基礎(chǔ)工程計(jì)算書

《基礎(chǔ)工程》

課程設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、設(shè)計(jì)資料-1-.構(gòu)造情況-1-\o"CurrentDocument",設(shè)計(jì)荷載-1-\o"CurrentDocument".主要材料-2-.計(jì)算方法-2-\o"CurrentDocument".其他參數(shù)-2-\o"CurrentDocument".地質(zhì)情況-3-,根據(jù)分組數(shù)據(jù)總表填寫以下個(gè)人數(shù)據(jù)：-3-\o"CurrentDocument"二、荷載情況-4-.承臺(tái)尺寸擬定-4-,可變作用引起的豎向力(汽車及人群荷載反力)、力矩和水平力的計(jì)算...-4-.承臺(tái)底面中心的作用效應(yīng)組合-5-\o"CurrentDocument"三、基樁選擇-5-.基樁類型與尺寸-5-基樁類型-5-樁徑尺寸-5-樁數(shù)-5-,基樁平面布置-6-.樁長(zhǎng)計(jì)算-6-\o"CurrentDocument"四、樁身彎矩及剪力計(jì)算-7-.確定樁的計(jì)算寬度b]-7-,計(jì)算樁的變形系數(shù)。-8-.樁頂剛度系數(shù)Ppp、PHH'PMH、PMM-8-,計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)0處位移a。、c。、Po-9-.計(jì)算作用在每根樁頂?shù)淖饔昧、Q、-10-.計(jì)算局部沖刷線處樁身作用力P。、Q。、Mo-10-,計(jì)算局部沖刷線以下深度Z處樁截面的彎矩Mz及樁身最大彎矩-10-,計(jì)算局部沖刷線以下深度Z處橫向抗力Pzx-13-\o"CurrentDocument"五、樁身截面配筋及強(qiáng)度驗(yàn)算-13-.縱向鋼筋面積-14-,計(jì)算偏心距增大系數(shù)n-14-.計(jì)算截面實(shí)際偏心距少。-15-.截面承載力復(fù)核-15-\o"CurrentDocument"六、單樁軸向承載力的驗(yàn)算-16-\o"CurrentDocument"七、樁頂縱向水平位移-17-\o"CurrentDocument"八、樁頂縱橋向水平位移計(jì)算-17-\o"CurrentDocument"九、群樁基礎(chǔ)承載力的計(jì)算-18-十、單樁樁底最大最小應(yīng)力的驗(yàn)算-18-\o"CurrentDocument"十一、基礎(chǔ)沉降計(jì)算-18-十二、參考規(guī)范-19-???

III一、設(shè)計(jì)資料⑴.構(gòu)造情況上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋，橋面寬度(凈-10m+2X1..5m),為單向雙車道行駛。每個(gè)墩上縱向設(shè)兩排支座，一排固定，一排滑動(dòng)。下部結(jié)構(gòu)為樁柱式橋墩和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。各位同學(xué)具體設(shè)計(jì)梁的情況按下式計(jì)算:梁的標(biāo)準(zhǔn)跨徑(m)為：24.5m；梁體(橫向包括五片梁)自重N①②③④：3920KN；蓋梁自重：705kN；墩柱高度：5m；墩柱自重：384.8kN；承臺(tái)平面形狀：矩形;樁徑：擬定為血;蓋梁高度：對(duì)于中小跨徑橋梁，不宜小于40cm,現(xiàn)取蓋梁高為50cm。(2).設(shè)計(jì)荷載汽車荷載公路I級(jí)、或汽車荷載公路II級(jí)，荷載安排見表1。表1土木2014級(jí)設(shè)計(jì)荷載一覽表班級(jí)編號(hào)設(shè)計(jì)荷載人群荷載kPa設(shè)計(jì)安全等級(jí)一班公路I級(jí)2.5一級(jí)表1(3).主要材料混凝土：承臺(tái)與樁基采用C30混凝土；鋼筋：主筋鋼筋采用HRB400,箍筋采用HRB335。以上材料設(shè)計(jì)參數(shù)按《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規(guī)定取值。C=J承臺(tái)以上構(gòu)件按極限狀態(tài)進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2004進(jìn)行。樁基礎(chǔ)內(nèi)力分析和驗(yàn)算，按《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD63-2007進(jìn)行。樁基礎(chǔ)配筋設(shè)計(jì)按《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進(jìn)行。(5).其他參數(shù)汽車荷載沖擊系數(shù)l+ii：(應(yīng)計(jì)算基頻后確定，本課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化粗略取值：?jiǎn)慰绮驾d為1.L5,雙孔布載為1.0)；支座中心至蓋梁頂面的高度為0.Imo注：設(shè)計(jì)時(shí)不考慮流水壓力、風(fēng)力等計(jì)算；由于承臺(tái)和樁基礎(chǔ)在橫橋向的剛度較大，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)不進(jìn)行基礎(chǔ)橫橋向受力分析，僅考慮縱橋向彎矩及水平力作用下的結(jié)構(gòu)分析。(6).地質(zhì)情況常水位在墩底以上0.5m,一般沖刷線位于墩底處，最大沖刷線在一般沖刷線下2.5m處。一般沖刷線以下的土層分布情況如下：表3工程地質(zhì)條件1(適用于在班編號(hào)為3n的同學(xué))序號(hào)名稱層厚土層描述天然重度V比例系數(shù)m推薦容許承載力極限摩阻力弓1亞粘土2.0m黃色，可■塑173kN/m311MN/m4170kPa40kPa2粘土5.2m灰色，可塑18.2kN/m317MN/m4180kPa50kPa3細(xì)砂4.3m灰色，中密18.5kN/m316MN/m4220kPa45kPa4礫石>50m黃色，密實(shí)19.5kN/m3100MN/m4420kPa95kPa表2(7).根據(jù)分組數(shù)據(jù)總表填寫以下個(gè)人數(shù)據(jù):在班編號(hào)跨徑設(shè)計(jì)荷載橋墩高度地質(zhì)條件(填代碼)3024.5公路1級(jí)51樁徑承臺(tái)形狀樁基礎(chǔ)類型人群荷載設(shè)計(jì)安全等級(jí)1.0m矩形鉆孔灌注樁2.5KPa一級(jí)表3二、荷載情況(1).承臺(tái)尺寸擬定600*600*200(cm)⑵.可變作用引起的豎向力(汽車及人群荷載反力)、力矩和水平力的計(jì)算：汽車及人群荷載反力：《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載。公路一I級(jí)車道荷載：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：qk=10-5KN/m3:集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：Pk=2(L+13O)=2*(24.5+130)=309KN；支座反力為：Ri=(309+24.5X10.5)X2=1132.5KN(按兩車道數(shù)計(jì)算，不予折減)人群荷載支座反力：/?/=2.5X1.5X2X24.5=183.75KN汽車荷載制動(dòng)力：由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力按車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公路一I級(jí)汽車制動(dòng)力不小于165KNoHi=(24.5X10.5+286)X10%=56.625KN<165KN,故H2=165KN因此簡(jiǎn)支梁板式橡膠支座的汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力為：H=0.3X2H!=03X2X165=99KN由制動(dòng)力產(chǎn)生的彎矩:M=HX(0.5+0.1+4+2)=99X6.6=653.4KN-m(3).承臺(tái)底面中心的作用效應(yīng)組合：N、M、HoA/=(1.2X(3920+705+384.8)+1.4X(1132.5+183.75)}Xl.l=8640.731KNG承=25*6*6*2=1800kNM=653.4kN-mH=99KNP=N+G1)>=1800+8640.731=10440.731KN三、基樁選擇(1).基樁類型與尺寸①基樁類型一一鉆孔灌注樁②樁徑尺寸——100cm③樁數(shù)n=4(2).基樁平面布置(3).圖-1樁長(zhǎng)計(jì)算(=1(3).圖-1樁長(zhǎng)計(jì)算(=1單樁軸向承載力容許值uUq^kL+ApmoX[[faol+kN2(h_3)]u=TTd=3.14m；Eq〃產(chǎn)4.7*50+4.3X45++95X(h-9.5)=95h-474Ap=-n(-Xd)2=0.785m2//o07=420Kpa22查表得：m0=0.7A=0.7k2=6Y2為樁端以上各土層的加權(quán)平均重度Y2=(4.7X(18.3-10)+4.3X(18.5-10)+(19.5-10)(h-9.5)}/(h-0.5)

=(9.5h-14.69)/(h-0.5)N+GNh=4+qi+Zq"ql=11.8*2.5Zq；kL=5.3*4.7+4.3*5.1+4.3*(h-9.5)N+G[Ra]=LuUqikli+Apmoh【[faol+32(h-3)]=Nh=4+ql+￡q"代入數(shù)據(jù)得：h=18.05m現(xiàn)取h=19m,代入原式得:[Ra]〉Nh則樁長(zhǎng)為19m四、樁身彎矩及剪力計(jì)算(1).確定樁的計(jì)算寬度宙bi=kkf(d+1)Li=3mhi=3(d+1)=3X2=6m故kf=0.9由L】Vhi故k=b2+(l-b2)/0.6XLi/hi；b2=0.6；代入數(shù)據(jù)得：k=0.9(1).確定樁的計(jì)算寬度宙則bi=1.0X0.9X(1+1)=1.8m(2).計(jì)算樁的變形系數(shù)。(2).計(jì)算樁的變形系數(shù)。配八4其中：I=64=0.049(m4)由工程地質(zhì)條件可得:m=17MN/m4=17000kN/m4樁基采用&混凝土，可知：Ec=3X104MPaa=VEI==0.48樁的換算深度h=ah=0.48X19=9.125m>2.5/a=5.2m所以按彈性樁計(jì)算(3).樁頂剛度系數(shù)Ppp、PHH、PMH、PMMTOC\o"1-5"\h\zppp=(+)AECoAo其中：(=->lQ=0.5m.h=18.5.A0=-TT(-Xd)2=0.785m2222m°為持力層的比例系數(shù)，mo=lOOMN/m4=lOOOOOKN/m4Co=moh=10O00O*18.5=1.85*106kN/m344.4W'2(p1htan：)，\2=^(—+18.5tan—SA2=-*2.0A2=12.56mA24444.4W'2故取A0=12.56m20.5+-X18.50.5+-X18.5Ppp=1.78*106=1.51EI已知：h=ah=0.48X18.5=8.88m>4m,取用4lo=cdo=0.48X0.5=0.24查附表17、附表18、附表19得:Xq=0.85572、Xx=0.88762>ip?=1.42496得：ptoPeIXq=00.095EI^a2EIXK=O.204-5EI妒aEIipx=0.684EI(4).計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)0處位移a。、(4).計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)0處位移a。、Co、p0nQ4*1.51刃EI?pp(叩網(wǎng)+Ppp￡v)H+np^MnPnH+Ppp￡玉)一nPmhi=l(4*0.684EI+24*1.51EI)+4*0.684EI*3861二4*0.095EI*(4*0.684EI+1.51EI*24)—4之*(0.2045EI)之331.62EI

A=..2n福(n扃+%￡x2)-n2p^

i=l34,04El⑸.計(jì)算作用在每根樁頂?shù)淖饔昧χ?、Qi、巡豎向力Pi=pPP(Co+Xipo)iL,z/1728.78、34.04、TOC\o"1-5"\h\z=1.51EI*(2*)=ElEl2713.3水平力Qi=po331.6234.64=0.095EI*0.2045El*=24.54KNElEl彎矩Mj=po^P微&2404A?34,04El=0.684El*一0.2045位*=-44.53KN-MElEI(6).計(jì)算局部沖刷線處樁身作用力Po、Q。、Mo現(xiàn)誠(chéng)于QZf-44.53+0.24X24.54二-38.64KN,M0=24.54KN/^=2713.3+0.785X0.5X15=2719.2KN(7).計(jì)算局部沖刷線以下深度Z處樁截面的彎矩Mz及樁身最大彎矩MMaxO2454Mz=^\i+MQ^=-—AM-38.64%=51.13&-38.64&CCU.

無(wú)量綱系數(shù)AmR量綱由附表3,附表7分別查得,Mz計(jì)算列表如表:azZAmBmQ0/a*AmMOBmMz00010-38.64-38.640.20.4166670.196960.9980610.06958-38.56504-28.49550.40.8333330.377390.9861719.29406375-38.10561-18.81150.61.250.529380.9586127.0645525-37.04069-9.976140.81.6666670.645610.9132433.00681125-35.28759-2.2807812.0833330.723050.8508936.96593125-32.878394.0875421.22.50.761830.7741538.94855875-29.913169.0354031.42.9166670.764980.6869439.1096025-26.5433612.566241.83.750.684880.4988935.01449-19.2771115.737382.24.5833330.53160.3202527.17805-12.3744614.803592.65.4166670.354580.1754618.1279025-6.77977411.3481336.250.193050.075959.86968125-2.9347086.9349733.57.2916670.050810.013542.59766125-0.5231862.074476表4

由0）二。得:呢=-0.48*38.64=_oeQ0024.54由Cq=-0.756及E=4m查附表13得九、二1.78,KM=-0.572Zmax_1.*8Q『［Zns===3.71mgxa0.48=KkM0=-0.572*(-38.64)=22.10KN-m(8).計(jì)算局部沖刷線以下深度Z處橫向抗力a.1.81.8=6.54乙&495Z&無(wú)量綱系數(shù)Ax、Bx由附表1、附表5分別查得，Pzx計(jì)算如表:azZAxBx(AQ/bl)*az*BzaaMZBx/blPzx002.440661.6210000.20.4166672.117791.290882.771763552-1.2769181.4948460.40.8333331.802731.000644.718826048-1.9796342.7391920.61.251.502680.749815.900122752-2.22513.6750230.81.6666671.22370.537276.40631424-2.1258364.28047912.0833330.970140.361196.34859616-1.7864174.5621791.22.50.745880.219085.857246464-1.3002634.5569841.42.9166670.551750.107935.0549128-0.7473384.3075741.83.750.25386-0.035722.9902677120.31800293.3082712.24.5833330.06461-0.09940.9301772481.08157382.0117512.65.416667-0.03986-0.11136-0.6781939841.43202190.75382836.25-0.08741-0.09471-1.716033121.4052842-0.310753.57.291667-0.104950.05698-2.4037748-0.986365-3.39014表6五、樁身截面配筋及強(qiáng)度取算由以上可知，最大彎矩發(fā)生在局部沖刷線以下z=3.71m,該處Mf=22.10KN.m故Nj=1.2*([3920+705+348.8+1800]/4+11.8*2.5+87.69-209.8}+1.4*1132.5*0.25+0.8*1.4*183.75*0.25=2034KNm⑴.縱向鋼筋面積樁內(nèi)豎向鋼筋按配筋率0.2%配置:A6=3.14*0.25*l*0.2%=1.57*103nr樁現(xiàn)選用8根四6的HRB400級(jí)鋼筋：^g=1608mm2,A/=330Mpa樁柱采用C30混凝土，/cd=13.8Mpa⑵.計(jì)算偏心距增大系數(shù)nIp_1。H=_2L.=76.96>17.5I0.25140驢311max垢=r+匚=0.5+0.5-0.085=0.915mH=2r=lm4=0.2+0.徑=0.23

=1.15-0.01%=1.13>1

h〃=1+—=1.014140驢攵11⑶.計(jì)算截面實(shí)際偏心距博?7eo=l.O14*O.OlO8=O.Oll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》求軸向力偏心距e0oB0+DQgG七_(dá)13.8*B+0.594也+珈013.8*4+0.56*C￡ABCD(e°)eo（e。）/1.323.07090.06592.86930.24210.0130.0111.21.333.07750.06002.88060.23270.0120.0111.11.033.08370.05442.89170.22250.01090.06111.0表7當(dāng)孔1.34時(shí)，（e°）=0.109,刁eo=u.uii接近，故取1.34為計(jì)算值(4).截面承載力復(fù)核(4).截面承載力復(fù)核Nu^Ar2fcd^Cpr2fsd=3.0837*500*500*13.8+2.8917*500*500*330=249204>NMu-?)r3fcd+Dpgr3/sd'=0.0544*500*500*500*13.8+0.2225*0.002*0.9*500*500*500*330二110360>M滿足要求根據(jù)彎矩分布，樁基的鋼筋骨架宜至樁底，如考慮分段配筋，在z=4.58處為界M二14.8kN?mN二1.2*([705+384.8+3920+1800]*。.25+11.8*0.5+87.69-0.5*3.14*40*4.5810+1.4*1132.5*0.25+0.8*1.4*183.75*0.25二22‘53kN按均質(zhì)材料驗(yàn)算截面應(yīng)力A=3.14/4=0.785m2W=3.14*d*d/32二0.098m32253.14.8f3.O2z.,、b=+=I~(Mpa)0.785—0.09812.72截面未出現(xiàn)拉應(yīng)力，且小于Ad，應(yīng)在z=4.‘58處切除一半主鋼筋六、單樁軸向承載力的驗(yàn)算lRj=^-ul：qik^ApmoK/膈㈤丫2(h-3)/8.2x4.7+8.5x4.3+9.5xo八.7==.8.929+9.5u=TTd=3.14m；-16-Eq勺=50X4.7+45X4.3+95X9.5=2106Ap=-n(-Xd)2=0.785m2//o0/=420Kpa22查表得：入=0.7)。=0.8燈=6[Ro]=-1727qikldApmoK[[fao]+k2\2(h~3)/10.4…10.4…xl8.518.5-x3.14xQ204+95x9.5)+0.785x0.7x0.8x420+6x9.5-2=2697.9=9825.5/4+11.8X0.5+5.3X4.7+43X5.1+4.3X9.5=2573.55[Ro]>Nh七、樁頂縱向水平位移樁在局部沖刷線處水平位移X。和轉(zhuǎn)角饑守牛a、4、0ayEla^El'你=鳥4■當(dāng)4aElaEl其中，Ax二2.44066,Bx=L621,A/T.621,%=T.；5058EI=0.8EcI=0.8*3*10*7*0.048=1.18*10^6代入數(shù)值，X。二一4.24*10"5m,(p0=-6.6*10*5(rad)八、樁頂縱橋向水平位移計(jì)算△=Qo+A)*Zi+H*：r2/3EI+M「2/2EIW0.5Vt滿足要求

九、群樁基礎(chǔ)承載力的計(jì)算X=4<6bt=6X1.8=10.8故應(yīng)該考慮群樁效應(yīng)a=Lg+cl+21tail—b=Bq+d+21tail—44=4+1+2X19tanl0°=13.2m=4+1+2X1