基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)_橋梁樁基(修改)

1、基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：季羨軍班級(jí)： 0814511姓名：學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011、 12、24土木工程學(xué)院- 1 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、初步樁基礎(chǔ)擬定尺寸1. 樁基礎(chǔ)類型的選擇因?yàn)榛A(chǔ)位于湖中，考慮到?jīng)_刷及潮水，且最高水位差為95.5-91.4=4.1m ，施工時(shí)排水困難， 應(yīng)采用高樁承臺(tái)式摩擦樁。 本設(shè)計(jì)采用橋梁整體式墩臺(tái)多排樁基礎(chǔ)，墩臺(tái)聯(lián)結(jié)及承臺(tái)板與群樁的連接均為剛性連接（見(jiàn)附圖）。2. 樁底標(biāo)高經(jīng)過(guò)初步計(jì)算，并考慮單樁承載力、局部沖刷線的影響，結(jié)合設(shè)計(jì)區(qū)域樁身穿過(guò)密實(shí)砂礫石層5m，樁底標(biāo)高擬采用78.6m。3. 樁長(zhǎng)

2、、樁徑擬定由公路橋涵地基與基礎(chǔ)規(guī)范 ，鉆孔灌注樁混凝土等級(jí)不應(yīng)小于C25。在滿足規(guī)范要求的情況下，采用樁徑為1.2m 的鋼筋混凝土樁。樁身采用C25混凝土， R235 級(jí)鋼筋，每樁 18 根主筋，主筋直徑20mm，鋼筋保護(hù)層凈距80mm，箍筋采用閉合式直徑8mm，箍筋間距 200mm，詳見(jiàn)配筋圖。4. 基樁根數(shù)及其平面布置經(jīng)過(guò)初步試算, 擬采用 6 根鉆孔灌注樁，對(duì)稱豎直雙排樁基礎(chǔ)（即 2× 3）。查規(guī)范知：鉆孔灌注樁的摩擦樁中心距不得小于 2.5 倍成孔直徑，所以取鉆孔樁中距為 3.0m。二、初擬承臺(tái)尺寸1. 承臺(tái)尺寸由規(guī)范，承臺(tái)的厚度為樁徑的一倍及以上，且不宜小于1.5m，混凝土

3、強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。本例采用厚度為2.0m， C25混凝土。采用板式實(shí)體承臺(tái)板，考慮到墩底尺寸為：3.5m×7m，結(jié)合樁間中心距，所以擬定承臺(tái)形狀為矩形4.5m（縱橋向）× 8m。2. 配筋構(gòu)造要求根據(jù)板式剛性承臺(tái)板的受力特性，于承臺(tái)底部高出承臺(tái)板地面約15cm處設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)， 網(wǎng)孔為 100mm×100mm，鋼筋直徑采用12mm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)通過(guò)樁頂土木工程學(xué)院- 2 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)主筋且不應(yīng)截?cái)唷?承臺(tái)的頂面和側(cè)面應(yīng)設(shè)置表層鋼筋網(wǎng)，每個(gè)面在兩個(gè)方向的截2面面積均不宜小于400mm/m，鋼筋間距不應(yīng)大于400mm，本例按 250mm

4、15;250mm布置，鋼筋為12mm。3. 承臺(tái)與樁基礎(chǔ)的連接基樁與承臺(tái)的連接用樁頂主筋伸入承臺(tái)，樁身嵌入承臺(tái)的深度為100mm；伸入承臺(tái)內(nèi)的樁頂主筋做成喇叭形（與豎直線傾斜15°）。伸入承臺(tái)主筋為帶肋鋼筋 22mm，伸入長(zhǎng)度 650mm。箍筋間距采取 160mm， 10mm鋼筋。4. 承臺(tái)標(biāo)高承臺(tái)應(yīng)位于一般沖刷線以上， 本例為砂礫石層， 有比較好的特性， 所以將承臺(tái)頂部與河床平齊，初擬承臺(tái)底部標(biāo)高為 88.9m。三、樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算1單樁承載力采用鉆孔灌注樁單樁承載力公式1 unR aq ik l iA P q r2i 1q rm 0f 0k 2 2 ( h 3)式中： Ra

5、單樁軸向受壓承載力容許值（ kN），樁身自重標(biāo)準(zhǔn)值與置換土重標(biāo)準(zhǔn)值的差值作為荷載考慮；u樁身周長(zhǎng)（ m）；AP 樁端截面面積；n土的層數(shù)；li 承臺(tái)底部或局部沖刷線以下各土層厚度，擴(kuò)孔部分不計(jì)；qik 各土層與樁側(cè)的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，按表5、3、3 1 取值；qr 樁端處土的承載力容許值；f 0樁端處土的承載力基本容許值，按3、 3、 3 確定；h樁端的埋置深度，對(duì)于有沖刷的樁基，埋深由一般沖刷線起算；對(duì)無(wú)沖刷的樁基， 埋深由天然地面線或?qū)嶋H開(kāi)挖后的地面線起算；土木工程學(xué)院- 3 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)k2 容許承載力隨深度的修正系數(shù)，按表3、 3、 4 取值；2 樁端以上各土層的加

6、權(quán)平均重度，若持力層在水位以下且不透水時(shí)，不論樁端以上土層的透水性如何， 一律取飽和重度； 當(dāng)持力層透水時(shí)則水中部分取浮重度； 修正系數(shù)，按規(guī)范中表5、 3、 3 2 選用；m0 清底系數(shù)，按表選用。各個(gè)參數(shù)的取值：1) 沖抓成孔直徑應(yīng)比樁徑大 0.2m，故 d=1.4m2)ud4.40 m ， Ap21.13m23)砂礫石層=0.7 ，淤泥=0.65 ； 2=10.0，0km =0.84)wwp1.5液性指數(shù) I Lwpwl5)查規(guī)范砂礫石層f 0 =400kPa ， qik =100kPa ；淤泥層 f 0=90kPa ，ik=25kPa ；密室砂卵層f 0 =500kPa， ik=300

7、kPa ，。qqRa14.4 1.8 100 0.8 25 5 300 0.7 0.8 1.13 500 10 11.3 7.6 3 4000.972即單樁容許承載力為4000.97 kN。2樁的計(jì)算寬度 b1查公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)得b10.9(d1)K從本設(shè)計(jì)中：當(dāng)L1 1.8m ; h 7.1m; h1 3(d1) 6.6m ; L1 0.6h1 ; n 2 ，圓形截面 kf =0.9 。查規(guī)范，得，b ' 0.6 ， K b ' 1 b'gL10.780.6 h1土木工程學(xué)院- 4 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)b10.9(d1)K1.54m ； nb12 1.

8、363.09B ' 15.23. 樁 - 土變形系數(shù) aC25混凝土 EC=2.8 × 107E0.8 gEC0.8 28 1062.24 10 7Id40.1018m464m45MN / m41m24MN / m4m3100 MN / m4對(duì)于三層土的 m系數(shù)換算方法采用教材中公式，所以m1h21m2 2h1h2 h2m3 2h12h2h3 h3mhm2451.8244.40.8100 10.2591.0644MN / m47.125mb1589761.5 1.540.572EI2.241070.1018樁在最大沖刷線以下深度h=7.6m，其計(jì)算長(zhǎng)度為agh0.5727.6

9、4.352.5故按彈性樁計(jì)算。4樁頂剛度系數(shù)1 、2 、3 、4 的計(jì)算l02.4m ； h7.6m；0.5 ； A 1.13m2C0m0 gh91064.47.6536.92 10 kN / mA0(0.61.8tan 4000.8tan 805tan 400)210.48m2444按樁中心距計(jì)算面積時(shí)，A0g327.07 m2412.40.57.6111所以l 0h11.132.81076.92 1057.07AECC0 A02.501061.096EIhagh4.35m2.5m ； l 0 2.4 0.5721.373m查手冊(cè)得： xQ0.3183； xM0.5055； M1.124。所

10、以2a3 EIxQ0.0465 EI =0.572 30.3183 EI =0.0596 EI3a2 EIx M0.1409 EI =0.572 20.5055EI =0.1654 EI4aEIM0.5949 EI =0.5721.124 EI =0.6429 EI土木工程學(xué)院- 5 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)5. 單孔活載 +恒載 +制動(dòng)力的計(jì)算由于承臺(tái)和樁身均采用C25 混凝土，作用在承臺(tái)底面中心的荷載如下。恒載加一孔活載（控制樁截面強(qiáng)度荷載）時(shí)：N 6800 44 50 9000kN H 360+44=404kNM 4700kN gm二孔活載時(shí)N 8000 50 44 1020

11、0kN6. 計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn) O處位移 a0 , b0 , 0查手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)公式得：nxi21.096EI 6 1.52n4160.6429EI18.653EIi 1n360.1654EI0.9924EIn260.0596EI0.3576EI22（ 622n30.1654 ）=0.9849(EI )nxi2 ) H n 3M(n 41a0i1n222n2 (nxi)n413i111.52EI6700.8454EI60402145.860.279EI11.52EI 0.7147(EI ) 2EIb0N116281368.61n6 0.848EIEI10n 2 Mn 3Hn2 (nn2n2241xi)

12、3i10.279EI60400.8454EI670366.140.279EI11.52EI0.7147(EI ) 2EI7.計(jì)算作用在每根樁頂上作用力Pi ， Qi ， M查手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)公式得：?jiǎn)挝欢紴椋╧N）Pi1 (b0xi0 )1.096EI (1368.612101.931.5 366.14)EIEI898.06Qi2 a00.0596 EI2145.860.1654 EI366.1467.33 kN30EIEIM i4 03a00.6429EI366.140.1654 EI2145.86119.53kN gmEIEI校核：土木工程學(xué)院- 6 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)nQi 6

13、 67.33403.98kNH404kNxi PnM i3 (2101.93898.06) 1.5 6 (119.53)4700.235kN mgM4700kN gmnnPi3 (2101.93 898.06)8999.97 kNP9000kNi 18. 計(jì)算最大沖刷線處樁身彎矩 M0 、水平力 Q0 、軸向力 P0M 0M iQi l 0119.9367.332.442.062 kN gmQ067.33kNP02101.931.132.4142139.90kN9. 樁身最大彎矩位置及最大彎矩計(jì)算由 Z0QaM 00.57242.062Q得： CQ00.35767.33由 CQ_0.357 及

14、 h4.35 ，查手冊(cè)得： z 1.157 。故z0.982.023m0.572_由 z1.157及 h4.35，查手冊(cè)得： K M 4.148M maxKMM04.14842.062 174.473kN gm即最大彎矩在最大沖刷線以下2.023m 處。10. 配筋計(jì)算最大彎矩在最大沖刷線以下2.023m 處，該處 M max174.473kN gm 。查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理：已知一跨活荷載為3100kNN j1.2(2139.903100)0.50.5 2142.0321.2 100 2.032 0.51.431002286.5kNM j1.2( 119.53)1.4 67.33 (2.42.023

15、)273.48kNgme0M j273.480.1196m ； e00.11960.0997N j2286.5d1.2ae0.10.393； l pl 0h2.47.610m0.1430.3e0dEh2.87d410 kPa ； I h0.10264土木工程學(xué)院- 7 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)而l p108.337d1.2故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)，根據(jù)公路橋規(guī)11(l p ) 212 ； h0 rrs 1.2+0.541.74； h 2r1.2e0h1400h01 0.22.7 e00.391.0； 21.15 0.01l 01.13 1.0.取 21h0h所以11（8.332） 0

16、.39 1.0 1.2814000.189e01.28 0.09970.128m由已知條件得：fcd11.5MPa ； fsd195MPa 。計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)fcd?BrA(e0 )11.5B0.6 A0.1286.9B 1.472AfsdC(e0 )Dgr195C0.128D 0.624.96C 117D查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理得NuAr 2 f cdC r 2 f sdA(0.6)2 11.51000 C (0.6)2 10001954140A70200C采用試算法列表計(jì)算，各系數(shù)查規(guī)范ABCDNu0.230.39690.3103-1.34861.53612333.81-0.00705計(jì)算得當(dāng)0.

17、23 ；0 時(shí) Nu 接近 N ，故只需配置構(gòu)造鋼筋，構(gòu)造鋼筋如本說(shuō)明書第二章樁的構(gòu)造所述（樁身采用C25 混凝土， R235 級(jí)鋼筋，每樁18 根主筋，主筋直徑 20mm，鋼筋保護(hù)層凈距80mm，箍筋采用閉合式直徑8mm，箍筋間距 200mm，見(jiàn)配筋圖）。11. 樁的容許承載力驗(yàn)算Nh2139.900.5 7.6 0.785 142181.67kN根據(jù)前面所算P4000.97kNNh2181.67kN , 所以單樁承載力滿足要求。12. 樁身強(qiáng)度驗(yàn)算（1）樁身穩(wěn)定性驗(yàn)算屈曲臨界荷載為：土木工程學(xué)院- 8 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)(0.160.07 ) 2 2.8 1070.102

18、Ncra221.264927.1kNEc I0/ l p9.82P2.02286.5 kN4573kN Ncr故樁身穩(wěn)定性滿足要求。（2）樁身材料強(qiáng)度的驗(yàn)算由初擬方案得e0130mm ； as90mm ； rs 540mm; g0.9配筋率Asd18314.20.005min 0.005A1.13106按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，查手冊(cè)得公式0 N dAr 2 fcdC r 2 fsd'0 N d e0 Br 3 fcdD gr 3 f sd'在彎矩作用平面內(nèi)Bf cdDgf sdr11.5B D0.0050.9195600e0Cf sdA11.5C0.005195Af cd6900B

19、526.5D11.5 A 0.975C仍然采用試算法ABCDe00.892.39270.49521.98460.893131.995由計(jì)算表可見(jiàn)，當(dāng)0.89 時(shí)，0131.995mm ，與設(shè)計(jì)的0接近，故ee 130mm取之計(jì)算。Nu Ar 2fcdCr 2fsd'2.3927600211.5 1.98460.0056002195106023.72kN0 Nd3758.4kNM u Br 3 fcdDgr 3fsd'0.4952600311.5 0.8930.0050.960031953887.04kN gm0 Nd e0469.8kNgm故樁身強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。13. 群樁基

20、礎(chǔ)承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)底部無(wú)軟弱下臥層， 故不需考慮軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算。在本例中樁間中心距 l36d6.0 ，故按照規(guī)范要求需要進(jìn)行樁底持力層承載力驗(yàn)算。查手冊(cè)知：摩擦型群樁基礎(chǔ)當(dāng)樁間距小于6 倍樁徑時(shí)，將樁基礎(chǔ)視為實(shí)體基礎(chǔ)，認(rèn)為樁側(cè)外力以/4 角向下擴(kuò)散，按下列公式計(jì)算：土木工程學(xué)院- 9 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)樁底實(shí)體矩形基礎(chǔ)的尺寸b4.22 9.8tan 4007.6； a8.429.8tan 40010.644Aab7.610.680.6K14; K210；A'80.661.1373.8_73.892273.80.8 17.561.139.81421.3kN / m38

21、0.69.8_lhBLhN (1eA)由maxhlAAWh l0K11 (b2)K 22 ( h 3)（相關(guān)系數(shù)查規(guī)范）5004 12(7.62)10 11.5 （ 10.63） 1642.8kPa_lhBLhN(1eAmaxAA)W21.39.81.7224.58222.79000 (10.5280.6 )80.680.672.25396.05 kPah l1324.5kPa故樁底平面處最大壓應(yīng)力滿足要求。14樁基沉降量驗(yàn)算當(dāng)樁的中心距大于6 倍樁徑的摩擦型群樁基礎(chǔ)， 可以認(rèn)為其沉降量等于同樣土層中靜載試驗(yàn)的單樁沉降量。本例將樁基看做實(shí)體基礎(chǔ)考慮，采用分層總和法計(jì)算沉降量。規(guī)范規(guī)定墩臺(tái)基礎(chǔ)沉

22、降量應(yīng)滿足S2.0LS 墩臺(tái)基礎(chǔ)的均勻沉降值；L 相鄰墩臺(tái)間的最小跨徑長(zhǎng)度，本例取30m。由于樁基底部為密實(shí)夾卵石層，按一般工程查 規(guī)范可以不計(jì)算基地沉降量，現(xiàn)暫時(shí)取壓縮模量Esi70MPa 。分布在基地為梯形荷載max60.88kPa_BL hN (1eA) 327.5kPaminl hAAW將它看成 327.5 kPa 的均布荷載及最大值為167.4 kPa 的三角形荷載，分層厚度hi0.4b4.3 ，取 h=2m。土木工程學(xué)院-10-基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)（1）均布荷載下計(jì)算中心點(diǎn)下各層面處的自重應(yīng)力在基底8m處z47.460.20.1298c 365.7 Zn 10m所以將

23、土層分為 4 層， 0-2 ，2-4 ， 4-6 ，6-8 ，0284.16kPa， 2206.32kPa， 498.76kPa6，34.6kPa60.32kPa802254.24kPa，2 4 152.54kPa,4 6 79.54kPa， 6 8 47.46kPa計(jì)算最終沉降量S1zi hi245.24 152.54 79.54 47.462 0.015mEs70000（2）三角形荷載下z28.50.120.2在 4m處， c237.5Zn4mz(2K t1 2Kt 22KC ) p0 / 2 ， K t1、Kt 2、KC 為均差系數(shù)表。074.6 KPa ,255.67 KPa ,4 2

24、8.5 kPa0 265.14 KPa ,2 442.09kPa計(jì)算最終沉降量S265.1442.0923.110 3 m70000綜合 1，2SS1S20.02m2.0 L0.109m即樁底沉降量滿足規(guī)范要求。四、承臺(tái)的驗(yàn)算與設(shè)計(jì)前面已述及承臺(tái)的構(gòu)造驗(yàn)算， 為方便起見(jiàn)，這里引用第二篇初擬方案中的尺寸。根據(jù)板式剛性承臺(tái)板的受力特性，于承臺(tái)底部高出承臺(tái)板地面約15cm處設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)， 網(wǎng)孔為 100mm×100mm，鋼筋直徑采用12mm。承臺(tái)的頂面和側(cè)面2應(yīng)設(shè)置表層鋼筋網(wǎng)，每個(gè)面在兩個(gè)方向的截面面積均不宜小于400mm/m，鋼筋間距不應(yīng)大于 400mm，本例按 250mm×250mm布置，鋼筋為12mm。土木工程學(xué)院-11-基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(jì)基樁與承臺(tái)的連接用樁頂主筋伸入承臺(tái)，樁身嵌入承臺(tái)的深度為100mm；伸入承臺(tái)內(nèi)的樁頂主筋做成喇叭形（與豎直線傾斜15°）。伸入承臺(tái)主筋為帶肋鋼筋 18mm，伸入長(zhǎng)度 650mm。箍筋間距采取 160mm， 10mm鋼筋。1. 樁頂處的局部受壓驗(yàn)算樁頂作用于承臺(tái)混凝土的壓力，如不