铁路桥梁高承台桩基础设计书

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铁路桥梁高承台桩基础设计书

一、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γ=2000KN ,内摩擦角ϕ=38º,地基的基本承载力σ0=900KPa 。局部冲刷线标高为19.200m ,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 。

设计时,桩侧土极限摩阻力f=180KPa ,横向地基系数的比例系数m=80MN/m 4

。基桩混凝

土采用C30,其受压弹性模量E h =2.65×107

KPa 。

二、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=6900KNm 。

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—1.25×(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

按双孔重载估算桩数 :

式中:µ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

01

[][]2

i i P U f l m A σ=∑+

式中: A ——桩底面积,此处为222227.125.14

4

m d A =⨯=

=

π

π

0m ——桩底支撑力折减系数,按规范6.2.2-6,取00.55m =

]

[p N

n ∑⋅

U ——桩身截面周长,2

(0.05) 3.299U r π=+=(按旋转锥计算) i f ——极限摩阻力,180i f kPa = i l ——土层厚度,12.4i l m =

[]σ——'

02222[](43)6k d k d σσγγ=+-+桩底地基土的容许承载力,按公式

'02222[](43)6k d k d σσγγ=+-+

式中:0σ——地基基本承载力,kPa 9000=σ

2k ——由铁路桥涵规范4.1.3,取26k =,23k '=

'

02222[](43)6k d k d σσγγ=+-+

KPa 159025.12036)325.14(206900=⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯+=

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%

KPa 19082.11590][=⨯=σ

01

[][]2i i P U f l m A σ=∑+ 463

.45051908785.055.04.12180299.32

1

=⨯⨯+⨯⨯⨯= (2)

确定桩数n

77.5436

.4505200003.1=⨯=∑=P N

u

n 暂取6n =,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m d 1≥时,不得小于d 3.0,且不得小于0.5m 。根据承台及以上布桩原则,基桩的布置图如下:

四、每

根桩顶内

图1 基桩布置

力计算

1.单桩的计算宽度b 0

形状换算系数 圆形截面,f K =0.9; 受力换算系数

8

.11

0=+=

d

d K 桩间相互影响系数 m d h m L 75.6)125.1(3)1(3,411=+⨯=+== 故,m h m L 05.416.041=<=

99.075.646.0)45.01(45.06.0)'1('11=⋅-+=⋅-+

=h L b b K

单桩计算宽度 m b 0.225.18.19.099.00=⨯⨯⨯= 2.桩的变形系数

桩的抗弯刚度:64

7

10625.164

25.11065.28.08.0⨯=⨯⨯

⨯⨯==πI E EI h

基础的变形系数:629.010

625.128000056

5

0=⨯⨯==EI mb α 桩的入土深度:m m l 5.2800.74.12629.0>=⨯=α 可见,此桩按弹性桩计算。

3.单桩桩顶刚度

(1)轴向刚度系数1ρ

该桩为钻孔灌注桩,故5.0=ξ。 012.4,7.6l m l m

==,

7

71025.31065.2227.1⨯=⨯⨯=EA

由公式m l d D 4.54

38

tan 4.12225.1tan 2=⨯+=⨯⨯+=φ大于桩间中心距4m , 故, 取m D 4= 则,222

0056.1244

4

m D A =⨯=

=

π

π

9920004.128000000=⨯==l m C

67

0011098.156.129920001

1025.34.125.06.71

1

1⨯=⨯+

⨯⨯+=

++=

A C EA l l ξρ

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