中南大學(xué)鐵路橋墩樁基礎(chǔ)

1、鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 土木工程0501 班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 魏麗敏 設(shè)計(jì)說明書本設(shè)計(jì)為一鐵路橋橋墩樁基設(shè)計(jì)，使用中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.5-2005）。線路為雙線、直線、坡度4、線間距5m，雙塊式無碴軌道。橋跨31.1m，采用樁基礎(chǔ)，蹲下設(shè)八根樁，設(shè)計(jì)直徑為1m，鉆孔灌注樁，用旋轉(zhuǎn)式鉆頭，樁身采用C25混凝土，樁長(zhǎng)40m，粗砂層為持力層，樁底標(biāo)高為-6.69m。單樁承載力為3655.065KN。樁頂和承臺(tái)連接為主筋深入式，樁頂深入承臺(tái)0.15m。樁身對(duì)稱布置20根16的光圓鋼筋，鋼筋總長(zhǎng)12.9m，深入承臺(tái)0.8m。箍筋用8200

2、mm，且沿鋼筋籠方向，每隔2m設(shè)一道骨架鋼筋和定位鋼筋，均為16，一級(jí)鋼。設(shè)計(jì)計(jì)算書一、 設(shè)計(jì)資料1. 線路：雙線、直線、坡度4、線間距5m，雙塊式無碴軌道及雙側(cè)1.7m寬人行道，其重量為44.4kN/m。2. 橋跨：等跨L=31.1m無碴橋面單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土梁，梁全長(zhǎng)32.6m，梁端縫0.1m，梁高3m，梁寬13.4m，每孔梁重8530kN，簡(jiǎn)支箱梁支座中心距梁端距離0.75m，同一橋墩相鄰梁支座間距1.6m。軌底至梁底高度為3.7m，采用盆式橡膠支座，支座高0.173m，梁底至支座鉸中心0.09m。3. 建筑材料：支承墊石、頂帽、托盤采用C40鋼筋混凝土，墩身采用C30混凝土，樁身采用

3、C25混凝土。4. 地質(zhì)及地下水位情況：標(biāo) 高地質(zhì)情況厚度標(biāo) 高地質(zhì)情況厚度36.7936.29耕 地0.5-3.51-12.31粗砂(中密)8.836.2930.79軟塑砂粘土5.5-12.31-22.31中砂(中密)10.030.7921.29粉 砂9.5-22.31-29.31礫砂（中密）7.021.2919.89淤泥質(zhì)砂粘土(松軟)1.4-29.31-46.31硬塑粘土17.019.89-3.51細(xì)砂(中密)23.4土層平均容重20kN/m3，土層平均內(nèi)摩擦角=28°。地下水位標(biāo)高：30.5。5. 標(biāo)高：梁頂標(biāo)高+53.483m，墩底35.81。6. 風(fēng)力：800Pa (橋上

4、有車)。7. 橋墩尺寸：如圖1。8.設(shè)計(jì)荷載：. 承臺(tái)底外力合計(jì)： 雙線、縱向、二孔重載：N=18629.07kN H=341.5kN M= 4671.75kN 雙線、縱向、一孔重載：17534.94kN，H=341.5kN，M. 墩頂外力： 雙線、縱向、一孔重載：=253.44 kN，893.16 kN.m二、擬訂尺寸1、樁身采用C25混凝土。2、設(shè)計(jì)樁徑采用d=1m，鉆孔灌注樁，采用旋轉(zhuǎn)式鉆頭。3、畫出土層分布圖，選用粗砂層為持力層，臨界深度為1.5d=1.5m，則取樁長(zhǎng)l=40m。樁底標(biāo)高-6.69m，進(jìn)入持力層3.18m。4、估算樁數(shù)：（按雙孔重載估算） 估算公式： 查鐵路橋規(guī)得，地基

5、的基本承載力，深度修正系數(shù)樁持力層在水面以下，且為透水，重度采用浮重度， 鉆孔灌注樁樁底支撐力折減系數(shù) 軟塑砂粘土： 粉砂： 淤泥質(zhì)砂粘土： 細(xì)砂： 粗砂： 因此：取，則估算樁數(shù)：根 5、樁在承臺(tái)底面的布置查鐵路橋規(guī)，滿足樁間距和和承臺(tái)邊到樁凈距的前提下得到樁在承臺(tái)底面的布置情況，如下圖（單位：cm）： 6、樁與承臺(tái)連接方式 采用主筋深入式，樁深入承臺(tái)板內(nèi)15cm，具體配筋見后面詳述。三、承臺(tái)底面形心處的位移計(jì)算 1、設(shè)計(jì)荷載：雙線、縱向、二孔重載： 雙線、縱向、一孔重載： 2、計(jì)算（1）樁的計(jì)算寬度： 其中， ， 因此，。（2）計(jì)算基礎(chǔ)變形系數(shù) 假定樁為彈性樁，則其計(jì)算深度：深度內(nèi)存在兩層不

6、同的土，則m的換算公式為： 其中，則 ，查鐵路橋規(guī)， 而，則樁為彈性樁，假設(shè)成立。 3、計(jì)算單樁樁頂剛度 其中， ，取 又，查表有， 4、計(jì)算承臺(tái)剛性系數(shù) 對(duì)于低承臺(tái)樁基：承臺(tái)完全處于軟塑砂粘土中， 5、計(jì)算承臺(tái)底面形心處的位移a,b,樁基為豎直樁基，樁群對(duì)稱布置，則有：解這個(gè)方程組有： 雙線、縱向、雙孔重載下： 雙線、縱向、單孔重載下： 四、墩身彈性水平位移的計(jì)算1、墩身彎矩計(jì)算：墩冒所受風(fēng)力：托盤所受風(fēng)力：托盤風(fēng)力作用點(diǎn)到下邊緣的距離： 將墩身分成幾段，如下圖：分別求各段的彎矩如下：對(duì)各截面彎矩 M（KN·m）水平力(KN)P=253.442、墩頂水平位移計(jì)算其中， 五、樁基檢算

7、 1、單樁承載力檢算（按雙孔重載計(jì)算） 樁身混凝土容重則樁自重：樁體積部分的土重：則其中 2、群樁承載力檢算（二孔重載）將樁群看作一個(gè)實(shí)體基礎(chǔ)，則實(shí)體基礎(chǔ)為一臺(tái)體，臺(tái)體底面由于內(nèi)摩擦角較頂面放大（如圖），底面尺寸：樁自重：樁側(cè)土重：承臺(tái)重：承臺(tái)部分土重： 3、墩頂水平位移檢算（一孔重載）墩高則墩頂位移 4、結(jié)構(gòu)在土面處的位移（一孔重載）可以用m法直接查表計(jì)算 5、配筋計(jì)算（一孔重載）（1）樁身彎矩計(jì)算 樁身彎矩列表計(jì)算如下：由表知：（2）計(jì)算偏心距初始偏心距：偏心距放大系數(shù)： 其中 計(jì)算長(zhǎng)度 主力加附加力，K=1.6則（3）配筋主筋采用16光面鋼筋，一級(jí)鋼，樁身混凝土為C25最小配筋率，取20

8、16，凈保護(hù)層厚取60mm，采用對(duì)稱配筋，則主筋凈距為，可。樁深入承臺(tái)板0.15m，主筋深入承臺(tái)長(zhǎng)度不得小于45d=720mm，取800mm。主筋應(yīng)配到4/以下2m以下處，則估計(jì)主筋在樁中長(zhǎng)12m，總長(zhǎng)12.8m。主筋箍筋采用8200mm，順鋼筋籠長(zhǎng)度每隔2m設(shè)一道16的骨架箍筋，以增大鋼筋籠的剛度。樁身截面配筋如圖：順鋼筋籠長(zhǎng)度每隔2m在四個(gè)節(jié)點(diǎn)處加四個(gè)定位鋼筋，直徑為16。（4）判斷大小偏心n=15換算截面面積：換算截面慣性矩：，屬小偏心構(gòu)件（5）應(yīng)力檢算小偏心構(gòu)件，全截面受壓。則應(yīng)力合格（6）穩(wěn)定性檢算，查表得=1.0，m=12.4則穩(wěn)定性滿足要求 6、單根樁材料表（1）鋼筋（2）混凝土

9、六、電算結(jié)果1、電算輸入文件2 6 2 0 0.5 4 300000005000 28 0.57000 28 5.58000 28 9.54000 28 1.415000 28 23.425000 28 8.84 1. 1. 0 40 0 -2.54 1. 1. 0 40 0 2.50.98 11.20 0 0341.5 17534.94 4762.57341.5 18629.07 4671.752、電算輸出文件 * * 第 一 部 分 原 始 數(shù) 據(jù) * * 樁類型組數(shù) 土層數(shù) 作用力H方向上一排樁的樁數(shù) 2 6 2 樁端嵌固類型 MD=.0 樁傳力類型系數(shù) XS= .5000 最小樁間凈距

10、 LS= 4.00(米) 樁材砼彈性模量 E= .3000E+08(kN/m2)地基比例系數(shù)(kN/m4) 內(nèi)摩擦角(度) 第I土層的厚度(米) 5000. 28.0 .50 7000. 28.0 5.50 8000. 28.0 9.50 4000. 28.0 1.40 15000. 28.0 23.40 25000. 28.0 8.80 I IT D DB LO LI AH X 1 4 1.000 1.000 .000 40.000 .0000 -2.5000 2 4 1.000 1.000 .000 40.000 .0000 2.5000 承臺(tái)埋入地面或局部沖刷線以下的深度： 1.0 承

11、臺(tái) 的 實(shí) 際 寬 度 ： 11.2 荷載類型I 水平力H(kN) 軸向力N(kN) 彎矩M(kN.m) 1 .0 .0 .0 2 341.5 17534.9 4762.6 3 341.5 18629.1 4671.8 * * 第 二 部 分 計(jì) 算 結(jié) 果 * * 基礎(chǔ)的變形系數(shù)a及樁頂剛度系數(shù)I AF LO1 LO2 LO3 LO4 1 .403 1111413.00 82201.05 188886.70 705438.80 2 .403 1111413.00 82201.05 188886.70 705438.80 承 臺(tái) 剛 度 矩 陣 I K1 K2 K3 1 697639.0964

12、52 .000000 -1498017.047010 2 .000000 8891300.000000 .000000 3 -1498017.047010 .000000 61220807.287110 * 荷載類型NP= 2 (單孔重載) * 承 臺(tái) 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉(zhuǎn)角(rad) .69 1.97 .9475E-04 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 .69 .69 39.065161 2 1.74 1.74 1928.603253 3 .09 .09 -64.051090 第 1 根 樁 樁 身 內(nèi) 力 J H(m)

13、 My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 .50 -44.841 38.049 3.982 2 .99 -26.595 35.243 7.188 3 1.49 -10.099 31.063 9.513 4 1.98 4.073 25.953 10.937 5 2.48 15.571 20.351 11.514 6 2.98 24.250 14.652 11.347 7 3.47 30.149 9.192 10.576 8 3.97 33.453 4.232 9.355 9 4.47 34.462 -.042 7.841 10 4.96 33.543 -3.523 6.176 11

14、 5.46 31.105 -6.166 4.482 12 5.95 27.562 -7.981 2.851 13 6.45 23.316 -9.016 1.346 14 6.95 18.734 -9.342 -.004 15 7.44 14.151 -9.038 -1.196 16 7.94 9.859 -8.178 -2.252 17 8.43 6.119 -6.819 -3.211 18 8.93 3.168 -4.999 -4.122 19 9.43 1.233 -2.730 -5.032 20 9.92 .536 .000 -5.980 I= 2 第 2 根樁的樁頂位移 J A1(J)

15、 A2(J) P2(J) 1 .69 .69 39.065161 2 2.21 2.21 2455.131747 3 .09 .09 -64.051090 * 荷載類型NP= 3 (雙孔重載) * 承 臺(tái) 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉(zhuǎn)角(rad) .69 2.10 .9318E-04 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 .69 .69 39.084543 2 1.86 1.86 2069.719988 3 .09 .09 -64.520578 第 1 根 樁 樁 身 內(nèi) 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m

16、) 1 .50 -45.300 38.072 3.966 2 .99 -27.039 35.277 7.163 3 1.49 -10.524 31.110 9.485 4 1.98 3.675 26.014 10.912 5 2.48 15.206 20.423 11.494 6 2.98 23.923 14.732 11.334 7 3.47 29.863 9.277 10.570 8 3.97 33.210 4.318 9.357 9 4.47 34.261 .041 7.849 10 4.96 33.382 -3.445 6.190 11 5.46 30.981 -6.096 4.499 12 5.95 27.471 -7.920 2.871 13 6.45 23.251 -8.965 1.367 14 6.95 18.692 -9.302 .017 15 7.44 14.126 -9.008 -1.177 16 7.9