河南理工大学基础工程课程设计计算书课题名称：“m”法弹性多排桩基础设计学生学号： 321407020422专业班级：道桥1204学生姓名：连帅龙指导教师：任连伟课题时间： 2015-7-1 至 2015-7-10课程设计任务书及指导书一、课题：“m”法弹性多排桩基础设计二、目的：通过“m”法弹性多排桩基础设计，能进一步了解桩基础的设计方法与步骤，能拟定设计方案，能进行基桩和承台以及群桩基础的强度、稳定性、变形验算。

三、要求：在10天时间内，完成《任务书》中的全部内容，构造合理，计算思路正确，计算结果准确。

参考书目：(1)《基础工程》（第四版）教材，王晓谋主编(2)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）要求；课程设计计算书一﹑设计资料1地质及水文资料河床地质为卵石，粒径50到60毫米，约占60%，20到30毫米约占30%。

石质坚硬，孔隙大部分由砂密实填充，卵石深度达到58.6米。

地基土水平方向抗力系数的比列系数m 120000=4/kN m ，地基容许承载力基本容许值[]0a f =1000kPa.桩侧摩阻力标准值400k q kPa =.土的重度320.000/kN m γ=土内摩擦40ϕ= 地面（河床）高程69.54m;一般冲刷线高程63.54m;局部冲刷线高程60.85m;承台底高程67.54m;常水位高程69.80m.如下图局部冲刷线 60.85一般冲刷线 63.54河床 69.54常水位 69.80二﹑荷载恒载加一孔荷载为82713595015N KN H KN M KN∑=∑=∑= 恒载加两孔荷载为9278N KN ∑= 三﹑持力层选择及桩型河床土质为卵石，卵石层深度达58.6m ，可作为较好的持力层。

初步选桩长17m ，桩直径1m ，拟定承台埋深为河床下2m 。

桩型选用方型钻孔灌注桩。

四﹑单桩承载力按《建筑地基基础设计规范》经验公式计算单桩承载力特征值： [])}3(]{[21R 322001a-++=∑=h K A m U lin i iγσλτ计算得到：[]a R]10)313(61000[418.065.0114.331.10400114.3212⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯==7291kN五﹑确定桩数和桩布置拟定6根桩，进行单桩承载力验算。

单桩布置图如下：计算桩顶荷载： 桩顶竖向力：92781546.3372916a F G P R n +===<= 2m a x 22.55015()y 2max 1546.332214.99 1.22.562a i Mk Hkh P P KN R y ⨯+=+=+=<⨯∑ =723.7KN>0 单桩水平力：1359606H H KN n === 此值小于估算的单桩水平承载力特征值（Ha R ≈100kN ），满足要求。

扣除承台和填土后桩顶竖向力设计值： 8271 1.351860.986F N KN n ⨯===()2max min 25015 1.35 1.353592()y 8271 1.35 2.5max 1860.981622.5622892.92829.04i Mk Hkh N P y KN KN⨯+⨯⨯+⨯⎛⎫=±=±⨯=± ⎪⎝⎭⨯==∑六﹑桩的内力及位移计算 （一）群桩计算： 1﹑桩的计算宽度1b ：mb h L ab b b k kd kd k k b j 38.1767.0)11(9.0767.065.16.04.06.01)1(9.011110=⨯+⨯==⨯+=⨯'-+'=+== 2﹑桩的变形系数α：15720.80.8 2.5510/h b mEIE E KN m α===⨯⨯ 440491.064m d I ==π-11557120000 1.380.6980.8 2.55100.0491mb m EI α⨯===⨯⨯⨯ 桩在最大冲刷线以下深度10.31m ，其计算长度则为：0.69810.317.20 2.5h h α==⨯=> 故按弹性桩计算。

3﹑桩顶刚度系数pp ρ﹑HH ρ﹑MH ρ﹑MM ρ值的计算： 000pp 11A C E A h l ⨯+⨯⨯+=ξρ220785.04,5.0,31.10,69.6m d A m h m l =====πξ630022012000010.31 1.23710/140(10.31tg )16.8824C m h kN m A m π==⨯=⨯=+⨯=按桩中心距计算面积，故取：22091.45.24m A =⨯=π6pp 7611.1110 1.1086.690.510.3110.7850.8 2.5510 1.23710 4.91EIρ==⨯=+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯已知参数:0.69810.317.204h h α==⨯=>（＞4），取用4； 00l 0.698 6.69 4.67l α==⨯= 查表得：0.04360Q χ= 0.14047m χ= 0.60846m ϕ=3HH 0.0148Q EIx EI ρα== 20.0684MH m EIx EI ρα== 0.425MM m EI EI ραϕ==4﹑计算承台地面远点O 初位移0a ﹑0b ﹑0β（单孔活载+恒载+制动力等）：0ppN 82711244.13b n 6 1.08EIEI ρ====⨯22n1i 2i pp HH n1i 2i pp 0n ）x n （n n ）x n (a MH MM MH MM MH ρρρρρρρ-+++=∑∑==n22pp i i 1n x 60.425 1.1086 1.2512.94MM EI EI EIρρ=+=⨯+⨯⨯=∑=0a 212.9435960.410450156835.7360.014612.66EI-0.1650()EI EI EI EI EI ⨯+⨯⨯=⨯⨯ HH 0222HH pp 1n 604.35()n MH nMM MH i i M n HEIn n x ρρβρρρρ=+==+-∑5﹑计算作用在每根桩顶上作用力i P ﹑i Q ﹑i M ： 竖向力：()pp i 001244.13604.35P 1.108EI 1.25EIEI i b ρχβ⎛⎫=±=±= ⎪⎝⎭ 2215.52kN 541.47kN水平力：HH 006835.73604.35a 0.0148EI 0.068459.83MH i Q EI kN EI EIρρβ=-=⨯-⨯= 弯矩：k 00604.356835.73M 0.4250.0684210.71MM MH a EI EI kN m EI EIρβρ=-=⨯-=-⋅校核：113(2215.52541.47)8270.9782713(2215.52541.47) 1.256(210.71)5013.43?5015?659.83358.98359nii ni i ii i nPkN N kNx P nM kN m M kN mnQ KN H KN===⨯+=≈=+=⨯-⨯+⨯-=≈==⨯===∑∑∑∑∑ 6﹑计算最大冲刷线出桩身出桩身弯矩0M ﹑水平力0Q 及轴力0P ： 0k 0M M (210.7159.83 6.69189.55i Q l kN m =+=-+⨯=⋅ 0Q 59.83kN =02215.520.785 6.69152294.29P kN =+⨯⨯= （二）单桩内力及位移计算 1﹑确定桩的计算宽度1b ：1(1)0.9(11) 1.38f b kK d m =+=⨯+= 2﹑计算桩的变形系数α： -11557120000 1.380..6980.8 2.55100.0491mb m EI α⨯===⨯⨯⨯ 其中440491.064m d I π=；61.1110EI =⨯最大冲刷线处的0P =2294.29kN,0M =189.55kN ·m ，0Q =59.83kN ； 3﹑计算最大冲刷线以下Z 处桩截面上的弯矩Z M :m m Z B M A Q M 00+=αzz αh αm A m Bm A Q αm B M 0 z M0 0 7.20 0 1 0 189.55 189.55 0.29 0.2 7.20 0.19696 0.9980616.88189.18206.06max max 233.34?Z 1.06M kN m m==x _12x_1zx b b B M A Q P ZZαα+=,其中x A 以及x B 值可以由附表1和附5查的，zx P 的值列于下表 Zz αh αx A x Bx _1b A Q ZαBM Z_12b αzx P0 7.20 2.44066 1.62100 0 0 00.57 0.4 7.20 0.37739 0.98617 32.32 186.93 219.25 0.86 0.6 7.20 0.52938 0.95861 45.38 181.70 227.08 1.15 0.8 7.20 0.64561 0.91324 55.34 173.10 228.44 1.43 1.0 7.20 0.72305 0.85089 61.98161.29223.270.29 0.2 7.20 2.11779 1.29088 16.41 17.27 33.68 0.57 0.4 7.20 1.80273 1.00064 21.82 26.78 48.600.86 0.6 7.20 1.50268 0.74981 32.09 30.11 60.201.15 0.8 7.20 1.22370 0.53727 29.62 28.76 58.38 1.43 1.0 7.20 0.97041 0.36119 29.36 24.17 53.531.72 1.2 7.20 0.74588 0.21908 27.08 17.59 44.672.01 1.4 7.20 0.55175 0.10793 23.37 10.11 33.482.58 1.8 7.20 0.25386 -0.03572 13.82 -4.30 9.523.15 2.2 7.20 0.06461 -0.099404.30 -14.63 -10.333.72 2.6 7.20 -0.03986 -0.11136 -3.14 -19.37 -22.514.30 3.0 7.20 -0.08741 -0.9471 -7.69 -19.01 -26.75.01 3.5 7.20 -0.10495 -0.05698 -11.12 -13.35 -24.47 5.73 4.0 7.20 -0.10788 -0.01487 -12.70 -3.96 -16.66水平应力P图如下：桩顶纵向水平位移验算：00013230,7.422.44066, 2.44066, 1.75058, 1.7505859.83189.552.44066 1.750580.9050.6980.698x x x xZ h mA AB B Q M x A B mm EI EI EI EIϕϕαα=======+=⨯+⨯=00123259.83189.55(2.44066)(1.75058)0.775100.6980.698Q M A B EI EIrad EI EIϕϕϕαα-=+=⨯+⨯=⨯所以，桩顶纵向水平位移符合要求。