基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)——低樁承臺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)-低樁承臺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、基本資料1某跨線橋主橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，跨徑組成為（60+100+60）m，橋面凈寬11m，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路級。采用盆式橡膠支座、等截面單箱雙室薄壁橋墩（如下圖示）。2主墩高度18m，箱壁厚度0.75m，縱隔板厚度0.8m，墩身頂部1.5m及底部2m均為實(shí)心段，矩形墩底截面尺寸為(4×14)m2 ，采用30號混凝土。作用于墩身底截面中心處的設(shè)計(jì)荷載為：豎直力Nz=74958kN水平力Hx=2895kN縱橋向彎矩 My=38209 kN·m（坐標(biāo)規(guī)定：縱橋向x軸、橫橋向y軸、豎向z軸）3主墩基礎(chǔ)擬采用12根鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)

2、，混凝土標(biāo)號25。承臺頂面與地面平齊，厚度為3.5m。4地質(zhì)資料 自地面向下16m深度范圍內(nèi)為中密細(xì)砂加礫石（土層），往下為密實(shí)中粗砂加礫石（土層）。地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)為:土層：=55kpa ，=19.8kN/m3 ， m=10000kN/m4,土層：=70kpa,=500kpa,=21.8KN/m3 m=20000kN/m45. 設(shè)計(jì)參數(shù)承臺及基樁材料重度 =25kN/m3，基樁設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)為：Ec=2.8×107kN/m2,=0.85, m0=0.8, K2=6 班級樁徑（m）縱橋向（排）橫橋向（排）橋11.234橋2、41.534橋31.834二、主墩群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求（以

3、縱橋向控制設(shè)計(jì)）（一）設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：1.根據(jù)已知條件擬定承臺平面尺寸；2.進(jìn)行基樁的平面布置；3.擬定樁長并驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力；4.判斷是否彈性樁；5.樁頂荷載分配并校核；6.確定樁長并驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力；7.單樁內(nèi)力及位移計(jì)算與驗(yàn)算；8.樁身截面配筋設(shè)計(jì)及樁截面強(qiáng)度驗(yàn)算；9.群樁基礎(chǔ)承載力和沉降量驗(yàn)算。（二）設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的文件及圖表1低樁承臺群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書（應(yīng)附計(jì)算小圖）；2. 橋墩及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖；3. 基樁鋼筋構(gòu)造圖。三、設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范及參考書1公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007 ）2公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004

4、）3. 王曉謀.基礎(chǔ)工程.北京：人民交通出版社，20044. 葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理. 北京：人民交通出版社，20045. 江祖銘等主編.墩臺與基礎(chǔ).北京：人民交通出版社，1994一、擬定承臺平面尺寸鉆孔灌注樁屬于摩擦樁中的鉆孔樁，根據(jù)規(guī)范要求，其中心距不應(yīng)小于樁徑的2.5倍，此處，橫、縱向樁中心距均取樁徑的2.5倍即：橫、縱向樁的中心距為1.8*2.5=4.5m根據(jù)規(guī)范，為了避免承臺邊緣距樁身過近而發(fā)生破裂，并考慮樁頂位置允許的偏差，邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離，對于樁徑大于1.0m的樁不應(yīng)小于0.3倍樁徑并不小于0.5m。故： 承臺長 承臺寬二、進(jìn)行基樁的平面布置樁的排列形式采用行列式，基樁布置

5、如圖1所示：三、擬定樁長并驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力承臺每延米自重：土層中樁每延米自重：土層中樁每延米自重：設(shè)：第二層土中樁長為根據(jù)要求，一般應(yīng)將樁底至于巖層或堅(jiān)硬的土層中，已得到較大的承載力和較小的沉降量，若在施工條件允許的深度內(nèi)沒有堅(jiān)硬土層的存在，應(yīng)盡可能選擇壓縮性較低、強(qiáng)度較高的土層作為持力層，要避免是樁底坐落在軟土層上或離軟弱下臥層的距離太近，以免樁基礎(chǔ)發(fā)生過大的沉降。顯然，土層相對于土層更適合成為持力層。樁底所承受的最大豎向荷載最大值為：計(jì)算時(shí)取以下數(shù)據(jù)：樁的周長，,所以承載力：解之的 取因此擬定樁長為：樁端以上各土層的加權(quán)平均重度值為：樁端處土的承載力容許值：因?yàn)?所以取單樁軸向受

6、壓承載力容許值的計(jì)算：樁底所承受的最大豎向荷載因?yàn)?不滿足要求，所以需重新擬定樁長。取=6.5m。驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力樁端以上各土層的加權(quán)平均重度值為：樁端處土的承載力容許值：因?yàn)?所以取單樁軸向受壓承載力容許值的計(jì)算：樁底所承受的最大豎向荷載因?yàn)?滿足要求。此時(shí)擬定的樁長為：四、判斷是否為彈性樁當(dāng)，故樁的計(jì)算寬度為： 平行于水平力作用方向的樁間凈距為地面線以下樁的計(jì)算埋入深度，且。所以計(jì)算可得：故整個(gè)深度的地基系數(shù)比例系數(shù)m取第一層土的m，慣性矩抗彎剛度 樁的入土深度，故按照彈性樁計(jì)算。五、樁頂荷載分配并校核（1） 樁頂剛度系數(shù)值的計(jì)算：式中： ， 即：已知：取用4。 查附表17、附表

7、18、附表19得：,由下式可得：(2) 計(jì)算承臺底面原點(diǎn)0處位移,低樁承臺要考慮樁土承臺的共同作用。即：其中(3) 計(jì)算作用在每根樁頂上的作用力豎向力：水平力：彎矩值:校核單位寬度水平抗力：單位寬度彎矩值：水平力校核：豎向力校核：彎矩值校核：顯然，校核結(jié)果符合要求。六、確定樁長并驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力由上一問可知，單樁樁頂所受到的最大軸向壓力豎向最大荷載：因?yàn)?不滿足要求，所以進(jìn)行重新計(jì)算。取=11.5m。樁端以上各土層的加權(quán)平均重度值為：樁端處土的承載力容許值：因?yàn)?所以取單樁軸向受壓承載力容許值的計(jì)算：因?yàn)?滿足要求。重新確定樁長為七、單樁內(nèi)力及位移計(jì)算與驗(yàn)算（1）樁身彎矩Mz以及樁身

8、最大彎矩Mmax計(jì)算 1）由于，故可以采用無量綱法 即： 無量綱系數(shù)AM,BM分別由附表查的，Mz計(jì)算如下表：MZ計(jì)算列表 0.0 0.00 01.000000.00 332.81 332.81 0.1 0.36 0.099600.9997462.20 332.72 394.92 0.2 0.72 0.196960.99806122.99 332.16 455.16 0.3 1.08 0.290100.99382181.15 330.75 511.91 0.4 1.44 0.377390.98617235.66 328.21 563.87 0.5 1.80 0.457520.97458285.

9、70 324.35 610.05 0.6 2.15 0.529380.95861330.57 319.03 649.61 0.7 2.51 0.592280.93817369.85 312.23 682.08 0.8 2.87 0.645610.91324403.15 303.94 707.09 0.9 3.23 0.689260.88407430.41 294.23 724.64 1.0 3.59 0.723050.85089451.51 283.18 734.69 1.1 3.95 0.747140.81410466.55 270.94 737.49 1.2 4.31 0.761830.7

10、7415475.72 257.64 733.37 1.3 4.67 0.767610.73161479.33 243.49 722.82 1.4 5.03 0.764980.68694477.69 228.62 706.31 1.5 5.39 0.754660.64081471.25 213.27 684.52 1.6 5.75 0.737340.59373460.43 197.60 658.03 1.7 6.10 0.713810.54625445.74 181.80 627.54 1.8 6.46 0.684880.49889427.67 166.04 593.71 1.9 6.82 0.

11、651390.45219406.76 150.49 557.25 2.0 7.18 0.614130.40658383.49 135.31 518.81 2.2 7.90 0.531600.32025331.96 106.58 438.54 2.4 8.62 0.443340.24262276.84 80.75 357.59 2.6 9.34 0.354580.17546221.42 58.39 279.81 2.8 10.05 0.269960.11979168.58 39.87 208.44 3.0 10.77 0.193050.07595120.55 25.28 145.83 3.5 1

12、2.57 0.050810.0135431.73 4.51 36.23 4.0 14.36 0.000050.000090.03 0.03 0.06 2）樁身最大彎矩Mmax最大彎矩位置確定 由QZ=0得： 由及 ，查附表13，得 ，故 由及，查書中附表13，得KM=1.780 （2）樁身剪力Qz計(jì)算 無量綱系數(shù)AQ,BQ分別由附表查的，Qz計(jì)算如下表QZ計(jì)算列表 0.0 0.00 1.000000173.91 0.00 173.91 0.1 0.36 0.98833-0.00753171.88 -0.70 171.18 0.2 0.72 0.95551-0.02795166.17 -2.59

13、 163.58 0.3 1.08 0.90468-0.05820157.33 -5.39 151.94 0.4 1.44 0.83898-0.09554145.91 -8.86 137.05 0.5 1.80 0.76145-0.13747132.42 -12.74 119.68 0.6 2.15 0.67486-0.18191117.36 -16.86 100.50 0.7 2.51 0.58201-0.22685101.22 -21.03 80.19 0.8 2.87 0.48522-0.2708784.38 -25.11 59.28 0.9 3.23 0.38689-0.3124567.

14、28 -28.96 38.32 1.0 3.59 0.28901-0.3505950.26 -32.50 17.77 1.1 3.95 0.19388-0.3844333.72 -35.63 -1.92 1.2 4.31 0.10153-0.4133517.66 -38.31 -20.66 1.3 4.67 0.01477-0.436902.57 -40.50 -37.93 1.4 5.03 -0.06586-0.45486-11.45 -42.16 -53.61 1.5 5.39 -0.13952-0.46715-24.26 -43.30 -67.56 1.6 5.75 -0.20555-0

15、.47378-35.75 -43.91 -79.66 1.7 6.10 -0.26359-0.47496-45.84 -44.02 -89.86 1.8 6.46 -0.31345-0.47103-54.51 -43.66 -98.17 1.9 6.82 -0.35501-0.46223-61.74 -42.84 -104.58 2.0 7.18 -0.38839-0.44914-67.54 -41.63 -109.18 2.2 7.90 -0.43174-0.41179-75.08 -38.17 -113.25 2.4 8.62 -0.44647-0.36312-77.65 -33.66 -

16、111.30 2.6 9.34 -0.43651-0.30732-75.91 -28.49 -104.40 2.8 10.05 -0.40641-0.24853-70.68 -23.04 -93.72 3.0 10.77 -0.36065-0.19052-62.72 -17.66 -80.38 3.5 12.57 -0.19975-0.01672-34.74 -1.55 -36.29 4.0 14.36 -0.00002-0.000450.00 -0.04 -0.05 （3）水平位移Xz計(jì)算 無量綱系數(shù)Ax,Bx分別由附表查的，Xz計(jì)算如下表XZ計(jì)算列表 0.0 0.00 2.440661.6

17、210017.01 6.03 23.04 0.1 0.36 2.278731.4509415.88 5.40 21.28 0.2 0.72 2.117791.2908814.76 4.80 19.56 0.3 1.08 1.958811.1407913.65 4.24 17.90 0.4 1.44 1.802731.0006412.57 3.72 16.29 0.5 1.80 1.650420.8703611.50 3.24 14.74 0.6 2.15 1.502680.7498110.47 2.79 13.26 0.7 2.51 1.360240.638859.48 2.38 11.86

18、0.8 2.87 1.223700.537278.53 2.00 10.53 0.9 3.23 1.093610.444817.62 1.65 9.28 1.0 3.59 0.970410.361196.76 1.34 8.11 1.1 3.95 0.854410.286065.96 1.06 7.02 1.2 4.31 0.745880.219085.20 0.81 6.01 1.3 4.67 0.644980.159854.50 0.59 5.09 1.4 5.03 0.551750.107933.85 0.40 4.25 1.5 5.39 0.466140.062883.25 0.23

19、3.48 1.6 5.75 0.388100.024222.71 0.09 2.80 1.7 6.10 0.31741-0.008472.21 -0.03 2.18 1.8 6.46 0.25386-0.035721.77 -0.13 1.64 1.9 6.82 0.19717-0.057981.37 -0.22 1.16 2.0 7.18 0.14696-0.075721.02 -0.28 0.74 2.2 7.90 0.06461-0.099400.45 -0.37 0.08 2.4 8.62 0.00348-0.110300.02 -0.41 -0.39 2.6 9.34 -0.0398

20、6-0.11136-0.28 -0.41 -0.69 2.8 10.05 -0.06902-0.10544-0.48 -0.39 -0.87 3.0 10.77 -0.08741-0.09471-0.61 -0.35 -0.96 3.5 12.57 -0.10495-0.05698-0.73 -0.21 -0.94 4.0 14.36 -0.10788-0.01487-0.75 -0.06 -0.81 （4）轉(zhuǎn)角位移 計(jì)算 無量綱系數(shù) 分別由附表查的，計(jì)算如下表Z計(jì)算列表 0.0 0.00 -1.62100-1.75058-3.14 -1.82 -4.97 0.1 0.36 -1.61600-

21、1.65068-3.14 -1.72 -4.85 0.2 0.72 -1.60177-1.55069-3.11 -1.61 -4.72 0.3 1.08 -1.57676-1.45106-3.06 -1.51 -4.57 0.4 1.44 -1.54334-1.35204-2.99 -1.41 -4.40 0.5 1.80 -1.50151-1.25394-2.91 -1.30 -4.22 0.6 2.15 -1.46009-1.15725-2.83 -1.20 -4.04 0.7 2.51 -1.39593-1.06238-2.71 -1.10 -3.81 0.8 2.87 -1.33398

22、-0.96978-2.59 -1.01 -3.60 0.9 3.23 -1.26713-0.87978-2.46 -0.91 -3.37 1.0 3.59 -1.19647-0.79311-2.32 -0.82 -3.15 1.1 3.95 -1.12283-0.70981-2.18 -0.74 -2.92 1.2 4.31 -1.04733-0.63038-2.03 -0.66 -2.69 1.3 4.67 -0.97078-0.55506-1.88 -0.58 -2.46 1.4 5.03 -0.89409-0.48412-1.73 -0.50 -2.24 1.5 5.39 -0.8180

23、1-0.41770-1.59 -0.43 -2.02 1.6 5.75 -0.74337-0.35598-1.44 -0.37 -1.81 1.7 6.10 -0.67075-0.29897-1.30 -0.31 -1.61 1.8 6.46 -0.60077-0.24672-1.17 -0.26 -1.42 1.9 6.82 -0.53393-0.19916-1.04 -0.21 -1.24 2.0 7.18 -0.47063-0.15624-0.91 -0.16 -1.08 2.2 7.90 -0.35588-0.08365-0.69 -0.09 -0.78 2.4 8.62 -0.258

24、31-0.02753-0.50 -0.03 -0.53 2.6 9.34 -0.17849-0.01415-0.35 -0.01 -0.36 2.8 10.05 -0.11611-0.04351-0.23 -0.05 -0.27 3.0 10.77 -0.06987-0.06296-0.14 -0.07 -0.20 3.5 12.57 -0.01206-0.08294-0.02 -0.09 -0.11 4.0 14.36 -0.00341-0.08507-0.01 -0.09 -0.10 八、樁身截面配筋設(shè)計(jì)及樁截面強(qiáng)度驗(yàn)算 由上可知，最大彎矩發(fā)生在距離樁頂以下的3.92m處，該處的彎矩為.

25、計(jì)算該處軸向受壓荷載時(shí)，根據(jù)公路橋梁通用設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D602004）第4.1.6，恒載分項(xiàng)系數(shù)取1.2。則1）縱向鋼筋面積按公路橋規(guī)規(guī)定全部縱向鋼筋配筋率按0.2%配置現(xiàn)選用16根22的HRB335級鋼筋：樁身采用C25混凝土，。計(jì)算偏心距增大系數(shù) 因?yàn)殚L細(xì)比:所以偏心距增大系數(shù)： 其中:,取 ; ，所以： 計(jì)算截面實(shí)際偏心距根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ D62-2004)求軸向偏心距： 即： 以下采用試算列下表ABCD0.962.58900.40112.20120.74460.1450.1401.030.972.61580.38652.22900.72510.1380.1400.990.982.64240.37172.25610.70610.1320.1400.94由上表可知，當(dāng)時(shí),與實(shí)際值最為接近，故取0.97作為計(jì)算值。截面承載力復(fù)合軸力復(fù)合:彎矩復(fù)合：軸力和彎矩均滿足要求。裂縫寬度驗(yàn)算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ D62-2004)第6.4.5條，圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的截面受拉區(qū)外緣鋼筋應(yīng)力時(shí)可不必驗(yàn)算裂縫寬度。式中：則：說明在樁身彎矩最大截面外緣鋼筋處于受壓狀態(tài)，可不必進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。鋼筋布置如圖：九、群樁基礎(chǔ)承載力和沉降量驗(yàn)算1.樁底持力層承載力驗(yàn)算 由