铁路桥墩桩基础设计学院：土木工程学院班级：姓名：学号：指导老师：基础工程课程设计任务书——铁路桥墩桩基础设计一、设计资料：1. 线路：双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道及双侧1.7m宽人行道，其重量为44.4kN/m。
2. 桥跨：等跨L=31.1m无碴桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m，梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。
轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09m。
3. 建筑材料：支承垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。
4. 地质及地下水位情况：土层平均容重γ＝20kN/m3，土层平均内摩擦角ϕ=28°。
地下水位标高：＋30.5。
5. 标高：梁顶标高+54.483m，墩底＋33.31m。
6. 风力：ω＝800Pa (桥上有车)。
7. 桥墩尺寸：如图1。
二、设计荷载：1. 承台底外力合计：双线、纵向、二孔重载：N=18629.07kN H=341.5kN M= 4671.75kN双线、纵向、一孔重载：N 17534.94kN，H=341.5kN，M=4762.57kN.m2. 墩顶外力：双线、纵向、一孔重载：H=253.44 kN，M＝893.16 kN.m。
三、设计要求：1、选定桩的类型和施工方法，确定桩的材料、桩长、桩数及桩的排列。
2、检算下列项目（1）单桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）；（2）群桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）；（3）墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）；（4）桩身截面配筋计算（双线、纵向、一孔重载）；（5）桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载）。
3、设计成果：（1）设计说明书和计算书一份（2）设计图纸（2号图，铅笔图）一张（3）电算结果四、附加说明：1、如布桩需要，可变更图1中承台尺寸；2、任务书中荷载系按图1尺寸进行计算的结果，如承台尺寸变更，应对其竖向荷载进行相应调整。
基础工程课程设计计算书——铁路桥墩桩基础设计一、确定基桩几何尺寸及桩数1、承台及桩身采用C25混凝土。
2、设计桩径取m d 0.1=，钻孔灌注桩；采用旋转式钻头。
3、考虑选择较硬土层作为桩端持力层，根据地质条件，将桩端定在粗砂层。
桩端全截面进入持力层的深度，对于砂土不宜小于 1.5d ，所以选择桩长40l m =，标高为-6.69m 处，桩端进入持力层深度为3.18m 。
4、确定桩数n ：[]Nn P μ=∑，其中，μ为经验系数，桥梁桩基采用1.3～1.8。
计算单桩容许承载力[]P ：[][]σA m l f U i i 021=P +∑其中：22785.04m d A ==π（A 按设计桩径计算），m U 299.3)05.00.1(=+⨯=π 钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数4.00=m由于10l d >，故[]()'02222436k d k d σσγγ=+-+查《铁路桥规》，地基基本承载力0400KPa σ=;深度修正系数25k =，'22 2.52k k ==，桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均。
32/7.104010)5.3031.3340(20)5.3031.33(m kN =⨯+-+⨯-=γ[]()()'02222436 400+510.741-36 2.510.71614k d k d KPaσσγγ=+-+=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 软塑砂粘土：m l kPa f 52.24511==，粉砂：22459.5f kPa l m ==，淤泥质砂粘土：m l kPa f 4.13033==，细砂：445523.4f kPa l m ==，粗砂：m l kPa f 18.38055==，∴单桩的轴向受压容许承载力：01[][]213.229(45 2.52459.530 1.45523.480 3.18)0.40.7856143622.922i i P U f l m A kPa σ=⨯+=⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=∑取 1.3μ=，则[]18629.071.57.713622.92N n P μ==⨯=，取n=8根。
二、承台尺寸及布桩1、承台尺寸采用图1中所示尺寸。
2、查《桥规》知，当1d m ≤时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于0.5d 且不得小于0.25m ，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于2.5d ，根据承台尺寸及以上布桩原则，取桩距为33d m =，桩的分布如下图所示：三、承台底面形心处位移计算 1、桩的计算宽度0b 和变形系数αkb k k b f 00= 其中，()00.9,1/2f k k d d ==+=桩间距114.51 3.50.60.63(1) 3.6L h d =-=<=⨯⋅+= ∴989.065.36.06.016.06.0111=⋅-+=⋅'-+'=h L b b k ，其中6.02='=b n 时， 因此，00.920.9891 1.8b m =⨯⨯⨯=44410.04916464d I m ππ⨯===查《铁路桥规》，桩身采用C25混凝土时73.0010h E KPa =⨯7640.80.8 3.0100.0491 1.1810/h a EI E I KP m ==⨯⨯⨯=⨯假定为弹性桩，承台底面下计算深度为()m d h m 1.4105.12)1(2=+⨯=+=，此深度内存在软塑砂粘土和粉砂需要换算m 值。
查表，取416000/m KN m =，m h 52.279.3031.331=-=；429000/m KN m =，，m h 58.152.21.42=-=。
()2211212242226000 2.529000(2 2.52 1.58) 1.587866.675/4.1m m h m h h h m KN m h ++⋅⨯+⨯⨯+⨯===故0.413α=== 0.4134016.48 2.5l m m α=⨯=>，是弹性桩，故假设成立。
2、单桩桩顶刚度的计算 公式：100011l l EA c A ρξ=++，其中5.0=ξ，00=l ，m l 41=，KN A E EA h 747103562.2411000.3⨯=⋅⨯⨯==π，30025000401000000c m l KN m ==⨯=，侧摩阻力以4ϕ扩散角至桩底平面得出半径28tan 0.540tan 5.411424R l d m ϕ=+=+⨯=，大于桩间距1.5m ，取03d m =， 2220037.06944d A m ππ⋅===610700111.00981000.540112.35621010000007.069KN m l l EA c A ρξ===⨯++⨯++⨯⨯0.4134016.52 4.0l m α=⨯=>查表得：484.1985.0064.1===M M H Y Y φ，，则：336420.413 1.1810 1.0648.84510H EIY KN m ρα==⨯⨯⨯=⨯⋅226530.413 1.18100.985 1.98310M EIY KN ρα==⨯⨯⨯=⨯6540.413 1.1810 1.4847.23210/M EI KN m rad ραϕ==⨯⨯⨯=⨯⋅2、承台刚度系数的计算 因为桩是对称布置，故6618 1.0098108.07810/bb n KN m γρ==⨯⨯=⨯45288.845107.07610aa n KN m γρ==⨯⨯=⨯⋅5638 1.98310 1.58610a a n KN ββγγρ==-=-⨯⨯=-⨯2256741 4.587.2321081009810 4.668102ii n x n KN m radββγρρ⎛⎫=+=⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⋅ ⎪⎝⎭∑ 由于是低承台桩基，故承台计算宽度m b B 2.1212.1110=+=+=承台处于耕地软塑砂粘土中，取46000/m KN m =，46000 2.5 1.510/h C m h KN m =⋅=⨯=⨯4'550242''660343'770 1.510 2.57.0761012.29.36410221.510 2.51.5861012.2 1.39510661.510 2.54.6681012.2 4.69210/1212h aaaa h a a a h C h B KN mC h B KNC h B KN m radβββββββγγγγγγγ⋅⨯⨯=+⨯=⨯+⨯=⨯⋅⋅⨯⨯==+=-⨯+⨯=-⨯⋅⨯⨯=+⋅=⨯+⨯=⨯⋅3、承台底面形心处位移计算双线、纵向、二孔重载：N=18629.07KN, H=341.5KN, M=4671.75KN •m()()3676''42'''25765'''''218629.07 2.306108.078104.69210341.5 1.395104671.755.369109.36410 4.69210 1.395109.364104671.75 1.3951bba aa a aa a aa a Nb m H M a m M H ββββββββββγγγγγγγγβγγγ--===⨯⨯⨯⨯--⨯⨯-===⨯-⨯⨯⨯--⨯⨯⨯--⨯-==-∑∑∑∑∑()()6425760341.5 1.155109.36410 4.69210 1.39510rad -⨯=⨯⨯⨯⨯--⨯双线、纵向、一孔重载：N=17534.94KN, H=341.5KN, M=4762.57kN •m()()3676''42'''25765'''''22.171108.078104.69210341.5 1.395104671.75175.399109.36410 4.69210 1.395109.364104671.75534.941.3951bba aa a aa a aa a Nb m H M a m M H ββββββββββγγγγγγγγβγγγ--===⨯⨯⨯⨯--⨯⨯-===⨯-⨯⨯⨯--⨯⨯⨯--⨯-==-∑∑∑∑∑()()6425760341.5 1.176109.36410 4.69210 1.39510rad -⨯=⨯⨯⨯⨯--⨯4、托盘底面水平位移'd δ 及转角'β计算假定墩帽、托盘和基础部分仅产生刚性转动，将墩身分为四部分，基本风荷载强度KPa 800=ω，桥上有车时风荷载强度采用ω8.0，纵向水平风力等于风荷载强度乘以受风面积。