第一章设计说明书1.1铁路桥墩桩基础设计中所依据规范有《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB1002.5《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB1002.3-991.2铁路桥墩桩基础设计内容及步骤（1）综合地层、荷载情况、使用要求、上部结构条件等确定桩基持力层；（3）选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造；（4）确定单桩承载力设计值；（5）根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置；（6）根据桩的平面布置，初步拟订承台的轮廓尺寸及承台底标高；（7）单桩竖向承载力验算（8）验算承台结构强度；（9）群桩承载力验算；（10）单桩桩身内力计算；（11）绘制桩的平面、横断面布置图。
1.3设计方案线路为双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道。
桥跨31.1m，采用桩基础，墩下设八根桩，设计直径为1m，成孔直径为1.05m，钻孔灌注桩，用旋转式钻头，桩身采用C25混凝土，桩长31m，粗砂层为持力层，桩底标高为2.31m。
地基容许承载力[σ]=803.6kPa，单桩轴向受压容许承载力[P]=3683.29KN，对于主力加附加力[P]乘以1.2的提高系数。
建筑材料：支撑垫石、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。
1.4地质资料墩柱下地层情况及主要物理力学指标如下： 地层号 岩层名称 标 高厚度基本 承载力 （kPa ）容重 （kN/m 3）内摩擦角 （°） 1-1耕地36.79～36.290.56018101-2粉砂（中密）36.29～23.3113.020019.5181-3粗砂（中密）23.31～未揭穿40020.522地下水位高程为-50m 。
地层分布情况见图1。
36.7936.2923.31粉 砂33.31粗 砂比例 1：1000图1 地质横断面示意图1.5荷载资料该墩柱与承台布置详见图2。
图2 桥墩及承台示意图（单位：cm）承台底外力合计：1、双线、纵向、二孔重载：N=17800.07kN，H=341.5KN，M=4671.75kN.m;2、双线、纵向、一孔重载：N=17334.94kN，H=341.5kn，M=4762.57kN.m1.6设计要求1、选定桩的类型、施工方法、桩与承台的连接方式，设计满足工程要求的桩基础2、检算项目（1）单桩承载力（双线、纵向、二孔重载）；（2）群桩承载力（双线、纵向、二孔重载）；（3）单桩桩身内力（双线、纵向、一孔重载）；（4）承台抗弯（双线、纵向、二孔重载）；（5）桩对承台冲切（双线、纵向、二孔重载）；（6）承台抗剪（双线、纵向、二孔重载）。
1.7设计成果（1）设计说明书； （2）设计计算书；（3）桩的平面及横断面布置图。
第二章 设计计算书2.1确定桩地基持力层根据已知条件确定桩基持力层为粗砂层 2.2选择桩材、确定桩的类型、外形尺寸和构造1.桩身采用C25混凝土，采用钢筋混凝土桩，因土层中没有坚硬的岩石，故选择摩擦桩。
成桩方法采用钻灌注桩，钻孔方式采用旋转式。
2.设计桩径为d 为1.00m 则成桩桩径1.00+0.05=1.05m 。
3.由于桩底要进入持力层的深度不小于 1.5d ，又粉砂层只有十米且需要承受的荷载比较大故选择桩长31m 。
承台底的标高为33.31，桩底标高为2.31，桩进入持力层的深度为21m>1.5d=1.5m 。
2.3确定单桩承载力][21][0σA m l f U P i i ∑+⨯=()1.000.05 3.299U d m ππ=⋅=⋅+=22πd 0.7854A m ==d k d k d l 2'22206)34(][10γγσσ+-+=∴>查《铁路桥规》得，地基的基本承载力σ0=400kpa 深度修正系数,5.2,5'22==k k32(33.3123.31)19.5(23.31 2.31)20.520.18/31kN m γ-⨯+-⨯==02222(43)6400520.18(4 1.03)6 2.520.18 1.0803.6k d k d kPaσσγγ'=+-+=+⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯=钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数：4.00=m 粉砂：m l kPa f 104011==， 粗砂：228021f kPa l m ==，01[][]213.299(40108021)0.40.785803.623683.29i i P U f l m A kNσ=⨯+=⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯=∑ 2.4初步确定桩的数量和平面布置2.4.1确定桩的数量（按双孔重载）1.217800.075.799[]3683.29Nn P μ⨯===∑故暂时确定n=62.4.2布桩由于当d ≥1m 时，最外一排柱至承台地板的边缘净距不得小于0.3d 且不得小于0.5m ，并且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于2.5倍孔桩径。
故承台布桩为两排一排三桩，所需最小尺寸为2.521711.22.51 4.57b d d m m h d d m=⨯++=<=++=<故承台尺寸满足要求。
注：最新版2017版规范改为d 取设计直径，而非成孔桩径了。
布桩示意图如下采用主筋伸入式，桩伸入承台板内10cm ，具体配筋见后面详述。
2.5承载尺寸在设计资料中已给出 2.6单桩承载力的验算2.6.1桩的计算宽度kb k k b f 00= 9.0=f k 0112k d=+=116.0)1(h L b b k ∙'-+'=11113.503(1)60.6L mh d m L h ==+=< 11110.6 3.50.60.9890.60.66L b k b h '--'=+⋅=+⋅= 其中6.02='=b n 时， m b 78.11989.029.00=⨯⨯⨯= 2.6.2计算变形系数α50EImb =α440491.064m d I ==πkPaE h 7108.2⨯=查《铁路桥规》∴kPa E E h 771024.2108.28.08.0⨯=⨯⨯==467/1010.10491.01024.2m kPa EI ⨯=⨯⨯=假定桩为弹性桩，则其计算深度()()2121.0514.1mh d m =+=+= m h 深度内存在两层不同的土，则m 的换算公式为：2212211)2(m h h h h m h m m ++=其中， m h m kN m m h m kN m 6.3/80005.0/5000242141====，，，，则42222212211/384.79551.46.3)6.35.02(80005.05000)2(mkN h h h h m h m m m =⨯+⨯⨯+⨯=++=∴ 15650419.01010.178.1384.7955-=⨯⨯==m EI mb α 而5.276.1640419.0>=⨯=l α，则桩为弹性桩，假设成立。
2.6.3计算单桩桩顶刚度4321ρρρρ、、、000111A C AE l l ++=ξρ2720031 2.8100.7850.54d l l m E kPa A m πξ===⨯===，，，，3110l m m Θ=> ∴53007955.38431 2.4710/C m l ml kN m ===⨯=⨯182tan 1.0231tan 5.88 4.5D 4.544D d l m m m φ=+=+⨯=>=n，所以取2220 4.515.90444D A m ππ⨯===6107500111.04210/0.531110.785 2.810 2.471015.904C kN m l l AE A ρξ===⨯+⨯++⨯⨯⨯⨯又0.4193112.99 4.0l α=⨯=>且查表得064.1=Q x 985.0=m x 484.1=m ϕ∴m kN EIY H ⋅⨯=⨯⨯⨯==4633210609.8064.1101.1419.0αρkN EIY M 5622310902.1985.0101.1419.0⨯=⨯⨯⨯==αρrad m kN EI M /1084.6484.1101.1419.0564⋅⨯=⨯⨯⨯==φαρ2.6.4计算承台刚性系数66116 1.04210 6.25210/bb i n n kN m γρρ===⨯⨯=⨯∑ 452268.60910 5.16510aa i n n kN m γρρ===⨯⨯=⨯⋅∑ 56336 1.90210 1.14110a a i n n kN ββγγρρ==-=-=-⨯⨯=-⨯∑ 24156274.56 6.84106 1.04210() 3.57510/2i i in n x kN m radββγρρ=+=⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⋅∑∑ 2.6.5极算承台底面形心处的位移a ，b ，βαβββαααβαααββββββγγγγγβγγγγγγ22--=--==H M M H a Pb aa a bb○1双线 纵向 二孔重载 N=17800.07KN H=341.5KN M=4671.75KN.m3617800.072.847106.25210b m -==⨯⨯ 7645762341.5 3.575104671.75( 1.14110)10.22105.16510 3.57510( 1.14110)a m -⨯⨯-⨯-⨯==⨯⨯⨯⨯--⨯ 56457624671.75 5.16510341.5( 1.14110) 1.63105.16510 3.57510( 1.14110)m β-⨯⨯-⨯-⨯==⨯⨯⨯⨯--⨯ ○2双线 纵向 一孔重载 N=17334.94KN H=341.5KN M=4762.57KN.m3617334.942.773106.25210b m -==⨯⨯ 7645762341.5 3.575104672.57( 1.14110)10.22105.16510 3.57510( 1.14110)a m -⨯⨯-⨯-⨯==⨯⨯⨯⨯--⨯ 56457624672.57 5.16510341.5( 1.14110) 1.63105.16510 3.57510( 1.14110)m β-⨯⨯-⨯-⨯==⨯⨯⨯⨯--⨯ 2.6.6单桩承载力（按双线 纵向 二孔重载）及竖向承载力验算634311445423545443() 1.04210(2.84710 2.25 1.6310) 3.349108.0691010.2210 1.90210 1.631051.466.8410 1.6310 1.9021010.221082.892.i N b b x kN Q a kN M a kN mρρβρρβρβρ------==+=⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯=-=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯==-=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-桩身C25混凝土容重325/K Nm γ=，土的平均容重320.18/KN m γ= 则桩身自重22πd π 1.052531671.0744G h KN γ⨯==⨯⨯=与桩入土部分同体积的土重22πd 3.14 1.0520.1831541.69/44G h KN m γ⨯'==⨯⨯= 33.34910671.07541.693478.38 1.2[] 1.23683.294419.95N N G G KN P KN '=+-=⨯+-=<=⨯=∑所以，单根竖向承载力满足要求。