模量。

依据所选用的桩身混凝土标号，查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2019）或结构设计原理教材。

3.2.4 变形系数 3.3判定刚性桩与弹性桩5.2>h α →弹性桩（桩基础）3.4桩顶刚度系数1ρ、2ρ、3ρ、4ρ计算 式中：0l ——桩的自由长度；h ——最大冲刷线以下埋深；ξ——沉桩)21(32γξ'+=；灌注桩)1(21γξ'+=；γ'——桩底荷载与总荷载之比，摩擦桩取0，柱桩取1； A ——桩身截面面积；c E ——桩身混凝土抗压弹性模量；0m ——桩底土地基系数的比例系数；0A ——摩擦桩取小值⎪⎩⎪⎨⎧+=2204)4tan 2(Sh dA πϕπ，柱桩420d A π=；ϕ——桩所穿过土层平均内摩擦角；S ——桩底中心距； d ——桩底直径；Q x 、M x 、M ϕ根据h h α=和00l l α=查“附表17、18、19”3.5承台底面形心位移0a 、0b 、0β计算对于竖直对称等直径桩基 3.6桩顶荷载i P 、i Q 、i M 计算4 桩长计算或验算4.1桩顶外载选择max i P 取2.4条中各i P 中最大者。

4.2桩长验算根据假定的桩长，计算单桩荷载和单桩容许承载力，如单桩容许承载力略大于单桩荷载，则假定合理；如单桩容许承载力远大于单桩荷载，则表明假定桩长过大；如单桩容许承载力小于单桩荷载，则表明假定桩长过小。

无论假定桩长过大还是过小，均需调整桩长，回到“2 桩顶荷载计算”，重新计算，直至通过。

①桩上全部向下的外载 ②土提供的向上的承载力③比较max i P 与[]a R 或与[]a R R γ。

或4.2’桩长计算设桩长为未知量，分别列出单桩荷载和单桩容许承载力得表达式，令二者相等，解得桩长。

对解得的桩长略加调整，带回到“2 桩顶荷载计算”，重新计算，直至假定桩长略大于等于解得桩长。

①桩上全部向下的外载 ②土提供的向上的承载力 ③令[]a R V = h4.3桩端最大最小压应力验算5 桩身内力计算取单桩及桩顶i Q 、i M ，采用教材公式（3-47c ），查“附表3、附表7”，得m m B A 、，计算并绘出桩身弯矩图。

用教材公式（3-51），查本指导书“附表13”，通过KQ 值，计算并标出最大弯矩值。

5.1求解最大冲刷线处0M 、0Q 5.2求解最大冲刷线以下Z M 、Z Qm m z B M A Q M 00+=α（5.2>⋅h α的摩擦桩、5.3>⋅h α的柱桩）0.4≥⋅h α时，α=h 以下，0=Z M 、0=Z Q5.3桩身最大弯矩m ax M①最大冲刷线以下桩身最大弯矩max z MQ z Q Q K Q M K C Q M αα0max 0=→→=——用本指导书表13通过Q K 计算，避免在4.13.1z --=α附近m K 值的歧异。

②当最大冲刷线以下)1(2+=d h m 米深度内有两层土时，桩身最大弯矩按下式修正：式中：00M H 和的单位分别为m kN kN .和；1h 为最大冲刷下以下第一层土的厚度。

③自由长度段0l 桩身最大弯矩lo M max由Z M 、Z Q 做出0l 上桩身弯矩表及图，找出该段最大弯矩lo M max④ 在②和③的结果即m ax M 和lo M max 之间选绝对值大者为m ax M 。

5.4绘制桩身弯矩图绘制桩身弯矩图及标出最大弯矩m ax M 及位置。

6 编制设计说明书6.1 前置封皮、任务书、目录； 6.2 正文写明拟定尺寸、桩顶荷载计算、桩长计算或验算、桩身内力计算、桩顶水平位移和转角计算等各步骤的依据、过程和结果； 6.3 参考文献7 绘制桥墩及基础一般构造图标准的工程制图。

须手工绘制，标出结构尺寸、结构主点（墩帽顶、承台顶、桩基底高程）、河床及冲刷线高程、水位），并说明单位、比例尺。

纵横比例尺须一致。

第二部分肋板式桥台设计1 拟定桥台及基础尺寸1.1 标高推算及铅垂方向尺寸拟定计算水位=设计水位+波浪壅水等梁底标高=计算水位+安全净空裸梁顶面标高=梁底标高+梁高背墙顶面标高≈裸梁顶面标高+铺装台帽顶面标高=梁底标高-支座及垫石厚度台帽厚度：根据桥的规模，参照图例，自行拟定。

承台顶面标高：考虑冰冻、撞击及方便基础施工决定。

台高=背墙顶面标高—承台顶面标高肋板高度=台高—背墙高度—台帽厚度承台厚度：为谋求较大刚度，按照《桥规》（JTG D63-2019）。

承台底面标高=承台顶面标高—承台厚度桩长及桩底标高：先行拟定桩长，最终由计算决定，本次参照桥墩桩长。

1.2 顺桥方向尺寸背墙厚度、耳墙长度、台帽宽度、肋板顶宽、肋板底宽，参照图例，自行拟定。

承台宽度：根据肋板底宽、桩的排数（一般两排）、桩的直径（一般1~2m）、桩的中距要求（≥2.5倍成孔直径（摩）、≥2.0倍成孔直径（柱））、边桩外缘到承台边缘的最小净距要求（见《桥规》或笔记），自行拟定。

1.3 横桥方向尺寸背墙及台帽的宽度、肋板厚度、肋板间距，参照图例，自行拟定。

承台长度：根据肋板间距与厚度、桩的排数（一般两排）、桩的直径、桩间中距要求、边桩外缘到承台边缘的最小净距要求，自行拟定。