基础工程课程设计-铁路桥梁高承台桩基础设计

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铁路桥梁高承台桩基础设计

、收集设计资料

某单线桥位于直线上，冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层，其容重丫=2000KN内摩擦角，=380，地基的基本承载力(T =900KPa局部冲刷线标高为

19.200m，0

承台底与水位线平齐，设计标高为26.800 m。采用钻孔灌注桩施工，桩基直径

为 1.0,1.8 m 。

4设计时，桩侧土极限摩阻力f=180K Pa，横向地基系数的比例系数m=80MN/。基桩混凝

7 土采用C30,其受压弹性模量E=2.65X10KPa h

、设计荷载

该桥墩由主力加附加力双孔活载控制桩基设计。

作用于承台底面的竖向力:N=2000KN水平力H=400KN力矩M=6900KN。

三、基桩选择

1. 基桩类型与尺寸

(1) 基桩类型——钻孔灌注桩

根据设计资料知: 考虑挤土效应和基桩的强度、刚度，选择灌注桩。而冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层，有含水层，不宜采用人工挖空桩，考虑经济因素，采用钻孔灌注桩。在桩位就地钻孔，成孔后将钢筋笼置入孔内灌注混凝土而成桩。(2)基桩尺寸一1.25 X( 7.6+12.4)

本设计中冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层，承载力高，可作为

持力层，从承台底面到局部冲刷线长度为 7.6m ,故上部桩长取7.6m ，总桩长不妨 取为为20m 桩地标高6.8m 处。

故基桩尺寸为：桩长取为20m 上部长度7.6m,下部长度为12.4m;桩径1.25m 。

(3) 混凝土等级

基桩采用C30混凝土，承台采用C25

2. 基桩数量

,N,n,,[p]

按双孔重载估算桩数 ：

式中：卩为经验系数，桥梁桩基采用1.3,1.8。

(1) 计算单桩容许承载力

1PUflmA,, ， , [][]ii02

,,222AA,d, ， 1.25,1.227m 式中： ——桩底面积，此处为 44

m,0.55 ——桩底支撑力折减系数，按规范 6.2.2-6 ，取 m00

fkPa,180 ——极限摩阻力， fii

式中 ： ——地基基本承载力， ,,900kPa,00

由铁路桥涵规范 4.1.3 ，取， kk,6222

,900， 6， 20， (4， 1.25,3) ， 6， 3， 20， 1.25,1590KPa

根据规范 4.2.2 ，主力加附加力时，可以把地基容许承载力提高 20%

2UUr, ， ,,(0.05)3.299 桩身截面周长， (按旋转锥计算 )

lm,12.4 土层厚度， lii

'[](43)6,,,,, , ， kdkd[], 桩底地基土的容许承载力，按公式

02222 '[](43)6,,,,, , ， kdkd 02222

,k,3 '[](43)6,,,,, , ， kdkd 02222

[,],1590

, 1.2,1908K Pa

1 PUfImA,, , , [][]ii02

1 , , 3.299 , 180, 12.4 , 0.55 , 0.785 , 1908,4505.463 2

(2)确定桩数n

N20000,n,u,1.3 , ,5.77 P4505.436 暂取n,6 ,验算后在做必要调整。

3. 基桩布置

根据铁路桥涵规范6.3.2，钻孔灌注桩的中心距不应小于 2.5倍成孔桩径；各类桩的承

台板边缘至最外一排桩的净距，当桩径时，不得小于，且不得小于

d,1m0.3d

据承台及以上布桩原则，基桩的布置图如下

0.5m。根

四、每根桩顶内力计算

1. 单桩的计算宽度 b0

形状换算系数 圆形截面， =0.9; Kf

d ，1K,,1.80 受力换算系数 d

桩间相互影响系数 L,4m,h,3(d ，1),3 ，(1.25 ，1),6.75m11

L,4m,0.6h1,4.05m 故， 1

L(1,b')(1,0.45)41K,b' ，,,0.45 ， ,,0.990.6h0.66.751

b,0.99 ，0.9 ，1.8 ，1.25,2.0m 单桩计算宽度 0

2. 桩的变形系数

，2.65，10，,1.625 ，10桩的抗弯刚度 : h64

可见，此桩按弹性桩计算。

3. 单桩桩顶刚度

(1) 轴向刚度系数 ,1

,,0.5 该桩为钻孔灌注桩，故。

77lmlm,,12.4,7.6 EA,1.227 ，2.65 ，10,3.25 ，100，

38由公式 D,d ，2，l ，tan,,1.25 ，2，12.4tan,5.4m 大于桩间中心距 4m ，

4 故， 取 D,4m

,,222 则， A,D, ，4,12.56m 0044

C,ml,80000 ，12.4,992000 00

116,, ,,1.98 ，10 1,l ，l7.6 ，0.5 ，12.4110 ，， 7992000，12.563.25 ，

10EACA00

4，1.25,76EI,0.8EI,0.8 mb80000，2055,,,,0.629 基础的变形系数 : 6EI1.625 ，10

桩的入土深度 : ,l,0.629 ，12.4,7.800m,2.5m

(2) 轴向刚度系数、、,,,324

,l,0.629 ，12.4,7.800,,l,0.629 ，7.6,4.780-57 计算，按式60

由表6-15 可知:丫,0.0414,Y,0.1358,,,0.5988 HMM

3364,,,EIY,0.629 ，1.625，10，0.0414,1.67 ，10KN/mH2

3364,,,EIY,0.629 ，1.625，10，0.1358,5.49 ，10KN/m M3

3365,,,EIY,0.629 ，1.625，10，0.5988,2.42 ，10KN/mH4

4. 承台刚度系数与承台底面形心处位移计算

按公式6-63 计算各反力和反力矩

67,,,n,6 ，1.98，10,1.188 ，1 0KN/mbb1

45,,,n,6 ，1.67，10,1.002 ，10KN/maa2 45,,,,,,n,,6 ，5.49，10,,3.294 ，10KN/m,,,,3

25627,,n, ，,nx,6 ，2.42，10，1.98，10，6，2,4.897 ，10KN/m,,,ii41

按公式6-62计算b, a, p

N200003, b,,,1.684 ，10m7,1.188，10bb

75,, H,M4.897 ，10，400，3.294，10，6900,,,,3, a,,,4.465 10m257521.002，10，4.897，10,(3.294 ，10),,,,aa,,,,

55,, M,H1.002 ，10，6900，3.294，10，400,,aa4,, ,,,1.715 10rad257521.002，10，4.897，10,(3.294 ，10),,,,aa,,,,

5. 桩顶内力计算

按公式6-64 计算。

分别以代入第一式，可以求得桩顶的最大和最小轴向力: x,2

Nmax401220000N,46,x,, =,,2 ，1.715，10，1.98，10=KN 1n62654Nmin

此外,

,34,44H,a,,,,,4.465 ，10，1.67，10,1.715 ，10，5.49，10,66.67KN i23

,,202.802KNm

校核: