一、课程设计（论文）的内容在学习桥梁基础工程等课程的基础上，根据给定基本资料（地质及水文资料，荷载）进行桥梁群桩基础的设计，初步掌握桥梁桩基础的设计与计算方法。

二、课程设计（论文）的要求与数据（一）基本资料 1 地质及水文资料河床土质为卵石土，粒径50-60mm 约占60%，20-30mm 约占30%，石质坚硬，孔隙大部分由砂填充密实， 卵石层深度达58.6m ； 地基比例系数4/120000m kN m =（密实卵石）； 地基承载力基本容许值[]01000a f kPa =； 桩周土摩阻力标准值kPa q ik 500=； 土的重度320.00/kN m γ= (未计浮力)；土内摩擦角40ϕ=。

地面(河床)标高69.50m ；一般冲刷线标高63.54m ；最大冲刷线标高60.85m ；承台底标高67.54m ；常水位标高69.80m ，如图1。

承台平面图如图2所示。

纵桥向断面 横桥向断面图1 桩基剖面图（单位：m ） 图2 单位：m2 作用效应上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向的荷载如下。

永久作用及一孔可变作用 (控制桩截面强度荷载) 时:∑N=40746kN∑(制动力及风力)=H kN358.60∑M=4617.30kN.m（竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩)永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载)时:∑N=46788.00kN3 承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5.6×2.0m，承台混凝土单位容重3γ=。

25.0/kN m4 桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径m=，以d2.1冲抓锥施工。

（二）主要设计依据规范1 公路桥涵地基及基础设计规范（JTG D63-2007 ）2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）三、课程设计（论文）应完成的工作设计满足要求的群桩基础，并形成图纸与计算文件。

计算文件包括以下内容：1.群桩结构分析（1）计算桩顶受力（2）计算沿桩长度方向弯矩，水平压应力，并画出相应分布图（3）桩顶纵向水平位移验算2. 桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图(横截面，立面)，进行桩截面强度校核3按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力4．承台验算验算项目：承台冲切承载力验算四、课程设计（论文）进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 中华人民共和国行业标准.公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007）.北京:人民交通出版社,2007[2] 中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）.北京:人民交通出版社，2004[3] 叶见曙.结构设计原理.北京:人民交通出版社,2007[4] 江祖铭等主编.墩台与基础.北京:民交通出版社,1994发出任务书日期： 2012 年 12 月 10日指导教师签名：吉小明计划完成日期： 2012 年 12 月14日基层教学单位责任人签章：设计计算1.承台底面中心的荷载计算：1.1 永久作用加一孔可变作用：∑=9.86.525（-40746）2⨯⨯⨯+=N42392.4N k10∑=NH k.35860∑=+⨯=⋅M N m4617.32358.605334.5 k1.2永久作用加二孔可变作用∑=26.59.82500（46788）.=N-⨯⨯+⨯N k1048434.4b2.1桩的计算宽度1由于m d 0.1≥，查表取得)1(1d k k b f +=， 已知m d h m L 6.6)12.1(3)1(3;21=+⨯=+==m h m L 36.36.66.06.0211=⨯=<=查表可得9.0=f k ，由n=2可得6.02=b ，故取11226.0)1(h L b b k -+=802.06.626.0)6.01(6.06.0)1(1122=⨯-+=-+=h L b b k所以m d k k b f 59.1)2.11(802.09.0)1(1=+⨯⨯=+=3.2桩-土变形系数α先拟定桩身混凝土强度为C30，经查表可得27/100.3m kN E c ⨯=2727/104.2/100.38.08.0m kN m kN E E c ⨯=⨯⨯==444102.0642.114.364m d I =⨯==π，600.0102.0104.259.11200005751=⨯⨯⨯==EI mb α 桩在最大冲刷线以下深度为m h 31.11=,其计算长度为5.279.631.11600.0>=⨯==-h h α，故按弹性桩计算 3.3 桩顶刚度系数1ρ、2ρ、3ρ、4ρ植的计算m l o 69.6=，m h 31.11=，查表可得，钻孔时取21=ζ 222130.142.114.34m d A =⨯==π36/10357.131.11120000m kN h m l o o ⨯=⨯==经查表可知当为摩擦桩时，O A 取2)4tan 2(-+ϕπh d 和42S π的较小值22217.21)440tan 31.1122.1(14.3)4tan 2(m h d A o =⨯+⨯=+=-ϕπ，22204.842.314.34m S A o =⨯==π，故取204.8m A O =，所以EI A l EA h l o o 747.01083.104.810357.11104.2130.131.112169.61116671=⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯+=++=ζρ已知479.631.11600.0>=⨯==-h h α，故取4=-h ，m l l o o 01.4600.069.6=⨯==-α由上述-h 和-o l 可以查得67433.0,17312.0,05989.0===m m Q x x ϕEI EI EIx Q 0129.005989.0600.0332=⨯==αρEI EI EIx m 0623.017312.0600.0223=⨯==αρ EI EI EI m 4046..067433.0600.04=⨯==ϕαρ3.4计算承台底面原点O 处位移0a 、0b 、0β（单孔活载+恒载+制动力等）EIEI n N b o 37.9458747.064.423921=⨯==ρ ∑==⨯⨯+⨯=+ni i EI EI EI x n 1221490.136.16747.04046.06ρρEI EI n 0774.00129.062=⨯=ρ EI EI n 3738.00623.063=⨯=ρ222232)(13973.0)0623.0(6EI EI n =⨯=ρEI EI EI EI EI n x n n Mn H x n a ni i ni i o 71.7454)(13973.0)(90.130774.05.53343738.060.35890.13)()(221232214231214=-⨯⨯+⨯=-+++=∑∑==ρρρρρρρEI EI EI EI EI n x n n H n M n ni i o 25.584)(13973.0)(90.130774.06.3583738.05.53340774.0)(222321214232=-⨯⨯+⨯=-++=∑=ρρρρρρβ 3.5 计算作用在每根桩顶上作用力i P 、i Q 、i M竖向力：kN kN EIEI EI x b P o i o i 12.636770.7763{)25.5846.137.9458(747.0)(1=⨯±⨯=+=βρ 水平力：kN EIEI EI EI a Q o o i 77.5925.5840623.071.74540129.032=⨯-⨯=-=βρρ弯矩：m kN EIEI EI EI a M o o i ⋅-=⨯-⨯=-=04.22871.74540623.025.5844046.034ρβρ 校核：∑=≈=⨯=kN H kN nQ i 60.35862.35877.596∑∑=⋅=≈=-⨯+⨯-⨯=+ni ii mkN M nMP x 1150.533434.5335)04.228(66.1)12.636770.7763(3∑∑==≈=+⨯=ni i kN N kN P 14.4239246.42392)12.636770.7763(33.6 计算最大冲刷线处桩身弯矩0M ，水平力0Q ，及轴向力0Pm kN l Q M M o i i o ⋅=⨯+-=+=82.17169.677.5904.228kNQ o 77.59=kN p O 14.78771569.62.1470.77632=⨯⨯⨯+=π3.7 最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算： 3.7.1桩身最大弯矩处及最大弯矩的计算： 由=z Q 得72.177.5982.171600.0=⨯==ooq Q M l α，72.1=q C 及0.4=-h 查表可得813.0max =-z ，故m z mxx 36.1600.0813.0== 由813.0max =z 及0.4=-h 查附表可得302.1=M K ,mkN m kN M ⋅=⋅⨯=71.22382.171302.1max3.7.2 最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算： 采用无量钢法计算，由5.279.6>=-h ，所以用摩擦桩公式计算)(,21x o x o zx m o m oz B M A Q b zB M A Q M αασα+=+=-，其中mkN M o ⋅=82.171，kNQ o 77.59=。

经查相关附表可得m A 、m B 、x A 、xB ，计算结果如下；z 00.000.00000 1.00000 2.44066 1.62100171.820.000.10.170.099600.99974 2.27873 1.45094181.7010.780.20.330.196960.99806 2.11779 1.29088191.1119.600.30.500.290100.99382 1.95881 1.14079199.6626.570.40.670.377390.98617 1.80273 1.00064207.0431.840.50.830.457520.97458 1.650420.87036213.0335.540.6 1.000.529380.95861 1.502680.74981217.4437.840.7 1.170.592280.93817 1.360240.63885220.2038.870.8 1.330.645610.91324 1.223700.53727221.2338.800.9 1.500.689260.88407 1.093610.44481220.5637.771 1.670.723050.850890.970410.36119218.2335.941.1 1.830.747140.814100.854410.28606214.3133.441.2 2.000.761830.774150.745880.21908208.9130.421.3 2.170.767610.731610.644980.15985202.1727.001.4 2.330.764980.686940.551750.10793194.2323.301.5 2.500.754660.640810.466140.06288185.2819.441.6 2.670.737340.593730.388100.02422175.4715.511.7 2.830.713810.546250.31741-0.00847164.9611.611.8 3.000.684880.498890.25386-0.03572153.947.811.9 3.170.651390.452190.19717-0.05798142.58 4.162 3.330.614130.406580.14696-0.07572131.040.742.2 3.670.531600.320250.06461-0.09440107.98-4.872.4 4.000.443340.242620.00348-0.1103085.85-10.112.6 4.330.354580.17546-0.03986-0.1113665.47-13.602.8 4.670.269960.11979-0.06902-0.1054447.47-15.843 5.000.193050.07595-0.08741-0.0947132.28-16.973.5 5.830.050810.01354-0.10495-0.056987.39-16.0446.670.000050.00009-0.10788-0.014870.02-12.05zαmA mB xA xB zM zxσ由上表数据可画出桩身弯矩图和桩身水平压应力分布图3.8 桩顶纵向水平位移验算：桩在最大冲刷线处水平位移0x 和转角0ϕ的计算：由0.4=-h 和0=-z 查附表可得44066.2=x A ，62100.1-=ϕA ，62100.1=x B ,75058.1-=ϕBmm mm m B EI M A EI Q x Xx o 6592.010592.0102.01040.2600.062100.182.171102.01040.2600.044066.277.593727323<=⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=+=-αα 符合规范要求。