基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告-低樁承臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、.基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)-低樁承臺(tái)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+60m,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。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m2,采用30號(hào)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 kNm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),混凝土標(biāo)號(hào)25。承臺(tái)頂面與地面平齊,厚度為3

2、.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(tái)及基樁材料重度 =25kN/m3,基樁設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)為：Ec=2.8107kN/m2,=0.85, m0=0.8, K2=6班級(jí)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(tái)平面尺寸；2.進(jìn)行基樁的平面

3、布置；3.擬定樁長(zhǎng)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(zhǎng)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(tái)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JTGD62-20043. 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

4、社,20045. 江祖銘等主編.墩臺(tái)與基礎(chǔ).北京：人民交通出版社,1994一、擬定承臺(tái)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(tái)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(tái)邊緣的距離,對(duì)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(tái)長(zhǎng) 承臺(tái)寬二、進(jìn)行基樁的平面布置樁的排列形式采用行列式,基樁布置如圖1所示：三、擬定樁長(zhǎng)并驗(yàn)算單樁軸向受壓容許承載力承臺(tái)每延米自重：土層中樁每延米自重：土層中樁每延米自

5、重：設(shè)：第二層土中樁長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng),所以承載力：解之的 取因此擬定樁長(zhǎng)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(zhǎng)。取=6.5m。驗(yàn)算單樁

6、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(zhǎng)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18、附表19得：,由下式可得：計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)0處位移,低樁承臺(tái)要考慮樁土承臺(tái)的共同作用。即：其中計(jì)算作用在每根樁頂

7、上的作用力豎向力：水平力：彎矩值:校核單位寬度水平抗力：?jiǎn)挝粚挾葟澗刂担核搅π：耍贺Q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(zhǎng)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(zhǎng)為七、單樁內(nèi)力及位移計(jì)算與驗(yàn)算1樁身彎矩Mz以及樁身最大彎矩Mmax計(jì)算 1由于,故可以采用無(wú)量綱法 即： 無(wú)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

8、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 0.457520.97458285.70 324.35 610.05 0.6 2.15 0.529380.95861330.57 319.03 649.61 0.7 2.51 0

9、.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 0.761830.77415475.72 257.64 733.37 1.3 4.67 0.767610.73161479.33 243.49 722.82 1.

10、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 0.651390.45219406.76 150.49 557.25 2.0 7.18 0.614130.40658383.49 135.31 5

11、18.81 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 12.57 0.050810.0135431.73 4.51 36.23 4.0 14.36 0.000050.000090.03 0.03 0

12、.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=1.7802樁身剪力Qz計(jì)算 無(wú)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 -2.59 163.58 0.3 1.08 0.90468-0.05820157.33 -5.39 151.94 0.4 1.44 0.83898-0.0955414

13、5.91 -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 0.38689-0.3124567.28 -28.96 38.32 1.0 3.59 0.28901-0.3505950.26 -32.50 17.77 1.1 3.95 0.19388-0.

14、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 -0.20555-0.47378-35.75 -43.91 -79.66 1.7 6.10 -0.26359-0.47496-45.84 -44.02 -89.86 1.8 6

15、.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 -111.30 2.6 9.34 -0.43651-0.30732-75.91 -28.49 -104.40 2.8 10.05 -0.40641-0.248

16、53-70.68 -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(wú)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 2.440661.6210017.01 6.03 23.04 0.1 0.36 2.278731.4509415.88 5.40 21.28 0.2 0.72 2.117791.29

17、08814.76 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 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

18、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 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 2.1

19、8 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 -0.03986-0.11136-0.28 -0.41 -0.69 2.8 10.05 -0.06902-0.10544-0.48 -0.39 -0.87 3.0 10.77

20、-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(wú)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 -1.61600-1.65068-3.14 -1.72 -4.85 0.2 0.72 -1.60177-1.55069-3.11 -1.61 -4.72 0.3 1.08 -1.57676-

21、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 -1.33398-0.96978-2.59 -1.01 -3.60 0.9 3.23 -1.26713-0.87978-2.46 -0.91 -3.37 1.0 3.59 -1.19647

22、-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 -0.81801-0.41770-1.59 -0.43 -2.02 1.6 5.75 -0.74337-0.35598-1.44 -0.37 -1.81 1.7 6.10 -0.6707

23、5-0.29897-1.30 -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 -0.25831-0.02753-0.50 -0.03 -0.53 2.6 9.34 -0.17849-0.01415-0.35 -0.01 -0.36 2.8 10.05 -0.11

24、611-0.04351-0.23 -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. 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

25、用16根22的HRB335級(jí)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(zhǎng)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(shuō)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