某高速公路大桥的桥墩基础一、基本任务1、在完成专业技术《基础工程》等课程学习的基础上，要求对歌类建筑物的浅基础设计、桩基设计、地基设计、软弱地基处理等方面的计算知识能融会贯通、灵活掌握合理的、正确地应用于具体工程的实际，独立的完成基础方案选取及其所要求的设计、校核的计算内容，以达到培养解决工程实际问题核分析问题的能力。

2、对于所给的具体资料能够准确阅读、系统掌握、正确处理、灵活应变。

3、提供完整的计算资料处理、计算过程计算结果说明书核必要的制图。

二、目的通过所给的某高速公路上的**大桥的桥墩和桥台的基础设计（计算与校核），巩固所学专业相关课程的基本知识，熟悉和完成设计的各个环节，通过合理的技术方案选取，施工设计准确的计算过程的训练，以提高实际工作的能力。

三、设计荷载计算校核依据基础地面以上的荷载计算按以下数据1、设计荷载汽车Ⅰ级，确定桥面荷载。

2、桥面结构3、桥面采用双向行车分离结构。

具体不支持存参照附图，详细尺寸结构可以简化，计算桥面自重参考尺寸：桥长18孔×30米，包括桥台耳长546.96米。

桥面梁采用4孔一联、两个54孔一联。

4孔一联的预应力混凝土简支梁。

梁截面T型梁,横截面每半边布置5片梁，主梁间距2.6米；等高度梁，梁高1.9米，每个4.86米设横隔梁一道。

具体尺寸可以拟定自重自由假定简化计算。

4、墩、台基础混凝土为25级。

墩、台自重的计算可以考虑双柱式，整体式任选。

混凝土25KN m容重35、钢材Ⅰ、Ⅱ级。

四、工程地址情况基本情况表述如下：桥位处于河谷“U”字形地域，具有较强的侧向侵蚀作用，因水库的拦蓄作用，河漫滩出现谷坡一般高于河底2－4米，成细波沿桥轴线锯齿状分布。

KN m，C＝0 KPa ϕ＝28o;路基土平均容重19.03地基土层计算依据处理可选方案：1、具体选定位置时可参考附图中地层示意图自选。

除表土外，典型土层可以分三层：KN m,TK＝200Kpa;中密。

⑴中（细、粗）7砂混卵石层，厚度0.7－6.1米，容重18.53KN m，fk=300Kpa,C=80Kpa, ϕ＝28o⑵亚黏土层，厚度7.4－16.1米，容重19.03KN m，fk=350Kpa,C=0Kpa, ϕ＝32o。

中密。

⑶砂砾层，厚度6.0米以上，容重18.532、简化可选地基参考土层见任务书计算书1、桥墩及上部荷载计算沥青层取9cm 面层，重度213m kn ；混凝土垫层取15cm ，重度253m kn 桥面自重： 0.09×13×30×21+0.15×13×25×30=2199.6 KN截面T 形梁自重(5片梁)： 5×（0.3×2.6＋（1.9－0.3）×0.4）×30×25=2199.6 KN 墩帽自重：1.5×13×2×25＝975 KN桥墩自重（2根）：2×π×(0.7×0.7)×25×12＝923.6 KN总自重： G =5325+2199.6+975+923.6=9423.2 KN汽车荷载作用在地表的特征值为：竖向力：k F ＝9423.2+8000=20446 KN水平力：H=1200 KN弯矩：M ＝1000KN m ⋅2、桩基持力层、桩型和承台埋深选择第4层土——碎石土层是理想的持力层。

桩尖进入持力层深度为一米，工程桩的入土深度为22.1米。

考虑到承台深度，取为1.5米，承台埋深2.1米，故桩基的有效桩长为20米。

选取打入桩，桩的截面尺寸为500mm ×500mm 。

3、确定单桩竖向承载力单桩承载力特征值为：a R =pa p p sia i q A u q l +∑=8700×0.5×0.5+4×0.5×(36×2.2×0.8+3×83+15.9×1.1×84)=5738 KN4、桩的数量及平面布置考虑到承台与地表的距离为2.1-1.5=0.6m ，则总的竖向力为：k F =17423.2+0.6×π×0.7×0.7×25×2=17423.2+46.2=17469.4 KN桩数：n=1.65k F /Ra=1.65×17469.4/5738=5.02，故暂取为6根。

5、初选承台尺寸取承台长边：a=2×5+2×1=12m承台短边：b=2×1.5+2×1=5m暂取承台埋深为2.1m ，承台高为1.5m ，桩顶伸入承台50mm ，钢筋保护层70mm ，则承台有效高度为：0h =1.5-0.07=1.43m=1430mm 。

6、计算桩顶荷载取作用于桩顶的水平力K H =1200 KN ；弯矩为K M =1200×2.1+1000=2520+1200=3720KN m ⋅。

取承台及以上土的平均重度为：320G KN m γ=。

则承台自重为：K G = G γAD=20×12×5×2.1=2520 KN基础总重为：K G +k F =2520+17469.4=19989.4 KN（1）桩顶平均竖向力作用下：+ nk k k G F Q ==19989.4/6=3331.5 KN<a R =5738 KN 偏心竖向力作用下： maxmax min 2()k K K k K i M H h x Q Q x +=±∑=2(37201200 1.5)53331.545+⨯⨯±⨯=3331.5± 276=3607.51.253055.50R a <⎧⎪⎨>⎪⎩(2) 单桩水平承载力设计值：1k H =1200/6=200 KN 用m 值法求水平承载力特征值Ha R ：m ＝644.5 2.218.92018.410m 21.1N ⨯+⨯⨯＝ 桩的计算宽度0b ＝1.5b ＋0.5＝1.5×0.5+0.5＝1.25mEI ＝0.85c 0E I =0.85×4980.53310 1.461012⨯⨯⨯＝2m N ⋅ 桩的变形系数50EI mb =α=单桩水平承载力特征值3Ha oaEI R χαχν= (配筋大于0.65％) oa χ———桩顶允许水平位移（配筋大于0.65％的的灌注桩且位移敏感取6mm ）EI ———桩身抗湾刚度，对于混凝土桩EI=0.85C O E I ,对于圆形截面2o O I W d =χν χν———桩顶水平位移系数（桩的换算埋深h α>4.0 取χν＝0.940）380.69 1.46100.060.94Ha R ⨯⨯=⨯ =3061.4 KN相应于荷载效应基本组合时作用于桩底的荷载设计值为：F=1.35k F =1.35×17469.4=23583.7 KNM=1.35k M =1.35×3720=5022 KN m ⋅H=1.35k H =1.35×1200=1620 KN扣除承台和其填土自重后单桩的桩顶竖向力设计值： N= 23583.76=3930.6 KN ()()maxmax min 2250221620 1.554303.23930.63930.6372.6453558i M Hh x KN N N x KN++⨯⨯⎧=±=±=±=⎨⨯⎩∑7、承台受冲切承载力计算（1）柱边冲切冲切力：F l =F －i N ∑= 23583.711791.92= KN 受冲切承载力截面高度影响系数hp β＝0.958 冲垮比和冲切系数计算： ①0 2.551.43x λ=＝1.783 0x β＝0.840.4241.7830.2+＝ 00.551.43y λ=＝0.385 0yβ＝0.840.3850.2+＝1.436 ()()20oy b a h a f h ox c y c ox hp t oβββ⎡⎤+++⎢⎥⎣⎦ =2×()()0.424 1.40.55 1.436 1.4 2.550.9581230 1.43⨯++⨯+⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦=21902>F l②00.551.43x λ=＝0.385 0x β＝0.84 1.4360.3850.2+＝ 00.551.43y λ=＝0.3850y β＝0.840.3850.2+＝1.436()()20oy b a h a f h ox c y c ox hp t oβββ⎡⎤+++⎢⎥⎣⎦ =2×()()1.436 1.40.55 1.436 1.40.550.9581230 1.43⨯++⨯+⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦=18873.6>F l(2)角桩向上冲切：1c =1.25 m ，2c =1.25 m ，1x a =0.8-0.25=0.55 m ，1y a =0.8-0.25=0.55 m.10.551.43x λ=＝0.385，10.551.43y λ=＝0.385. 1x β＝0.560.9570.3850.2+＝， 1y β＝0.560.9570.3850.2+＝. ()()12212111y C a C a f h x y x hp t oβββ⎡⎤+++⎢⎥⎣⎦ ＝()()0.957 1.250.5520.957 1.250.5520.9581230 1.43⨯++⨯+⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦＝4918.3>max N以上验算满足要求 8、承台受弯承载力计算x i i M N y =∑=3×3930.6×（0.8-0.25）=6485.5 KN.m00.9x s y M A f h =＝66485.5100.93001430⨯⨯⨯=16797.5 2mm 选用40φ25 219636s A mm =沿平行与Y 轴方向均匀布置1y i i M N x =∑ ＝2×3930.6×（0.8-0.25）＝4323.7 KN.m100.9ys y M A f h ==74323.7100.93001430⨯⨯⨯=11198.4 2mm 选用30φ16 2111403s A mm = 沿平行与X 轴方向均匀布置 2y i i M N x =∑ ＝2 ×3930.6×（4.2-1.4-0.25）=20046 KN.m200.9ys y M A f h ==620046100.93001430⨯⨯⨯=51919.2 2mm 选用70φ32 2256301s A mm = 沿平行与X 轴方向均匀布置 按照构造配置钢筋网，详见基础平面和桩身设计图。