基礎工程雙柱式橋墩鉆孔灌注樁課程設計

1、目錄1 設計任務書31.1 設計目的31.2 設計任務31.2.1 設計資料31.2.2 地質資料31.2.3 材料41.2.4 基礎方案41.2.5 計算荷載41.2.6 設計要求61.3 時間及進度安排61.4 建議參考資料62 設計指導書82.1 擬定尺寸82.2 荷載設計及荷載組合82.2.1 荷載計算8樁頂荷載計算及樁頂荷載組合82.3 樁基設計計算與驗算10樁長確定及單樁承載能力驗算10樁身內力及配筋計算11單樁水平位移及墩臺水平位移驗算123 設計計算書133.1 設計擬定尺寸133.2 荷載計算及荷載組合133.3 樁基設計計算與驗算143.3.1 承載能力極限狀態(tài)荷載組合14

2、3.3.2 正常使用極限狀態(tài)荷載組合173.4 樁基設計與驗算203.4.1 樁長與單樁承載力驗算203.4.2 樁的內力計算213.4.3 樁身配筋計算244 鋼筋構造圖294.1 鋼筋用量計算294.1.1 縱筋用量計算294.1.2 普通箍筋用量計算294.1.3 橫系梁主筋用量計算294.1.4 橫系梁箍筋用量計算294.1.5 加勁箍筋用量計算294.1.6 定位鋼筋用量計算304.1.7 伸入橫系梁箍筋用量計算304.1.8 鋼筋總用量304.2 配筋圖304.3 三視圖304 參考文獻311 雙柱式橋墩鉆孔灌注樁設計任務書1.1 設計目的：通過本課程設計，掌握承受豎向和水平力作用

3、的單排樁基礎的設計與計算，對相應規(guī)范有一定的了解。1.2 設計任務：1.2.1 設計資料：我國某公路橋墩采用樁（柱）式橋墩，初步擬定尺寸如下圖所示。其上部結構為28米鋼筋混凝土裝配式T型梁橋，橋面寬7米。設計汽車荷載為公路-級。 (單位：mm)1.2.2 地質資料：標高30.00米以上樁側土為軟塑亞粘土，其各物理性質指標為：容重18.5KN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量=21%，L=22.7%，P=16.3%；m=7000kN/m4；樁周土極限摩阻力=40kPa；標高30.00米以下樁側及樁底均為硬塑性土，其各物理性質指標為：容重19.5KN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量=

4、17.8%，L=22.7%，P=16.3%， m=15000kN/m4；樁周土極限摩阻力=65kPa；0=350kPa。1.2.3 材料：樁采用C25混凝土澆注，混凝土彈性模量Eh=2.85×104MPa，所供鋼筋有R235和HRB335。1.2.4 基礎方案：該橋墩基礎由兩根鉆孔樁組成，旋轉成孔。（鉆頭直徑（即樁的設計直徑）取1.21.6m，樁底沉淀土厚度t=(0.10.3)d。上部柱直徑為1.0m，在局部沖刷線處設置橫系梁。）1.2.5 計算荷載一跨上部結構自重G1（見下表）蓋梁自重G2局部沖刷線以上一根樁重G3 最低水位： ，常水位：樁自重G4橫系梁自重G5汽車荷載級（活載）在

5、墩柱頂?shù)姆戳﹄p孔布載G6 =536.68KN，單孔布載G7(見下表)車輛荷載反力已按偏心受壓原理考慮橫向分布的分配影響。G7在順橋向引起的彎矩(見下表)水平荷載：a.制動力：T=45.00KN,作用點在支座中心，距樁頂距離為12.6m。b.縱向風力：蓋梁部分W1(見下表),對樁頂力臂為11.62m。墩身部分W2(見下表),對樁頂力臂為4.96m。荷載分組編號（學號個位）G1G7M荷載分組編號（學號十位）W11241540013505.22241540013515.23241539013525.44243540013535.852435400135荷載分組編號（學號百位）W26243539013

6、57243539013513.08245040013523.292450400135024503901351.2.6 設計要求確定樁的長度，進行單樁承載力驗算。樁身強度計算，求出樁身彎矩圖（用坐標紙繪制）定出最大樁身彎矩值及其相應的截面和相應軸力，配置鋼筋，驗算截面強度，計算出主筋長度，螺旋鋼筋長度，鋼筋總用量。驗算墩頂縱橋向水平位移。繪制樁基布置圖及樁身配筋圖。全部設計計算工作、設計計算書編寫在一周內完成（按五天計），嚴禁相互抄襲。全部設計文件采用課程設計專用設計用紙和課程設計資料袋。1.3 時間及進度安排：1）布置設計內容及準備相關參考書、設計規(guī)范： 0.5天 2）荷載計算及組合：0.5天

7、3）樁長確定及單樁承載力驗算： 0.5天 4）配筋計算及墩頂位移驗算： 1天 5）設計校核： 0.5天 6）完成設計說明書： 1天 7）完成設計圖紙。 1.天1.4 建議參考資料規(guī)范：公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004） 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004） 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTG D63-2007） 道路工程制圖標準（GB50162-92）結構設計原理凌治平主編，人民交通出版社基礎工程凌治平主編，人民交通出版社橋梁工程公路橋涵設計手冊墩臺與基礎，人民交通出版社2 單排樁基礎課程設計指導書2.1 擬定尺寸 樁徑：參考選擇范圍：1.2m1.

8、6m。 樁長：據(jù)所選定的持力層選擇。摩擦樁的樁長不應小于4m，樁底端部應盡可能達到該土層的樁端阻力的臨界深度。一般不宜小于1m。橫系梁：梁高?。?.81.0）d；梁寬取（0.61.0）d。詳見公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTG D63-2007)第條第3款2.2 荷載計算及荷載組合2.2.1 荷載計算浮力的考慮參見公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）第條墩柱自重應考慮常水位和最低水位兩種情況。鋼筋混凝土重度取25KN/m3；有效重度取15KN/m3。2.2.2 樁頂荷載計算及樁頂荷載組合參見公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）第4.1有關條款及公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范

9、(JTG D63-2007) 第條條有關條款。可列表計算 內力荷載名稱常水位最低水位N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)1永久作用G1+G2+G3+G52汽車荷載，雙跨3汽車荷載，單跨4制動力5風力W常水位荷載組合常水位按承載能力極限狀態(tài)按正常使用極限狀態(tài)N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)1+21+31+2+4+5NmaxHMNHMmax1+3+4+5NmaxHMNHMmax最低水位荷載組合最低水位按承載能力極限狀態(tài)按正常使用極限狀態(tài)N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)1+21+31+2+4+5N

10、maxHMNHMmax1+3+4+5NmaxHMNHMmax2.3 樁基設計計算與驗算2.3.1 樁長確定及單樁承載能力驗算樁長的計算可以根據(jù)持力層位置擬定，再根據(jù)單樁容許承載力的驗算來修正，也可以根據(jù)單樁單樁承載力的驗算公式反算樁長。地基承載能力驗算根據(jù)公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTG D63-2007) 第1.0.8條規(guī)定，驗算荷載采用正常使用極限狀態(tài)荷載組合。取能產生最大豎向軸向力Nmax的荷載組合作為控制荷載。Nmax+GRRaG樁身自重與置換土重（當自重計入浮力時，置換土重也計入浮力）的差值gR地基承載力容許值抗力系數(shù)。按公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTG D63-2007) 第條

11、規(guī)定取值。Ra 單樁軸向受壓承載力容許值。由于R 取值不同，應取永久荷載+汽車荷載及永久荷載+可變荷載兩種工況驗算。2.3.2 樁身內力及配筋計算(1)計算樁的計算寬度圓形截面樁： bt=d+1×0.9(2)計算樁土變形系數(shù) ，并判斷樁是否為彈性樁(3)計算最大沖刷線處樁頂荷載按公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTG D63-2007) 第條規(guī)定基礎結構設計當按承載能力極限狀態(tài)設計時，應采用作用效應基本組合和偶然組合（本設計不考慮）進行驗算?？刂坪奢d應取按承載能力極限狀態(tài)設計時，能產生最大彎矩及相應軸力較小的工況進行驗算。(4)樁身內力計算可列表進行，相應格式可參照下表：求出樁身彎矩及剪

12、力圖（用坐標紙繪制）ZZ(5) 配筋計算a樁身最大彎矩值及其相應的截面位置的確定可由樁身彎矩圖（用坐標紙繪制）確定（圖解法），也可計算出系數(shù)CQ后，查表求得（數(shù)解法）。b求出最大彎矩和相應軸力后，配筋計算及截面強度驗算課參見結構設計原理有關偏心受壓構件強度計算部分。最大彎矩及相應軸力應取設計值，要考慮荷載分項系數(shù)。樁基構造要求詳見公橋基規(guī)第條及條第3款有關規(guī)定。鋼筋布置要考慮：（1）主筋鋼種、直徑，與承臺的聯(lián)結方式及主筋的截斷；（2）箍筋的直徑、間距，加強筋的設置。2.3.3 單樁水平位移及墩臺水平位移驗算作用效應按正常使用極限狀態(tài)組合取最大沖刷線處，查表求得樁身水平位移x0 ，要求 。墩臺頂

13、水平位移驗算參照教材有關章節(jié)。3 設計計算書3.1 設計擬定尺寸樁徑：1.5m。樁長：14m。橫系梁：梁高：1.2m 梁寬：1.2m3.2 荷載計算兩跨上部結構自重 G1=2435KN蓋梁自重 G2=1.85×1.5+5.0+1.5×0.8×25+0.5×8+6×0.7×1.85×25=522.625KN沖刷線以上每根樁自重最低水位時：G3=×0.52×4.78×15+×0.52×10.9-4.78×25=176.390KN常水位時：G3=×0.52

14、15;2.1×25+×0.52×8.8×15=144.833KN樁自重（每延米）：1sat=Gs-1Gs1+=18.5×2.7-12.7×1+0.21+10=19.627KN/m31=1sat-=9.627KN/m32'=Gs-1Gs1+=19.5×2.7-12.7×1+0.178=10.423KN/m3第一層：G4=/4×1.52×15-9.627=9.490KN/m第二層：G4=/4×1.52×15-10.423=8.084KN/m橫系梁：G5=0.8d×

15、;0.8d×3.5×1.5=75.6KN汽車荷載（公路II級）：雙孔：G6=536.68KN單孔：G7=400KN M=135KNm水平荷載：制動力：T=45.00KN M=567KNm風力：w1=5.2KN w2=3.0KN M=75.30KNm 內力荷載名稱常水位最低水位N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)1永久作用G1+G2+G3+G51661.45001693.00002汽車荷載，雙跨536.6800536.68003汽車荷載，單跨400013540001264制動力0455670455675風力W08.275.3008.275.30

16、3.3 荷載組合計算承載能力極限狀態(tài)常水位（N）1+2：1661.446×1.2+536.68×1.4=2745.091+3：1661.446×1.2+400.00×1.4=2553.741+2+4+5：（1）Nmax=1661.45×1.2+536.68×1.4+0.7×(0+0)=2745.09H=0+0+0.7×1.4×45+1.1×8.2=50.41M=0+0+0.7×1.4×567+1.1×75.30=613.64（2）Mmax=0+567×1.

17、4+0.7×1.4×0+75.30×1.1=851.78H=0+45×1.4+0.7×0+8.2×1.1=69.31N=1661.45×1.2+0+0.7×1.4×536.68+0=2519.691+3+4+5：（1）Nmax=1661.45×1.2+400×1.4+0.7×(0+0)=2049.74H=0+0+0.7×1.4×45+1.1×8.2=50.41M=0+0+0.7×1.4×567+1.1×75.30=6

18、13.64（2）Mmax=0+567×1.4+0.7×1.4×135+75.30×1.1=984.08H=0+45×1.4+0.7×0+8.2×1.1=69.31N=1661.45×1.2+0+0.7×1.4×400+0=2385.74常水位（H）1+2：0+0=01+3：0+0=0常水位（M）1+2：0+0=01+3：0+0=0最低水位（N）1+2：1693.003×1.2+536.68×1.4=2782.961+3：1693.003×1.2+400.00

19、5;1.4=2591.601+2+4+5：（1）Nmax=1693.00×1.2+536.68×1.4+0.7×(0+0)=2782.95H=0+0+0.7×1.4×45+1.1×8.2=50.41M=0+0+0.7×1.4×567+1.1×75.30=613.64（2）Mmax=0+567×1.4+0.7×1.4×0+75.30×1.1=851.78H=0+45×1.4+0.7×0+8.2×1.1=69.31N=1693.00

20、5;1.2+0+0.7×1.4×536.68+0=2557.551+3+4+5：（1）Nmax=1693.00×1.2+400.00×1.4+0.7×(0+0)=2591.60H=0+0+0.7×1.4×45+1.1×8.2=50.41M=0+126×1.4+0.7×1.4×567+1.1×75.30=790.04（2）Mmax=0+567×1.4+0.7×1.4×126+75.3×1.1=975.26H=0+45×1.4+0

21、.7×0+8.2×1.1=69.31N=1693.00×1.2+1.4×0+0.7×(0+1.4×400)=2423.60最低水位（H）1+2：0+0=01+3：0+0=0最低水位（M）1+2：0+0=01+3：0+0=0正常使用極限狀態(tài)常水位（N）1+2：1661.446+0.7×536.68=2037.121+3：1661.446+0.7×400.00=1941.451+2+4+5：1661.446+0.7×536.68+0+0=2037.121+3+4+5：1661.446+0.7×400

22、.00+0+0=1941.45常水位（H）1+2：0+0=01+3：0+0=01+2+4+5：1.0×45+0.75×8.2+0+0=51.151+3+4+5：1.0×45+0.75×8.2+0+0=51.15常水位（M）1+2：0+0=01+3：0+0.7×135=88.201+2+4+5：0+0+1.0×567+0.75×75.30=623.481+3+4+5：0+135×0.7+1.0×567+0.75×75.30=93.65最低水位（N）1+2：1693.003+0.7×536

23、.68=2068.681+3：1693.003+0.7×400.00=1973.001+2+4+5：1693.003+0.7×536.68+0+0=2068.681+3+4+5：1693.003+0.7×400.00+0+0=1973.00最低水位（H）1+2：0+0=01+3：0+0=01+2+4+5：0+0+1.0×45+0.75×8.2=51.151+3+4+5：0+0+1.0×45+0.75×8.2=51.15最低水位（M）1+2：0+0=01+3：0+0.7×135=88.201+2+4+5：0+0+1.

24、0×567+0.75×75.30=623.481+3+4+5：0+135×0.7+1.0×567+0.75×75.30=93.65常水位荷載組合常水位按承載能力極限狀態(tài)按正常使用極限狀態(tài)N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)1+22745.090.000.002037.120.000.001+32553.740.000.001941.450.0088.201+2+4+52745.0950.41613.642037.1251.15623.482519.6969.31851.781+3+4+52049.7450.416

25、13.641941.4551.1593.652385.7469.31984.08最低水位荷載組合最低水位按承載能力極限狀態(tài)按正常使用極限狀態(tài)N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)1+22782.960.000.002068.680.000.001+32591.600.000.001973.000.0088.201+2+4+52782.9550.41613.642068.6851.15623.482557.5569.31851.781+3+4+52591.6050.41790.041973.0051.1593.652423.6069.31975.263.4 樁基設計

26、與驗算樁長與單樁承載力Ra=12i=1nqikli+m0Apfa0+k22h-3周長：u=d=×1.5=4.71m面積：Ap=4d2=1.77m2=0.7 m0=0.8 k2=2.5 q1k=40KPa q2k=65KPafa0=350KPa 2=sat1×5+sat2×h-5hRa=0.5×4.71×5×40+65×(h-5)+0.7×0.8×1.77×350+2.5×19.627×5+20.423×h-5h×h+6.08-3Nh=Nmax+G=1.0&

27、#215;2782.95+5×9.49+8.084×h-5Ra=Nhh=13.26m14mRa=3047.95KN>Nh=2903.17KN樁的內力計算計算寬度b1=k×kf×d+1=1×0.9×1.5+1=2.25m樁的變形系數(shù)計算=5mb1EI=57000×2.250.8×2.85×107×0.25=0.308m-1局部沖刷線處的外力計算P0=2423.60KN Q0=69.31KN M0=975.26KNm樁身內力計算彎矩：Mz=Q0Am+M0Bm=69.310.308Am+975.

28、26BmZZ=ZAmBmAmH0M0BmMZ0.00 00.00000 1.00000 0.00 975.26 975.26 0.32 0.10.09960.9997422.41 975.01 997.42 0.65 0.20.196960.9980644.32 973.37 1017.69 0.97 0.30.29010.9938265.28 969.23 1034.51 1.30 0.40.377390.9861784.92 961.77 1046.70 1.62 0.50.457520.97458102.96 950.47 1053.42 1.95 0.60.529380.9586111

29、9.13 934.89 1054.02 2.27 0.70.592280.93817133.28 914.96 1048.24 2.60 0.80.645610.91324145.28 890.65 1035.93 2.92 0.90.689260.88407155.10 862.20 1017.30 3.25 10.723050.85089162.71 829.84 992.55 3.57 1.10.747140.81410 168.13 793.96 962.09 3.90 1.20.761830.77415171.43 755.00 926.43 4.22 1.30.767610.731

30、61172.74 713.51 886.25 4.55 1.40.764980.68694172.14 669.95 842.09 4.87 1.50.754660.64081169.82 624.96 794.78 5.19 1.60.737340.59373165.92 579.04 744.96 5.52 1.70.713810.54625160.63 532.74 693.36 5.84 1.80.684880.49889154.12 486.55 640.67 6.17 1.90.654390.45219147.26 441.00 588.26 6.49 20.614130.4065

31、8138.20 396.52 534.72 7.14 2.20.53160.32025119.63 312.33 431.95 7.79 2.40.443340.2426299.76 236.62 336.38 8.44 2.60.354580.1754679.79 171.12 250.91 9.09 2.80.269960.1197960.75 116.83 177.58 9.74 30.193050.0759543.44 74.07 117.51 11.36 3.50.050810.0135411.43 13.21 24.64 12.99 40.000050.000090.01 0.09

32、 0.10 由Qz=0CQ=M0Q0=0.308×975.2669.31=4.334由附表B：Zmax=0.610Zmax=Zmax0.308=1.98mKM=1.088Mmax=KMM0=1.088×975.26=1061.08KNm剪力：Qz=H0AQ+M0BQ=69.31AQ+0.308×975.26BQZZ=ZAmBmAmH0M0BmMZ0.00 01069.31069.310.32 0.10.98833-0.00753 68.5011523-2.261861466.23929090.65 0.20.95551-0.02795 66.2263981-8.3

33、9562157.83077710.97 0.30.90135-0.05820 62.4725685-17.48211644.99045251.30 0.40.83898-0.09554 58.1497038-28.698305229.45139861.62 0.50.76145-0.13747 52.7760995-41.293238611.48286091.95 0.60.67486-0.18191 46.7745466-54.6421258-7.86757922.27 0.70.58201-0.22685 40.3391131-68.141203-27.80208992.60 0.80.4

34、8522-0.27087 33.6305982-81.3639306-47.73333242.92 0.90.38689-0.31245 26.8153459-93.853731-67.03838513.25 10.28901-0.35059 20.0312831-105.3102242-85.27894113.57 1.10.19388-0.38443 13.4378228-115.4750834-102.03726063.90 1.20.10153-0.41335 7.0370443-124.162073-117.12502874.22 1.30.01477-0.43690 1.02370

35、87-131.236022-130.21231334.55 1.4-0.06586-0.45486 -4.5647566-136.6308468-141.19560344.87 1.5-0.13952-0.46715 -9.6701312-140.322517-149.99264825.19 1.6-0.20555-0.47378 -14.2466705-142.3140364-156.56070695.52 1.7-0.26359-0.47496 -18.2694229-142.6684848-160.93790775.84 1.8-0.31345-0.47103 -21.7252195-1

36、41.4879914-163.21321096.17 1.9-0.35501-0.46223 -24.6057431-138.8446474-163.45039056.49 2-0.38839-0.44914 -26.9193109-134.9126732-161.83198417.14 2.2-0.43174-0.41179 -29.9238994-123.6934802-153.61737967.79 2.4-0.44647-0.36312 -30.9448357-109.0739856-140.01882138.44 2.6-0.43651-0.30732 -30.2545081-92.

37、3127816-122.56728979.09 2.8-0.40641-0.24853 -28.1682771-74.6534414-102.82171859.74 3-0.36065-0.19052 -24.9966515-57.2283976-82.225049111.36 3.5-0.19975-0.01672 -13.8446725-5.0223536-18.867026112.99 4-0.00002-0.00045 -0.0013862-0.135171-0.13655723.4.3 樁身配筋計算Zmax=1.98m Mmax=1061KNm計算軸力Nj 恒載系數(shù)1.2 活載系數(shù)1

38、.4Nj=N0+1.2×4d2×1.98×25-19.627-1.52×1.98×40=2222.33KN縱筋面積：按含筋率為0.2%配置Ag=4×1.52×0.2%=35.3×10-4m2取8根25 HRB335鋼筋f'sd=280MPaA'g=39.27×10-4m2樁柱采用C25混凝土fcd=11.5Mpa偏心距增大系數(shù)長細比 lpi=hIA=140.375=37.33>17.5e0=MmaxNj=10612222.33=0.477m取rs=0.9r=0.675m截面有效高度h

39、0=r+rs=1.425m h=2r=1.5m1=0.2+2.7e0h0=1.1012=1.15-0.01l0h=1.061所以偏心距增大系統(tǒng)=1+11400e0h0lh212=1+11400×0.4771.425×141.52=1.186截面實際偏心距e0=1.186×0.477=0.566m軸力偏心距r=0.75m =0.002 設g=0.9e0=Bfcd+Dgf'sdAfcd+Cf'sdr=11.5B+0.002×0.9×280D11.5A+0.002×280C×0.75ABCD(e0)e0(e0)/

40、e00.400.86670.5414-0.47491.88010.5540.5660.980.390.83690.5304-0.52271.87110.5660.56610.380.80740.5191-0.57071.86090.5770.5661.02=0.39截面承載力復核Nu=Ar2fcd+Cr2f'sd=0.8369750211.5-0.52270.0027502280=5249.05KNMu=Br3fcd+Dgr3f'sd=0.5304750311.5+1.87110.0027503280=3015.32KNm裂縫寬度驗算Ms=KmM0=1.088×623.48=678.35KNmNz=2068.18+1.2×1.98×9.490-2×1.5×1.98×40=1904.71KNe0=678.351904.71=356mmss=59.42Nsr2fcu,k2.80sse0r-1.0-1.65-23=59.42×1904712&#