樁基礎(chǔ)課程設(shè)計

1、目目 錄錄 1.設(shè)計資料設(shè)計資料 地質(zhì)及水文 河床土質(zhì)： 水文 土質(zhì)指標(biāo) 橋墩、樁、承臺尺寸與材料 荷載情況 單樁容許承載力的確定及驗算單樁容許承載力的確定及驗算 樁頂及最大沖刷線處荷載樁頂及最大沖刷線處荷載 Pi、Qi、Mi 及及 P0、Q0、M0 的計的計 算算 樁的計算寬度 b1 樁的變形系數(shù) 樁頂剛度系數(shù) 1、2、3、4 值計 算 計算承臺底面原點 0 處位移 0 a 、 0 b 、 0 計算作用在每根樁頂上的作用力 i P 、 i Q 、 i M 計算最大沖刷線處樁身彎矩，水平力 0 Q ，及軸向 0 M 力 0 P 最大彎矩最大彎矩 max M 及最大彎矩位置及最大彎矩位置 max

2、 M z 的計算的計算 樁在最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算樁在最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算 樁頂縱向水平位移驗算樁頂縱向水平位移驗算 樁身截面配筋計算樁身截面配筋計算 計算偏心距增大系數(shù) 計算受壓區(qū)高度系 數(shù) 計算所需縱向鋼筋的截面 積 對截面進(jìn)行強(qiáng)度復(fù) 核 在垂直與彎矩作用平面 內(nèi) 在彎矩作用面 內(nèi) 承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計計承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計計 算算 樁頂處局部受壓驗 算 樁對承臺的沖剪驗 算 承臺受彎、抗剪承載力計 算 群樁基礎(chǔ)驗群樁基礎(chǔ)驗 算算 群樁基礎(chǔ)承載力驗 算 參考文參考文 獻(xiàn)獻(xiàn) 1 計資料計資料 1.1.地質(zhì)及水文地質(zhì)及水文 1.1.1.河床土質(zhì)：河床土質(zhì)： 地基土為灰色淤泥質(zhì)粘土

3、，地基土容許承載力=200 KPa。 0 1.1.2.水文：水文： 地面（河床）標(biāo)高為-2.00 m，高水位 3.80m ，低水位 2.00m ，最大沖刷線標(biāo)高為- 4.00m ，一般沖刷線標(biāo)高為-2.00m 。 1.2.土質(zhì)指標(biāo)土質(zhì)指標(biāo) 類型 地基系數(shù) m（KN/m4） 極限摩阻力 （KPa） 內(nèi)摩擦角 重度 （KN/m3） 內(nèi)聚力 （KPa） 淤泥質(zhì)粘土300035 16 17.912 1.3.橋墩、樁、承臺尺寸與材料橋墩、樁、承臺尺寸與材料 橋墩橫向?qū)挒?8.10m；縱向?qū)挒?1.60m 墩頂標(biāo)高為 7.028m；墩身高為 3.80m。 規(guī)范規(guī)定：鉆（挖）孔灌注的摩擦樁中心距不得小于 2

4、.5 倍成孔直徑， 所以?。?承臺尺寸：9.5m4.5m2.0m。 （1）擬定采用八根樁，設(shè)計直徑為 1.0m。 （2）樁身及承臺混凝土用 C25 號，其受壓彈性模量 Eh =2.9107Kpa。受彎彈性模 量 E =1.93107Kpa （3）平面布置圖如下圖 1 所示： 平面布置圖如下圖 1 所示： 圖 1 平面布置圖(單位:厘米) 1.4.荷載情況荷載情況 a)上部為等跨 30m 的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支梁橋，混凝土橋墩，承臺頂面上縱橫橋 向荷載為： 作用在承臺頂面中心的承載能力極限狀態(tài)荷載如下表： 荷載方向豎向力 N（KN）水平力 H(KN)彎矩 M(KNm) 縱向 7880420.53

5、019 橫向 6100228.8770 分析說明：由于縱向荷載比橫向荷載大，出于安全角度考慮，荷載為縱向控制設(shè)計。 b)樁（直徑 1.2m）自重每延米為 (已扣除浮力)kNq78.1115 4 )0.1 ( 2 1 kNq63.1925 4 )0 . 1 ( 2 2 c)故,作用在承臺底面中心的荷載力為: N=7880+(2.04.59.525)= 10017.5 KN H=420.5 KN M=3019+420.52.0=3860 KNm d)則擬定樁基礎(chǔ)采用正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆換漿法,為摩擦樁。 2 樁容許承載力的確定及驗樁容許承載力的確定及驗 根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中確定單樁容許承載力的

6、經(jīng)驗公式初步反算樁 的長度，設(shè)該樁埋入最大沖刷線以下深度為 h，一般沖刷線以下深度為 h3，則： Nh=P=U +m0 A0+K22(h-3) 2 1 ii l hhNh89 . 5 77.131378.11 2 1 78.114228 . 1 8 5 . 10017 計算P時取以下數(shù)據(jù)： 樁的設(shè)計樁徑為 1.0m ，旋轉(zhuǎn)鉆成孔直徑為 1.04m， U=1.04=3.27m， A=1.042/4=0.849, =0.70, m0=0.8, K2=1.5, 0=200kPa, , =35 kPa。 3 2 / 9 . 17mKN P=3.27h35+ 0.70.80.849200 + 2 1 1

7、.517.9(h+2-3) = Nh = 1313.77+ 5.89h 所以，則解方程得：h=19.2m 現(xiàn)取 h=20m，樁底標(biāo)高為-24m，樁的軸向承載力符合要求。 具體見如下圖 2 所示 圖 2 雙排樁斷面圖 (單位:厘米)（a）橫橋斷面圖 （b）縱橋斷面圖 3 及最大沖刷線處荷載及最大沖刷線處荷載 Pi、Qi、Mi及及 P0、Q0、M0的計算的計算 3.1.樁的計算寬度樁的計算寬度 b1 b1=KfK0Kd Kf=0.9 K0=1+1/d=2.0 d=1.0 KdK d d b8 . 1 1 9 . 0 1 又 ； ； n=2 ； =0.6 1 1.5Lmmdh0 . 6) 1(3 1

8、 b 又有 =1.5 2.5)hh 故按彈性樁計算 3.3.樁頂剛度系數(shù)樁頂剛度系數(shù) 1、2、3、4值計算值計算 l0=5.228m h=20m =1/2 (鉆孔樁) A=0.785 4 2 d 2 m h=20m 34 00 /106203000mKNhmC 2 2 0 0 32.11 4 16 tan20 2 0 . 1 mA 按樁中心距計算面積，A0= 2 2 2.5 4.91 4 m 所以 2 0 91 . 4 mA EI ACAE hl 258 . 0 10246 . 0 91 . 4 106 1 109 . 2785 . 0 20 2 1 228 . 5 1 1 6 1 47 00

9、 0 1 又已知：=0.3420=6.8 大于 4，所以取 4hh =0.345.228=1.778 00 ll 由和查附表 17、18、19，并用雙內(nèi)插法得:(，取 4) h 0 lh7.1854 =0.23215 ; =0.41505 ; =1.02582 Q m m EIEI Q 00912 . 0 3 2 EIEI m 0480 . 0 2 3 EIEI m 349 . 0 4 3.4.計算承臺底面原點計算承臺底面原點 0 處位移處位移、 0 a 0 b 0 0 b EIEIn N44.4853 258 . 0 8 5 . 10017 1 EIEIEI i N n i x 017 .

10、6 25 . 1 8258 . 0 349 . 0 8 2 1 2 1 4 EI EIEIEI EIEI n i nn MnH i n a EIEIn EIEIn EIEIn n i n i x x 26.13753 )(1475 . 0 017 . 6 0730 . 0 3860384 . 0 5 . 420017 . 6 )(1475 . 0 )384 . 0 ()( 384 . 0 048 . 0 8 0730 . 0 00912 . 0 8 2 2 3 2 1 2 142 3 1 2 14 0 222 3 3 2 EI EIEIEI EIEI n i nn HnMn N n i x 3

11、3.1519 )(1475 . 0 017 . 6 0730 . 0 5 . 420384 . 0 38600730 . 0 )( 2 2 3 1 2 142 32 0 3.5.計算作用在每根樁頂上的作用力計算作用在每根樁頂上的作用力、 i P i Q i M KN KN EIEI EIbP ii 20.760 17.174233.1519 25 . 1 44.4853 258 . 0 001 水平力： KN EI EI EI EIaQi50.52 33.1519 048 . 0 26.13753 00912 . 0 0302 彎矩： KN EI EI EI EIaMi91.129 26.13

12、753 0480 . 0 33.1519 349 . 0 0304 校核： 校核正確KNHnQi 5 . 42000.42050.528 )91.129(825 . 1 )20.76217.1742(4 1 ii n i i nMPx 校核正確mkNMmkN 386057.3860 mkNPmkNnP n i i . 5 . 10017.48.10017)20.76217.1742(4 1 校核正確 3.6.計算最大沖刷線處樁身彎矩計算最大沖刷線處樁身彎矩，水平力，水平力，及軸向力，及軸向力 0 M 0 Q 0 P kNP kNQ mkNlQMM ii 73.180315228 . 5 785

13、 . 0 17.1742 50.52 56.144228 . 5 50.5291.129 0 0 00 4 大彎矩大彎矩及最大彎矩位置及最大彎矩位置的計算的計算 max M max M z 由得：0 z Q 936 . 0 50.52 56.14434 . 0 0 0 Q M CQ 由 及查附表 13 得：936 . 0 Q C8 . 6h 973 . 0 max Z 86 . 2 34 . 0 973 . 0 max Z651 . 1 M K mKNMKM Mmac .67.23856.144651 . 1 0 34. 048 . 6h mmz BMA Q M 0 0 無量綱系數(shù)及由附表 3

14、、7 查得，值計算列表如下， m A m B z M 彎矩分布圖彎矩分布圖: : 5 在最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算在最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算 2 00 2 1 zxxx Q zAM zB bb 無量綱系數(shù)及由附表 1、5 查得，值計算列表如下 x A x B zx 土抗力分布圖土抗力分布圖: : 6 頂縱向水平位移驗算頂縱向水平位移驗算 樁在最大沖刷處水平位移和轉(zhuǎn)角 0 x 0 由 =0.3420=6.8 查附表 1，2，5，6 得0Zhh 44066 . 2 x A62100 . 1 A62100 . 1 x B75058 . 1 B mmmmm B EI M A EI

15、 Q x xx 654 . 5 1054 . 5 62100 . 1 0491 . 0 10943 . 1 34 . 0 56.144 44066 . 2 0491 . 0 10943 . 1 34 . 0 50.52 3 7273 2 0 3 0 0 滿足要求 m EI lQ x rad B EI M A EI Q Q 3 7 3 3 0 3 7 102 0 2 0 0 10621 . 2 0491 . 0 10943 . 1 3 228 . 5 50.52 3 10552 . 1 )75058 . 1 ( 0491 . 0 10943 . 1 34 . 0 56.144 )62100 .

16、1 ( 0491 . 0 10943 . 1 34 . 0 50.52 m EI Ml x mkNM m 3 7 2 2 0 10861 . 1 0491 . 0 10943 . 1 2 228 . 5 91.129 2 91.129 所以，樁頂縱向水平位移 xxlxx mQ 0 0 01 mm41.14 10861 . 1 10621 . 2 228 . 5 10552 . 1 1054 . 5 3333 水平位移容許值0.50.53027.4Lmm 符合要求mmmmx 4 . 2741.14 1 7 樁身截面配筋計算樁身截面配筋計算及其承載力復(fù)合及其承載力復(fù)合 7.1.計算偏心距增大系數(shù)計

17、算偏心距增大系數(shù) 最大彎矩截面發(fā)生在最大沖刷線以下 Z=2.86處，此處設(shè)計最大彎矩為m ，設(shè)計最大豎向力mkNM j 67.238 kNN j 13.165786 . 2 04 . 1 355 . 078.1186 . 2 5 . 073.1803 現(xiàn)擬定采用 C25 號混凝土，HRB335 級鋼筋， MPafcd 5 . 11 mpafsd280 m N M e j j 14 . 0 13.1657 67.238 0 又因為，故樁的計算長度為：0 . 428 . 6 h mllp5 . 8) 34 . 0 0 . 4 228 . 5 (5 . 0) 0 . 4 (5 . 0 0 長細(xì)比，故

18、考慮縱向彎曲對偏心距的影響。m d lp 75 . 8 取 g=0.87 mmrg43550087 . 0 935500435 0 g rrd 所以取 0.6040 . 1604. 0 935 140 7 . 22 . 07 . 22 . 0 0 0 1 d e 所以取 1.00 . 1065. 1 1000 8500 01 . 0 15 . 1 01 . 0 15 . 1 2 d lp 024 . 1 0 . 1604 . 0 1000 8500 935/1401400 1 1 /1400 1 1 2 21 2 0 00 h l he mme36.143140024 . 1 0 7.2 計算

19、受壓區(qū)高度系數(shù)計算受壓區(qū)高度系數(shù) DC AB DC AB DgreC eABr f f sd cd 121800 8 . 40140 64.16485750 50087. 036.143 36.143500 280 5 . 11 0 0 CACAfrCfArN sdcdu 7 22 2 1072875000280500 5 . 11500 2 以下采用試算法列表計算，各系數(shù)查結(jié)構(gòu)設(shè)計原理附表 1-11 由計算表可見不存在使得 Nu 與設(shè)計值 N 相近。所以應(yīng)該按構(gòu)造進(jìn)行配筋設(shè)計。 7.3 計算所需縱向鋼筋的截面積計算所需縱向鋼筋的截面積 取最小配筋率005 . 0 所以 22 3925mmrA

20、s 選用 2014 2 4396mmAs%5 . 0%56. 0 100014 . 3 439644 22 d As 箍筋選用 10 取 g=0.87 mmrg43550087 . 0 mmrra gg 65 混凝土凈保護(hù)層厚度 ，符合規(guī)范要求mmmmc5055 2 10 65 布置如圖 3 所示 圖 3 鋼筋布置示意圖（尺寸單位：除鋼筋為毫米外其余為厘米） 縱向鋼筋間距為： 符合規(guī)范要求mmmm80172 7 . 22 14 4352 7.4 進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核 由前面的計算結(jié)果， ， mme36.143 0 mmas65mmrg435 87 . 0 g 7.4.1 在垂直于彎矩在垂直

21、于彎矩作用平面內(nèi)作用平面內(nèi) 長細(xì)比，查結(jié)構(gòu)設(shè)計原理附表 1-10 有穩(wěn)定系數(shù)75 . 8 0 d l 98 . 0 混凝土截面面積， 2 2 785000 4 mm d Ah 實際縱向鋼筋面積 2 4396mmAs 則在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的承載力為 KNNjKNN AfAf ssdccd uN 13.165789.90471089.9047 43962807850005 .1198 . 0 9 . 0 9 . 0 3 7.4.2 在彎矩作用平面內(nèi)在彎矩作用平面內(nèi) CA DB CA DB r fCAf gfDBf e sdcd sdcd 568 . 1 5 . 11 08.6825750 50

22、0 2800056 . 0 5 . 11 28087 . 0 0056 . 0 5 . 11 )( 0 以下采用試算法列表計算，各系數(shù)查附表得： 由計算表可見，當(dāng)時，與設(shè)計的很接近，故82 . 0 216.144 0 e36.143 0 e 取為計算值。82 . 0 在彎矩作用平面內(nèi)的承載力為： KNNjKNN frCfArNu sdcd 13.165778.69551078.6955 2805000056 . 0 7228 . 1 5 . 115001845 . 2 3 22 22 mkNMkN DB j sdcd ur f r f M 67.23823.822 5000056 . 0 06

23、33 . 1 2805005717 . 0 5 . 11 23 23 即樁截面符合要求。 8 承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計計算承臺結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 圖 4 樁承臺計算圖（尺寸單位：厘米） 樁與承臺的連接采用樁頂主筋伸入承臺的方法，伸入長度為 1.2m，承臺底部樁頂平 面上設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)，具體如上圖。 8.1.樁頂處局部受壓驗算樁頂處局部受壓驗算 0 1.0 1.0 1.2 1803.732164.48 jssii PPKN 3.14 2 0.785 0.785 17500 1.54 /2 0.785 17500 1.54 c j a m j cam A RKpa AR 17840.09 j KNP 滿足要求 8.2.8.2. 樁對承臺的沖剪驗算樁對承臺的沖剪驗算(取樁身伸入承臺長度為 0.15m) 0 0 12 32 0 3 1.85 1.02 1.85 tan351.0 7.2075 22 4.2 10/ 2164.48 1.540.111.85 7.2075 4.2 10 m j j j m j mj tm uu um RKN m P tm u R 抗剪承載力滿足要求。 8.3.承臺抗彎、抗剪承載力計算承臺抗彎、抗剪承載力計算 由于墩在水平面上的投影與樁有接觸，所以承臺的抗剪及抗彎強(qiáng)度滿 足要求。 9 樁基礎(chǔ)驗算樁基礎(chǔ)驗算 9