基础工程课程设计一．设计题目：某桥桥墩桩基础设计计算二．设计资料：某桥梁上部构造采用预应力箱梁。

标准跨径30m，梁长29.9m，计算跨径29.5m，桥面宽13m（10+2×1.5），墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动，下部结构为桩柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。

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：（1）地质情况c（城轨）：2、标准荷载：（1）恒载桥面自重：N1=1500kN+8×10kN=1580KN；箱梁自重：N2=5000kN+8×50Kn=5400KN；墩帽自重：N3=800kN；桥墩自重：N4=975kN；扣除浮重：10*2*3*2.5=150KN（2）活载一跨活载反力：N5=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3 kN·m；两跨活载反力：N6=5030.04kN+8×100kN；（3）水平力制动力：H1=300kN，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，HRB335级钢筋；4、墩身、承台及桩的尺寸墩身采用C30混凝土，尺寸：长×宽×高=3×2×6.5m 3。

承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m 2，厚度初定2.5m ，承台底标高20.000m 。

拟采用4根钻孔灌注桩，设计直径1.0m ，成孔直径1.1m ，设计要求桩底沉渣厚度小于300mm 。

5、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 =1.46、 设计荷载（1） 桩、承台尺寸与材料承台尺寸：7.0m ×4.5m ×2.5m 初步拟定采用四根桩，设计直径1m ，成孔直径1.1m 。

桩身及承台混凝土用30号，其受压弹性模量h E =3×410MPa 。

（2） 荷载情况上部为等跨30m 的预应力箱梁桥，混凝土桥墩，作用在承台底面中心的荷载为： 恒载及一孔活载时：1.2(158054008009751507 4.52.515 1.42835.7515713.55N KN =⨯+++-+⨯⨯⨯+⨯=∑）1.4(3002.7)423.78H KN=⨯+=∑[3334.3300(2.5 6.5) 2.7 4.75 2.5 1.48475.425M KN =+⨯++⨯+⨯=∑（）] 恒载及二孔活载时：1.2(158054008009751507 4.52.515N =⨯+++-+⨯⨯⨯⨯∑）+1.45830.04=19905.556KN桩（直径1m ）自重每延米为：q= 211511.781/4KN m ⨯⨯=π（已扣除浮力） 三、计算1、根据《公路桥涵地基与基础设计规范》反算桩长根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h ，一般冲刷线以下深度为h 2，则：[][]{})3(2122200-++==∑h k A m l U P N i i h γσλτ桩的设计桩径1m ，冲抓锥成孔直径为1.1m ，桩周长和面积为 U=π×1.1=3.456m ，210.7854m π⨯=，假定桩长<20m 取λ=0.70 t/d<0.3取0m =0.80 查表得2K =6.0 已知 []0σ=550KPah 019905.5560.55058.856 5.8914N q l q h h =+⋅+⋅=+ 216 4.617 3.8h 2 4.6 3.82029.81010h 2h 2γ⨯+⨯++--⨯=-=-++（）土换算加权重度[][]{}0022221(3)0.5 3.456[24.620 3.850(2 4.6 3.8)240]0.70.80.785[55029.816(10)(1)](441.0961147.9163829.416)22h i i N P U l m A k h h h h h h h ==++-=⨯⋅⨯+⨯++--⨯+⨯⨯⋅+⋅-⋅-=⋅--++∑τλσγ令[]h N P =得：2435.2056218.55413947.128016.26(h h h m --=⇒=舍去负值）现取h=17m<20m,满足取λ=0.70，则，桩低标高为1.00m2.单桩竖向允许承载力代入数据h=17m得[][]{}002221(3)5480.672i i P U l m A k h KN =++-=∑τλσγ 加权重度3229.829.810108.432/h 2172KN m γ=-=-=++3、桩的平面布置图10040010020.00m一般冲刷线18.00m最大冲刷线22.00m河床25.00m常水位1.00m桩底标高70025015010050承台纵桥向立面图承台横桥向立面图4、桩的内力及位移计算 （1）确定桩的计算宽度b110''11111''10.9(1)H 11.50.60.63(1) 3.60.767, 1.3810.62.7621 4.5 3.5mf b K K K d d k L b L m h d m K b m b m h B B =⋅⋅⋅=⋅+⋅-=<=⨯⋅+=∴=+⋅=⇒==<+==，沿水平力作用方向上装间净距，，满足nb ，取一排装两边外侧边缘距离（2） 计算桩-土变形系数地面或最大冲刷线下的影响深度2(1)4m h d m =+=范围内有两层土。

224112122202772441(2)[6 2.615(2 2.6 1.4) 1.4]11197.5/40.670.67310 2.0110/0.0491640.436,7.412 2.5m h m h m h h h m KN m h E E KN m I d m m h h παα-⋅++⨯+⨯⨯+⨯=====⨯⨯=⨯=⋅=∴====>，，，满足按弹性桩计算（3） 桩顶刚度系数1234ρρρρ、、、的计算220532200020182,17,0.5,0.785411197.517 1.90410/, 2.5 4.91(4l m h m A d m C m h KN m A m πεπ=-======⋅=⨯=⨯=⨯=按桩中心距计算）15175000120.5171 6.60100.67010.785310 1.90410 4.91h EI l h AE C A ρξ-+⨯⎛⎫∴==+=⨯= ⎪+⨯⨯⨯⨯⎝⎭+00322347.412440.43620.8720.483950.64916 1.253570.0401,0.1234,0.5466Q M M Q M M h h l l m EI EI EI EI EI EIααχχφραχραχραφ==>==⨯====∴=⋅==⋅==⋅=已知：（），取用，查表得：，，(4)计算承台地面远点O 处位移000αβ、b 、（单孔活载+恒载+制动力）0115713.555863.26b 40.670N n EI EIρ===⨯()224112222332413102224131n 40.54660.674 1.25 6.373940.04010.1604,40.12340.4936,0.2436()6.3739423.780.493684mm i ii i ii i x EI EI EIn EI EI n EI EI n EI n x H n M EI EI a n n x n ρρρρρρρρρρρρ===+=⨯+⨯⨯==⨯==⨯==⎛⎫++ ⎪⨯+⨯⎝⎭∴==⎛⎫+- ⎪⎝⎭∑∑∑22302222413175.4258840.310.1604 6.37390.0.2436()0.16048475.4250.49368475.4252014.240.1604 6.37390.0.2436()()mi i EI EI EI EI n M n H EI EI EI EI EI EI n n x n ρρβρρρρ==⨯-+⨯+⨯===⨯-⎛⎫+- ⎪⎝⎭∑（5）计算作用在每根桩顶上的作用力Pi 、Qi 、Mi()100203040305615.315863.262014.240.670 1.252241.468840.312014.240.04010.1234105.942014.248840.310.54660.123410.09:i i i i KN b x EI KNEI EI EI EI KNEI EI M a EI EI KN mEI EIn ρβραρβρβρ⎧⎛⎫=+=±=⎨ ⎪⎝⎭⎩=-=⨯-==-=-=⋅⋅竖向力P 水平力Q 弯矩校核114105.94423.76423.782(5615.312241.46) 1.25410.098474.9858475.4252(5615.312241.46)15713.5415713.55,i ni i ii nIi KN KN H KNx P nMKN m M KN mnPKN P KN ===⨯=≈=+=⨯-⨯+⨯=⋅≈=⋅=⨯+=≈=∑∑∑∑∑Q 校核正确(6)计算最大冲刷线处桩身弯矩0M ，水平力0Q 及轴向力0P000010.09105.942221.97105.94,5615.310.7852155641.86i i i M Q l KN mQ KN P KN=+⋅=+⨯=⋅===+⨯⨯=M Q(7)最大弯矩Mmax 及最大弯矩位置Zmax 的计算100max max 00.436,7.4124(40.436221.970.9135105.940.978380.97838, 2.244m0.4361.666221.97 1.463369.80Q M M m h M C ZZ Z Z K M K KN mααααα-==>⨯====⋅======⋅=⨯=⋅取）Q 查表得：可查表（线性内插）得M(8)桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移x o 和转角φo 的计算32323222.44066 1.62100 1.62100 1.75058105.94221.972.44066 1.621000.4360.4363.2110 3.216105.94221.971.621000.4360.43x x o o O x x o o O A B A B Q M X A B EI EI EI EI m mm mm Q M A B EI EI EI ϕϕϕϕααϕαα-===-=-=+=⨯+⨯=⨯=<=+=⨯-查表得：，，，，符合规范要求（）+3( 1.75058) 1.82106rad EI -⨯-=-⨯∴桩顶纵向水平位移32232333001000105.94221.971.62100(1.75058) 1.82100.4360.4363.2110(1.8210)2(6.850.31)107.1632o o O Q M Q M A B rad EI EI EI EIQl Ml l m mmEI EIϕϕϕααχχϕχχ----=+=⨯-⨯-=-⨯=-⋅++=⨯--⨯⨯++=+⨯=（）+ 水平位移容许值[△]=0.525=2.5cm=25mm 符合规范要求。