基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)1.5

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)-低樁承臺(tái)群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)長安大學(xué)公路學(xué)院橋梁工程 2013.12低樁承臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1、基本資料1.1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(jí).采用盆式橡膠支座、等截面單箱雙室薄壁橋墩(如下圖示）.圖1樁基礎(chǔ)縱橋向及橫橋向斷面圖1。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(hào)混凝土(C30)。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=3820

2、9 kN·m(坐標(biāo)規(guī)定：縱橋向x軸、橫橋向y軸、豎向z軸）1。3主墩基礎(chǔ)擬采用12根鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，混凝土標(biāo)號(hào)25（C25）。承臺(tái)頂面與地面平齊，厚度為3。5m。1。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/m41.5設(shè)計(jì)參數(shù)承臺(tái)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

3、, K2=6樁徑d=1。8m，縱橋向3排，橫橋向4排，如圖1所示 2、主墩群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)(以縱橋向控制設(shè)計(jì)）2。1、承臺(tái)平面尺寸的擬定根據(jù)上面的地質(zhì)資料、上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小以及基樁材料性質(zhì)，并且根據(jù)07規(guī)范中樁基礎(chǔ)樁徑要求：鉆（挖)孔灌注樁中心距不應(yīng)小于2。5倍的樁徑等要求,初步確定承臺(tái)的尺寸為。承臺(tái)如下圖2所示。圖2 承臺(tái)即樁基礎(chǔ)布置圖（單位尺寸m)2。2、基樁的平面布置由于規(guī)范中有要求，鉆孔灌注樁(摩擦樁)中心距不應(yīng)小于樁徑的2。5倍（即小于）取樁中心距為5m。為了避免承臺(tái)邊緣距離樁身過近而發(fā)生破裂，并考慮樁頂位置允許的偏差，邊樁外側(cè)到承臺(tái)邊緣的距離，對(duì)于樁徑大于1m的裝不應(yīng)小于0。3倍

4、的樁徑并不小于0。5m?；鶚镀矫娴牟贾萌缟蠄D2所示。2.3、擬定樁長并驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力采用公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D632007）確定單樁軸向受壓承載力容許值經(jīng)驗(yàn)公式初步反算樁長，由上面基本資料可知，承臺(tái)頂面與地面平齊，而承臺(tái)高3。5m,即基樁的頂面在地面以下3.5m處.根據(jù)地質(zhì)情況，擬將樁基礎(chǔ)打入土層以下L2處，基樁在土層的高度則為12.5m.則樁徑為1。8m，樁周長,所以得:承臺(tái)底面中心處的荷載為：樁底所受的豎向荷載為:由得：解得 那么現(xiàn)擬定樁長為21m，即。由上式計(jì)算可知當(dāng)h=21m時(shí)，樁的軸向受力承載力符合要求。2。4、彈性樁的判斷2.4。1樁的計(jì)算寬度b1已知，

5、d=1。8m，n=3，所以2.4.2樁的變形系數(shù)所以樁的長度h為21m，那么,故應(yīng)按彈性樁計(jì)算。2.5、樁頂荷載分配并校核2。5。1樁頂剛度系數(shù)值計(jì)算取已知：.88查附表17、附表18、附表19得：,，那么：2。5。2計(jì)算承臺(tái)底面中心的、由于承臺(tái)埋入地面以下較淺，相比活載效應(yīng)承臺(tái)側(cè)面土的水平抗力較小,在設(shè)計(jì)時(shí)可以偏安全的不考慮承臺(tái)側(cè)面土的水平抗力與樁和樁側(cè)土共同作用抵抗和平衡水平外荷載作用。=其中：=0.2868=120。0221=0。2652=2。5.3計(jì)算作用在每根樁上作用力、第一排和第三排樁的=(+）=0.284中間一排樁的豎向荷載水平力=彎矩=校核：2。5.4計(jì)算樁頂處的=、=241.

6、25、 、=7952。82。6、確定樁長并驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力在確定樁長時(shí)，需采用最大的豎向荷載進(jìn)行控制設(shè)計(jì),即豎向荷載應(yīng)該采用：由及可得:那么，確定樁的長度為24m，實(shí)際的由上式計(jì)算可知當(dāng)h=24m時(shí)，,樁的軸向受力承載力符合要求.2。7、單樁內(nèi)力及位移計(jì)算與驗(yàn)算2。7.1承臺(tái)底面以下深度z處樁的彎矩及樁身最大彎矩計(jì)算無量綱系數(shù)由附表3、附表7分別查得，計(jì)算列表如下表1計(jì)算，其結(jié)果圖以圖3表示.表1計(jì)算表z00.00010.00106。33106。330.20。710。196960。99806168。50106.12274。620。41。420。377390。98617322。8610

7、4.86427。720。62.130。529380。95861452。88101.93554。810。82。840。645610。91324552。3297。10649。4213.550.723050。85089618.5790。48709。041。24。260。761830.77415651。7482。32734。061。44。960。764980.68694654。4473.04727。481。65.670。737340。59373630.7963.13693.921。86.380。684880。49889585。9153。05638.9627。090。614130.40658525。39

8、43。23568。622。27。800.53160.32025454。7834。05488。832。48。510。443340。24262379。2825.80405。072.69.220.354580.17546303.3418。66322。002。89.930。269960。11979230。9512。74243。69310。640。193050.07595165。158.08173。233。512。410。050810。0135443.471。4444.91414.180。000050。000090.040。010。05圖3 圖4由得：由查附表13得:，故:，2。7。2承臺(tái)底面以下深度z

9、處樁的橫向土抗力計(jì)算無量綱系數(shù)由附表1、附表5分別查得，計(jì)算列表如下表2計(jì)算,其結(jié)果圖以圖4表示。表2計(jì)算表z00。00 2。440661。6210。00 0.00 0。00 0.20。71 2。117791。2908813。99 1。06 15.05 0.41。42 1。802731.0006423。81 1.64 25。46 0。62。13 1。502680。7498129.78 1。85 31。62 0.82。84 1。22370.5372732.33 1.76 34。09 13.55 0.970410.3611932。05 1。48 33.53 1.24.26 0.745880。219

10、0829。56 1.08 30.64 1。44.96 0。551750。1079325。51 0.62 26。13 1。65.67 0。38810。0242220。51 0。16 20.67 1。86。38 0.253860。0357215。09 0。26 14。83 27.09 0。146960。075729。71 -0.62 9。09 2.27.80 0。064610.09944.69 0。90 3。80 2。48.51 0。003480。11030.28 -1。09 0。81 2。69。22 0。039860.11136-3.42 1.19 -4。61 2.89。93 0。069020。

11、105446。38 1。21 -7。59 310.64 -0。08741-0。094718。66 1。17 9。83 3。512。41 -0。104950.0569812。13 -0。82 -12。95 414。18 -0。107880。0148714。25 0。24 -14。50 2。7。3樁頂縱向水平位移計(jì)算樁在承臺(tái)底面處（即樁頂處)水平位移：因?yàn)?，查附表得?，樁頂水平位移0.25cm6cm,符合規(guī)范要求。2。8、樁身截面配筋設(shè)計(jì)及樁截面強(qiáng)度驗(yàn)算由上面的計(jì)算可知，在z=4.47m處，該處,在該處的軸向力為：2.8。1縱向含筋面積計(jì)算樁內(nèi)豎向鋼筋按含筋率0。2配置：現(xiàn)選取12跟的HRB33

12、5級(jí)鋼筋,其面積為：2.8。2計(jì)算偏心距增大系數(shù)長細(xì)比,應(yīng)考慮縱向彎矩對(duì)偏心距的影響。取，則截面有效高度那么偏心距增大系數(shù)2.8.3求軸向力偏心距取，那么以下采用試算發(fā)列表計(jì)算,試算表如下表3所示,其各系數(shù)通過查表得到:表3試算表ABCD0。751.96870。62711。37441。32420。3030。2911。0420。761。99940。62061。42831。28910。2950。2911。0130。772。03060.61361。48061。25490。2860.2910.984由上表可見，當(dāng)故取0。71為計(jì)算值。2。8.4截面承載力復(fù)核故承載力滿足要求.樁身配筋圖如下圖5所示:鋼筋圖5樁身配筋圖2.9、群樁基礎(chǔ)承載力和沉降量驗(yàn)算2。9。1群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算由于基樁中心距為5m,小于6倍的樁徑，故需要進(jìn)行群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算。樁為偏心受壓構(gòu)件，在進(jìn)行承載力驗(yàn)算時(shí)應(yīng)滿足以下條件:因?yàn)闃妒秦Q直的,故：，上式中?。海渲袆t所以故群樁地基承載力滿足要求。2。9。2沉降量驗(yàn)算由于樁的中心距小于6倍樁徑,故還需要對(duì)群樁基礎(chǔ)進(jìn)行沉降驗(yàn)算，將群樁基礎(chǔ)作為實(shí)體基礎(chǔ)考慮，07規(guī)范中采用分層總和法計(jì)算沉降，其公式如下所示:所給材料中沒有,這是實(shí)驗(yàn)而得的數(shù)據(jù),故沉降無法計(jì)算得出具體數(shù)據(jù)。規(guī)范中還要求：(1)相鄰墩臺(tái)間不均勻沉降差值（不包括施工中的沉降），不應(yīng)使橋面形成大于0。2