某桥桥墩桩基础设计计算课程设计华东交通大学基础工程计算书及图纸题目名称某桥桥墩桩基础设计计算院（系）软件学院专业软件+道路与铁道工程班级软件+道铁姓名王恋2011年6 月20 日至2011 年 6 月24 日共1 周指导教师: 耿大新教研室主任: 李明华目录基础工程课程设计任务 2 基础工程课程设计计算书 4 基础工程课程设计图纸 9 基础工程课程设计参考文献 10 基础工程课程设计附件 10=⊱1.基础工程课程设计任务设计题目：某桥桥墩(台)桩基础设计计算设计资料：某桥梁上部构造采用预应力箱梁。

标准跨径32m，梁长31.9m，计算跨径31.5m，桥面宽13m，墩上纵向设两排橡胶支座，桥墩采用圆端形实心墩，平面尺寸形式如图1所示，墩高12m，计算墩顶变形时，不考虑墩身的挠曲。

下部结构采用钻孔灌注桩基础。

图1 桥墩示意图1、水文地质条件：河面常水位标高25.000m，河床标高为22.000m，一般冲刷线标高20.000m，最大冲刷线标高18.000m 处，一般冲刷线以下的地质情况如下表1：表1-1 地质情况表序号名称层厚土层描述天然重度γ比例系数m推荐容许承载力[σ]极限摩阻力τi1淤泥质土2.5m软塑16.2kN/m34MN/m450kPa20kPa2粉质粘土3.6m灰黄色，可塑18.1kN/m314MN/m4100kPa45kPa3细砂2.8m灰色，中密18.8kN/m325MN/m4160kPa60kPa4粉砂3.7m灰色，中密18.5kN/m316MN/m4220kPa50kPa5碎石>50m黄色，密实20.0kN/m380MN/m4450kPa200kPa2、设计荷载(未考虑荷载分项系数)：（1）恒载桥面自重：N1=1500kN+6×20kN=1620kN；箱梁自重：N2=6000kN+6×40kN=6240kN；桥墩自重：N3=3875kN；（2）活载一跨活载反力：N4=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3 kN·m；两跨活载反力：N5=5030.04kN+6×50kN=5330.4kN；（3）水平力制动力：H1=30.0kN，对承台顶力矩6.5m；风力：H2=2.7 kN，对承台顶力矩4.75m3、主要材料承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m3、γ′=15kN/m3(浮容重)。

桩基采用C30混凝土，HRB400级钢筋；4、其它参数结构重要性系数γso=1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4设计内容及要求(1) 根据墩身尺寸及地质情况拟定承台平面尺寸及埋深，拟定桩径、桩数及桩的平面布置；(1) 确定桩长及单桩竖向承载力；(2) 计算桩顶及最大冲刷线处的荷载(3) 桩顶纵向水平位移验算(4) 桩身截面配筋计算(5) 承台结构设计及验算(6) 桩及承台施工图设计：包括基础一般构造图、桩身配筋图、承台配筋图和必要的施工说明⊱2.基础工程课程设计计算书一．确定承台的几何尺寸和桩的桩数、桩长、单桩承载力以及桩的平面布置1．承台及桩身采用C30混凝土。

承台设计简图如图2，承台恒载N=5×8×2×25=2000kN 。

可知承台底面的竖向荷载N （两跨活载时）=1620+6240+3875+2000+5330.4=19065.4kN 。

2．设计桩径取m d 0.1=，钻孔灌注桩；钻孔机具为Φ100cm 旋转钻机。

桩数n 设计为6个，μ为经验系数，取1.1。

当m d 1≥时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于d 3.0且不得小于0.5m ，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于d 3，根据承台尺寸及以上布桩原则，承台底面桩的平面布置简图如图2。

可计算的单桩的竖向承载力[]a R =1.1×64.19065=3177.6kN 。

图2 承台及承台底面桩平面布置图3．确定桩长l 。

根据地质条件，将桩端定在碎石层。

桩端全截面进入持力层的深度取a m 。

可知[]rp ii q A l q U +∑21=R a。

其中：22785.04m dA ==π（A按设计桩径计算），m U 299.3)05.00.1(=+⨯=π（U 按成孔桩径计算，旋转钻成孔桩径比设计桩径增大30～50mm ，取50mm ），iq 为钻孔灌注桩极限摩阻力，由表1-1可查得。

碎石KPaqr450=。

可反算出桩端全截面将纳入吃里程的深度a ，计算过程如下：[]21=aR ×3.299×(20×2.5+45×3.6+60×2.8+50×3.7+200×a)+0.785×450kN 6.3177= 解得a=7m 。

则桩长l=12.6+7=19.6m,可取20m 。

二．计算桩顶及局部冲刷线处的荷载1．桩的计算宽度1b 和变形系数α。

由)1(1+=d kk b f，对于圆截面桩：9.0=fk，取md h 6)1(31=+=，与水平力作用方向相互平行的平面内桩间净距为：m h m L 6.36.0311=>=，取0.1=k 。

计算得()m b 8.1119.00.11=+⨯⨯=又由4440491.064164m d I =⨯=⋅=ππ。

由C30混凝土PaE c 71000.3⨯=，可得其受挠刚度467/101781.10491.01000.38.08.0m kN I E EI h ⨯=⨯⨯⨯==。

假定为弹性桩，承台底面下深度为()md h m 1.4105.12)1(2=+⨯=+=内的土种，由表1-1可知为淤泥质土和粉质粘土，由表1-1，取41/4000m KN m =，42/14000m KN m =；且m h 2.11=，mh 9.22.11.42=-=；由等效面积法换算地基系数m 得()42222212211/37.134131.49.2)9.22.12(140002.140002m kN h h h h m h m m m =⨯+⨯⨯+⨯=⋅++=则基础变形系数：4577.0101781.18.137.134135651=⨯⨯==EI mb α桩的换算入土深度：m m l 5.21.9204577.0>=⨯=α，假设成立，按弹性桩计算。

2．计算桩顶刚度系数MMMH HH PPρρρρ和、、。

设计桩为钻孔灌注桩，所以5.0=ξ，且ml 20=，ml 20=。

KNA E EA h 747103562.2411000.3⨯=⋅⨯⨯==π。

由上知437.13413m kN m=。

3500106.22037.13413m KN l m c ⨯=⨯==mm l d d 4911.5428tan 2021428tan 20>=⨯⨯+=+=，取md40=22200566.12444m d A =⋅==ππ。

mkN A c EA l l PP 65700010011.1566.12106.21103562.2205.02111⨯=⨯⨯+⨯⨯+=++=ξρ=0.686EI 。

4577.000==l l α×2=0.9154，ml l 0.4827.164141043.0>=⨯==α，取4m 。

查《基础工程》表6-15得：21858.160746.043157.0===M M Q x x ϕ，，。

则：EIEI EIx Q HH0413.043157.04577.033=⨯⨯==αρEIEI EIx M MH 1272.060746.04577.022=⨯⨯==αρEIEI EI M MM 5577.021858.14577.0=⨯⨯==ϕαρ3.承台底面形心处位移0β、、c a （两跨活载+恒载+制动力等）双线、纵向、二孔活载下：N=19065.4kN ，H=30.0kN ，M=3334.3kN•m 。

可计算得，∑=+ni iPP MM x n 12ρρ=6×0.5577EI+0.686EI×6×1.25×1.25=9.78EI,HHn ρ=6×0.0413EI=0.2418EI，MHn ρ=6×0.1272EI=0.7632EI ，22MHn ρ=0.582（EI ）2。

可计算得EIEI EI EI n x n n Hn M n EI EI EI EI EI EI n x n n Mn H x n a EI EI n N c MHni i PP MM HH MH HH MHni i PP MM HH MH ni i PP MMPP 02.465)(783.1307632.03.33342418.0)(78.1591)(582.078.92418.03.33347632.03078.9)()(2.4729686.064.190652221202221212'00=⨯+⨯=-++==-⨯⨯+⨯=-+++==⨯==∑∑∑∑===ρρρρρρβρρρρρρρρ4.计算作用在每根桩顶上的作用力iiM Q P 、、i。

竖向力)02.46525.12.4729(686.0)(0EIEI EI x c P i PP i ⨯±=+=βρ=3642.99 2845.48kN水平力kN EIEI EI EI a Q MH HH i 58.602.4651272.078.15910413.000=-⨯=-=βρρ弯矩kN EIEI EI EI a M MH MM i 87.5678.15911272.002.4655577.000=⨯-⨯=-=ρβρ5.计算局部冲刷线处桩身水平力、轴向力和弯矩0M Q P 、、。

kN l Q M M i i 03.70258.687.5600=⨯+=+=kNP kNQ 24.3682252785.099.364258.600=⨯⨯+==三．桩顶水平位移计算计算桩在局部冲刷线处水平位移0x 和转角ϕ。

由z=0，查表得751.1621.1621.1441.2-=-===ϕϕB A B A x x ，，，，所以计算得：mB EI M A EI Q x x x 0006.0621.1101781.12094.003.70441.2101781.10959.058.66620300=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=ααradB EI M A EI Q 00026.0)751.1(101781.14577.058.6)621.1(101781.12094.07.35660200-=-⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯=+=ϕϕααϕ四．桩身截面配筋计算1.计算桩身最大弯矩及位置 由0=zQ 得，871.458.603.704577.00=⨯==Q M CQα。