鐵路樁基設(shè)計

1、第一章設(shè)計說明書1.1鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計中所依據(jù)規(guī)范有鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范TB1002.5混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范TB1002.3-991.2鐵路橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容及步驟（I）綜合地層、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構(gòu)條件等確定樁基持力層；（3）選擇樁材，確定樁的類型、外形尺寸和構(gòu)造；（4）確定單樁承載力設(shè)計值；（5）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，初步擬定樁的數(shù)量和平面布置；（6）根據(jù)樁的平面布置，初步擬訂承臺的輪廓尺寸及承臺底標(biāo)高；（7）單樁豎向承載力驗算（8）驗算承臺結(jié)構(gòu)強度；（9）群樁承載力驗算；（10）單樁樁身內(nèi)力計算；（II）繪

2、制樁的平面、橫斷面布置圖。1.3設(shè)計方案線路為雙線、直線、坡度4%。、線間距5山，雙塊式無碴軌道。橋跨31.1m，采用 樁基礎(chǔ)，墩下設(shè)八根樁，設(shè)計直徑為1m,成孔直徑為1.05m，鉆孔灌注樁，用旋 轉(zhuǎn)式鉆頭，樁身采用C25混凝土，樁長31m，粗砂層為持力層，樁底標(biāo)高為2.31m。 地基容許承載力a=803.6kPa，單樁軸向受壓容許承載力P=3683.29KN，對于 主力加附加力P乘以1.2的提高系數(shù)。建筑材料：支撐墊石、頂帽、托盤采用C40鋼筋混凝土，墩身采用C30混凝土， 樁身采用C25混凝土。墩柱下地層情況及主要物理力學(xué)指標(biāo)如下:地層號巖層名稱標(biāo)高厚度基本內(nèi)摩擦角()承載力(kPa)容重

3、(kN/m3)1-1耕地36.79 36.290.56018101-2粉砂(中密)36.29 23.3113.020019.5181-3粗砂(中密)23.31 未揭穿40020.522地下水位高程為-50m。地層分布情況見圖1。36.79&36.29=33.31粉砂盤3.31圖1地質(zhì)橫斷面示意圖該墩柱與承臺布置詳見圖2。圖2橋墩及承臺示意圖（單位：cm）承臺底外力合計：1、雙線、縱向、二孔重載：N=17800.07kN，H=341.5KN，M=4671.75kN.m;2、雙線、縱向、一孔重載：N=17334.94kN，H=341.5kn，M=4762.57kN.m1.6設(shè)計要求1、選定樁的類型

4、、施工方法、樁與承臺的連接方式，設(shè)計滿足工程要求的 樁基礎(chǔ)2、檢算項目（1）單樁承載力（雙線、縱向、二孔重載）；（2）群樁承載力（雙線、縱向、二孔重載）；（3）單樁樁身內(nèi)力（雙線、縱向、一孔重載）；（4）承臺抗彎（雙線、縱向、二孔重載）；（5）樁對承臺沖切（雙線、縱向、二孔重載）；（6）承臺抗剪（雙線、縱向、二孔重載）。設(shè)計說明書；設(shè)計計算書；樁的平面及橫斷面布置圖。第二章設(shè)計計算書2.1確定樁地基持力層根據(jù)已知條件確定樁基持力層為粗砂層2.2選擇樁材、確定樁的類型、外形尺寸和構(gòu)造樁身采用C25混凝土，采用鋼筋混凝土樁，因土層中沒有堅硬的巖石，故選擇 摩擦樁。成樁方法采用鉆灌注樁，鉆孔方式采用

5、旋轉(zhuǎn)式。設(shè)計樁徑為d為1.00m則成樁樁徑1.00+0.05=1.05m。由于樁底要進入持力層的深度不小于1.5d，又粉砂層只有十米且需要承受的 荷載比較大故選擇樁長31m。承臺底的標(biāo)高為33.31，樁底標(biāo)高為2.31，樁進入 持力層的深度為21m1.5d=1.5m。2.3確定單樁承載力LP = 2 x U z fl + m0 Aq U =冗d =丸(1.00+0.05)= 3.299mnh A =0.785m 24l 10d. = b + k 丫 (4d-3) + 6k Yd TOC o 1-5 h z 02 22 2查鐵路橋規(guī)得，地基的基本承載力a0=400kpa深度修正系數(shù)k = 5,

6、k = 2.5,22(33.31-23.31) x19.5 + (23.31-2.31) x 25 = 20.183 / m331b=b + k Y (4d 3) + 6k坪 d=400 + 5 x 20.18 x (4 x1.0 - 3) + 6 x 2.5 x 20.18 x1.0 = 803.6kPa鉆孔灌注樁樁底支撐力折減系數(shù)：m0 = 0.4粉砂：f = 40kPa, l = 10m粗砂：f2 = 80kPa,七=21mP = 1 x UZ fl + m Aq 2 i i 0=2 x 3.299 x (40 x10 + 80 x 21) + 0.4 x 0.785 x 803.6=3

7、683.29kN2.4初步確定樁的數(shù)量和平面布置2.4.1確定樁的數(shù)量（按雙孔重載）點NP1.2 x 17800.073683.29=5.799故暫時確定n=62.4.2布樁由于當(dāng)dN1m時，最外一排柱至承臺地板的邊緣凈距不得小于0.3d且不 得小于0.5m,并且鉆孔灌注樁的樁中心距不應(yīng)小于2.5倍孔樁徑。故承臺 布樁為兩排一排三樁，所需最小尺寸為b = 2.5d x 2 + d +1 = 7m 11.2mh = 2.5d + d +1 = 4.5 2.5，則樁為彈性樁，假設(shè)成立。2.6.3計算單樁樁頂剛度P2、3、41 r-10AEC0 A。兀d 2l 0, l 31m，E 2.8 x107

8、 kPa，A 0.785m2，g= 0.50l = 31m 10m. C0 ml = ml = 7955.384x31 2.47x 105kN/m3D = d + 2l tan 1.0 + 2x31tan= 5.88m 4.5m，所以取D = 4.5m44兀 x 4.52 15.904m 2411 = L+&l + 10 AE C0 A00.5 x 311+ 0.785 x 2.8 x 1072.47 x 105 x 15.904=1.042 x 106 kN / m. p =a3EIY = 0.4193 x 1.1 x 106 x 1.064 = 8.609x 104kN-m2Hp =a2E

9、IY = 0.4192 x 1.1 x 106 x0.985 = 1.902x 105kN3Mp4 = EIm = 0.419 x 1.1 x 106 x 1.484 = 6.84 x 105 kN - m/ rad2.6.4計算承臺剛性系數(shù)Y民=n p1 = np1 = 6x 1.042x106 = 6.252x106kN/m= ng = np2 = 6 x 8.609x104 = 5.165x105 kN - mp =YP =-Sng =-np3 =-6x 1.902x105 =-1.141x 106kN=n p+n p x 2PP i 4 產(chǎn) 1 z一.4.5.=6 x 6.84 x10

10、5 + 6 x 1.042 x 106 x (一)2 = 3.575 x 107 kN - m / rad 22.6.5極算承臺底面形心處的位移a, b, 8b = PYbbhy - my a = PPaP-Y aaYpp-Y 2 弗M H*P =aop-Mp-Y雙線縱向二孔重載N=17800.07KN H=341.5KN M=4671.75KN.mb = 17800.07 = 2.847 x 10-3 m6.252 x 106 341.5 x 3.575 x107 4671.75 x (-1.141x106)a =7 = 10.22 x10-4 m5.165x105 x3.575x107 -

11、(-1.141x106)24671.75x5.165x105 -341.5x (-1.141x106)P = = 1.63 x 10-4 m5.165x105 x 3.575x107 -(-1.141x106)2雙線縱向一孔重載N=17334.94KN H=341.5KN M=4762.57KN.m717334.94b =6.252 x 106=2.773 x 10-3 m=10.22 x10-4 m341.5 x 3.575 x107 4672.57 x (-1.141x106) a =5.165x105 x 3.575x107 (-1.141x106)24672.57 x5.165 x10

12、5 -341.5 x (-1.141x106)P = = 1.63 x10-4 m5.165x105 x 3.575 x107 - (-1.141x106)22.6.6單樁承載力(按雙線縱向二孔重載)及豎向承載力驗算N = pb = p(b + 尤P) = 1.042x106 x(2.847x10-3 + 2.25x 1.63x10-4)= 3.349x 103kNQ = p a-p P = 8.069x 104 x 10.22x 10-4 -1.902x 105 x 1.63x 10-4 = 51.46kNM = p4p-p3a = 6.84 x105 x1.63 x 10-4 -1.902

13、 x 105 x 10.22 x 10-4 = -82.892kN.m樁身C25混凝土容重Y = 25KNm 3, 土的平均容重Y = 20.18KN/m3則樁身自重G = 了 y h = x：052 x25x31 = 67107KNnd 23 14 x 1052與樁入土部分同體積的土重G =y h = x 20.18 x 31 = 541.69KN / m44Z N = N + G-G = 3.349x103+671.07-541.69 = 3478.38KN 1.2成=1.2x 3683.29 = 4419.95KN所以，單根豎向承載力滿足要求。2.7驗算承臺結(jié)構(gòu)強度 2.7.1樁頂處局部

14、受壓驗算當(dāng)承臺混凝土強度等級低于柱的強度等級時應(yīng)進行驗算。2.7.2樁對承臺的沖剪驗算已知 t0 = 2.5-0.1 = 2.4m_ u + um 2u = nd = n x 1.00 = 3.142mD = 1.00 + 2 x (2.5-0.1) x tan(35) = 4.36m u = nD = n x 4.36 = 13.70m2 4.36 +13.70u = 9.03mm查規(guī)范知Rj = 4.7iNf=y vE Y N = 1x1x1.2x3.349x103 = 4018.8奶N4018.8Y =x1.54 = 145.82cm tu R i m 9.03 x 4.70所以滿足樁對

15、承臺的沖剪。2.7.3承臺抗彎及抗剪強度驗算(1)承臺抗彎M 1 1 = mRNm = 2S = 1.31mN = 3349KNM = mSN = 2 x1.31x 3349 = 8774.38KN - mM 2 2 = m2 S2 N2m = 3S = 0.41mN = 3349KNM2 2 = m2S2N2 = 3 x 0.41x 3349 = 4119.27KN - mM.A 11S10.9 f h0MA 2=2s20.9 f h08774.38 x1060.9 x 210 x 24004119.27 x1060.9 x 210 x 240019343.9mm 2 9081.3mm2比較

16、A1 A2，安配筋A(yù) 1配筋，在7m內(nèi)部兩排3228 ( A實19705.6mm2 )另一個方向采用相同布筋。下為布筋圖:(2)承臺抗剪phsz 800 、=()1/4 h0匕=mN = 3349 X 2 = 6698KNh = 2.4mof = 2010 KN / m 2tb = 7 m0X =竺=0.3382.41.75a= = 1.308r+1p = (822)1/4 = ( 800 )1/4 = 0.760hs h 2400P a fbh = 0.760 x 1.308 x 2010 x 2.4 x 7 = 33568.09KNVhs t 0 01由圖可知2-2截面也滿足要求。2.8群樁承載力驗算由于樁中心距4.5m小于6d=6m,故應(yīng)該考慮群樁效應(yīng)。將樁群看作一個實體基礎(chǔ)，則實體基礎(chǔ)為一臺體，臺體底面由于內(nèi)摩擦角即=28）較頂面放大（如右圖），底面尺寸：22、 a = 3 x 1.00 + 2 x 3.50+ 2 x31tan(_) = 15.97m22b = 2 x 1.00 + 3.50+ 2 x 31tan命)=11.47mA = ab = 15.97 x 11.47 = 183.18m 2e ab 215.97 x 11.472W = = 350.17m3 6樁自重：G = 671.07x