铁路桥墩桩基础设计(中南大学)

铁路桥墩桩基础设计

学院：土木工程学院

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基础工程课程设计任务书

——铁路桥墩桩基础设计

一、设计资料：

1. 线路：双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道及双侧1.7m宽人行道，其重量为44.4kN/m。

2. 桥跨：等跨L=31.1m无碴桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m，梁高3m，梁宽1

3.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09m。

3. 建筑材料：支承垫石、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。

4. 地质及地下水位情况：

土层平均容重γ＝20kN/m3，土层平均摩擦角ϕ=28°。地下水位标高：＋30.5。

5. 标高：梁顶标高+54.483m，墩底＋33.31m。

6. 风力：ω＝800Pa (桥上有车)。

7. 桥墩尺寸：如图1。

二、设计荷载：

1. 承台底外力合计：

双线、纵向、二孔重载：

N=18629.07kN H=341.5kN M= 4671.75kN

双线、纵向、一孔重载：

N=17534.94kN，H=341.5kN，M=4762.57kN.m

2. 墩顶外力：

双线、纵向、一孔重载：

H=253.44 kN，M＝893.16 kN.m。

三、设计要求：

1、选定桩的类型和施工方法，确定桩的材料、桩长、桩数及桩的排列。

2、检算下列项目

（1）单桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）；

（2）群桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）；

（3）墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）；

（4）桩身截面配筋计算（双线、纵向、一孔重载）；

（5）桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载）。

3、设计成果：

（1）设计说明书和计算书一份

（2）设计图纸（2号图，铅笔图）一

（3）电算结果

四、附加说明：

1、如布桩需要，可变更图1中承台尺寸；

2、任务书中荷载系按图1尺寸进行计算的结果，如承台尺寸变更，应对其竖

向荷载进行相应调整。

基础工程课程设计计算书

——铁路桥墩桩基础设计

一、确定基桩几何尺寸及桩数

1、承台及桩身采用C25混凝土。

2、设计桩径取m d 0.1=，钻孔灌注桩；采用旋转式钻头。

3、考虑选择较硬土层作为桩端持力层，根据地质条件，将桩端定在粗砂层。桩端全截面进入持力层的深度，对于砂土不宜小于 1.5d ，所以选择桩长

40l m =，标高为-6.69m 处，桩端进入持力层深度为3.18m 。 4、确定桩数n ：[]

N

n P μ=

∑，其中，μ为经验系数，桥梁桩基采用1.3～1.8。

计算单桩容许承载力[]P ：[][]σA m l f U i i 02

1

=P +∑

其中：2

2785.04

m d A ==

π

（A 按设计桩径计算），m U 299.3)05.00.1(=+⨯=π 钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数4.00=m

由于10l d >，故[]()'02222436k d k d σσγγ=+-+

查《铁路桥规》，地基基本承载力0400KPa σ=;深度修正系数25k =，

'2

2 2.52

k k =

=，桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均。 32/7.1040

10

)5.3031.3340(20)5.3031.33(m kN =⨯+-+⨯-=

γ

[]()()'02222436 400+510.741-36 2.510.71614k d k d KPa

σσγγ=+-+=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 软塑砂粘土：m l kPa f 52.24511==，

粉砂：22459.5f kPa l m ==，

淤泥质砂粘土：m l kPa f 4.13033==，

细砂：445523.4f kPa l m ==，

粗砂：m l kPa f 18.38055==，

∴单桩的轴向受压容许承载力：

01

[][]

21

3.229(45 2.52459.530 1.45523.480 3.18)0.40.7856143622.922

i i P U f l m A kPa σ=⨯+=⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=∑取 1.3μ=，则[]

18629.071.57.713622.92N n P μ

==⨯=，取n=8根。 二、承台尺寸及布桩

1、承台尺寸采用图1中所示尺寸。

2、查《桥规》知，当1d m ≤时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于0.5d 且不得小于0.25m ，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于2.5d ，根据承台尺寸及以上布桩原则，取桩距为33d m =，桩的分布如下图所示：

三、承台底面形心处位移计算 1、桩的计算宽度0b 和变形系数α

kb k k b f 0

0= 其中，()0

0.9,1/2f k k d d ==+=

桩间距114.51 3.50.60.63(1) 3.6L h d =-=<=⨯⋅+= ∴989.06

5

.36.06.016.06.0111=⋅-+=⋅'-+

'=h L b b k ，其中6.02='=b n 时， 因此，00.920.9891 1.8b m =⨯⨯⨯=

4

4

410.049164

64

d I m ππ⨯=

=

=

查《铁路桥规》，桩身采用C25混凝土时73.0010h E KPa =⨯

7640.80.8 3.0100.0491 1.1810/h a EI E I KP m ==⨯⨯⨯=⨯

假定为弹性桩，承台底面下计算深度为()m d h m 1.4105.12)1(2=+⨯=+=，此深