铁路桩基设计

第一章设计说明书

1.1铁路桥墩桩基础设计中所依据规范有

《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB1002.5

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB1002.3-99

1.2铁路桥墩桩基础设计内容及步骤

（1）综合地层、荷载情况、使用要求、上部结构条件等确定桩基持力层；

（3）选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造；

（4）确定单桩承载力设计值；

（5）根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置；

（6）根据桩的平面布置，初步拟订承台的轮廓尺寸及承台底标高；

（7）单桩竖向承载力验算

（8）验算承台结构强度；

（9）群桩承载力验算；

（10）单桩桩身内力计算；

（11）绘制桩的平面、横断面布置图。

1.3设计方案

线路为双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道。桥跨31.1m，采用桩基础，墩下设八根桩，设计直径为1m，成孔直径为1.05m，钻孔灌注桩，用旋转式钻头，桩身采用C25混凝土，桩长31m，粗砂层为持力层，桩底标高为2.31m。地基容许承载力[σ]=803.6kPa，单桩轴向受压容许承载力[P]=3683.29KN，对于主力加附加力[P]乘以1.2的提高系数。

建筑材料：支撑垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。

1.4地质资料

墩柱下地层情况及主要物理力学指标如下： 地层号 岩层名称 标 高

厚度

基本 承载力 （kPa ）

容重 （kN/m 3

）

内摩擦角 （°） 1-1

耕地

36.79～36.29

0.5

60

18

10

1-2

粉砂（中密）

36.29～23.31

13.0

200

19.5

18

1-3

粗砂（中密）

23.31～

未揭穿

400

20.5

22

地下水位高程为-50m 。 地层分布情况见图1。

36.7936.29

23.31

粉 砂

33.31

粗 砂

比例 1：1000

图1 地质横断面示意图

1.5荷载资料

该墩柱与承台布置详见图2。

图2 桥墩及承台示意图（单位：cm）

承台底外力合计：

1、双线、纵向、二孔重载：

N=17800.07kN，H=341.5KN，M=4671.75kN.m;

2、双线、纵向、一孔重载：

N=17334.94kN，H=341.5kn，M=4762.57kN.m

1.6设计要求

1、选定桩的类型、施工方法、桩与承台的连接方式，设计满足工程要求的桩基础

2、检算项目

（1）单桩承载力（双线、纵向、二孔重载）；

（2）群桩承载力（双线、纵向、二孔重载）；

（3）单桩桩身内力（双线、纵向、一孔重载）；

（4）承台抗弯（双线、纵向、二孔重载）；

（5）桩对承台冲切（双线、纵向、二孔重载）；

（6）承台抗剪（双线、纵向、二孔重载）。

1.7设计成果

（1）设计说明书； （2）设计计算书；

（3）桩的平面及横断面布置图。

第二章 设计计算书

2.1确定桩地基持力层

根据已知条件确定桩基持力层为粗砂层 2.2选择桩材、确定桩的类型、外形尺寸和构造

1.桩身采用C25混凝土，采用钢筋混凝土桩，因土层中没有坚硬的岩石，故选择摩擦桩。成桩方法采用钻灌注桩，钻孔方式采用旋转式。

2.设计桩径为d 为1.00m 则成桩桩径1.00+0.05=1.05m 。

3.由于桩底要进入持力层的深度不小于 1.5d ，又粉砂层只有十米且需要承受的荷载比较大故选择桩长31m 。承台底的标高为33.31，桩底标高为2.31，桩进入持力层的深度为21m>1.5d=1.5m 。 2.3确定单桩承载力

][2

1

][0σA m l f U P i i ∑+⨯=

()1.000.05 3.299U d m ππ=⋅=⋅+=

22

πd 0.7854A m ==

d k d k d l 2'22206)34(][10γγσσ+-+=∴>

查《铁路桥规》得，地基的基本承载力σ0=400kpa 深度修正系数

,5.2,5'22==k k

32(33.3123.31)19.5(23.31 2.31)20.5

20.18/31

kN m γ-⨯+-⨯=

=

0222

2(43)6400520.18(4 1.03)6 2.520.18 1.0803.6k d k d kPa

σσγγ'=+-+=+⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯=

钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数：4.00=m 粉砂：m l kPa f 104011==， 粗砂：228021f kPa l m ==，

01

[][]

21

3.299(40108021)0.40.785803.62

3683.29i i P U f l m A kN

σ=⨯+=⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯=∑ 2.4初步确定桩的数量和平面布置

2.4.1确定桩的数量（按双孔重载）

1.217800.07

5.799[]

3683.29

N

n P μ⨯=

=

=∑

故暂时确定n=6

2.4.2布桩

由于当d ≥1m 时，最外一排柱至承台地板的边缘净距不得小于0.3d 且不得小于0.5m ，并且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于2.5倍孔桩径。故承台布桩为两排一排三桩，所需最小尺寸为

2.521711.22.51 4.57b d d m m h d d m

=⨯++=<=++=<

故承台尺寸满足要求。

注：最新版2017版规范改为d 取设计直径，而非成孔桩径了。 布桩示意图如下

采用主筋伸入式，桩伸入承台板内10cm ，具体配筋见后面详述。