雙排式鋼筋混凝土鉆孔樁橋墩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、河南理工大學(xué)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書課題名稱：“ m法彈性多排樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)： 321407020422專業(yè)班級(jí)：道橋1204學(xué)生姓名：連帥龍指導(dǎo)教師：任連偉課題時(shí)間：2015-7-1 至 2015-7-10課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及指導(dǎo)書課題：“m”法彈性多排樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)二、目的：通過(guò)“m”法彈性多排樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，能進(jìn)一步了解樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法 與步驟，能擬定設(shè)計(jì)方案，能進(jìn)行基樁和承臺(tái)以及群樁基礎(chǔ)的強(qiáng)度、 穩(wěn)定性、變形驗(yàn)算。三、要求：在10天時(shí)間內(nèi)，完成任務(wù)書中的全部?jī)?nèi)容，構(gòu)造合理，計(jì) 算思路正確，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。參考書目：(1) 基礎(chǔ)工程(第四版)教材，王曉謀主編(2) 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (JT

2、G D63-2007)要求;課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料1地質(zhì)及水文資料河床地質(zhì)為卵石，粒徑50到60毫米，約占60%, 20到30毫米 約占30%。石質(zhì)堅(jiān)硬，孔隙大部分由砂密實(shí)填充，卵石深度達(dá)到58.6 米。地基土水平方向抗力系數(shù)的比列系數(shù) m = 120000 kN/m4，地基容 許承載力基本容許值 fa0 l=1000kPa樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qk MOOkPa.土 的重度=20.000kN/m3土內(nèi)摩擦 =40地面（河床）高程69.54m;般 沖刷線高程63.54m局部沖刷線高程60.85m;承臺(tái)底高程67.54m;常水 位高程69.80m.如下圖常水位69 80河床69.54一般沖刷線63

3、.5）4局部沖刷線60.85恒載加一孔荷載為 N =8271KN H =359KN M =5015KN恒載加兩孔荷載為、N=9278KN三、持力層選擇及樁型河床土質(zhì)為卵石，卵石層深度達(dá) 58.6m，可作為較好的持力層初步選樁長(zhǎng)17m，樁直徑1m，擬定承臺(tái)埋深為河床下2m。 樁型選用方型鉆孔灌注樁。四、單樁承載力按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單樁承載力特征值：1 nRau、 j |mA二o心 2(h3 - 3)2 i =1計(jì)算得到：Rai101213.14140010. 313.1410.650. 810006(13 - 3)4=7291kN五、確定樁數(shù)和樁布置擬定6根樁，進(jìn)行單樁承載力驗(yàn)算

4、。單樁布置圖如下:計(jì)算樁頂荷載:樁頂豎向力:P =F Gn92786= 1546.33 ： Ra =7291P max”込嚴(yán)=35015 空22214.99 KN : 1.2Ra=723.7KN0單樁水平力：H 359Hi60KNn 6RHa100kN),滿足要此值小于估算的單樁水平承載力特征值( 求?？鄢信_(tái)和填土后樁頂豎向力設(shè)計(jì)值:8271 1.356= 1860.98KNN maxmin =p_(Mk Hkh)宀8271 x 1.35 (50151.35 + 1.35x 359江 2 )2.1860.98_4=2892.92KN=829.04KN六、樁的內(nèi)力及位移計(jì)算（一）群樁計(jì)算:b,

5、二 kjkokd =0.9(d 1)k,一 1b Li cc 0.4 k = b0.6hi1、樁的計(jì)算寬度4 :1.50.767abh10.660 =0.9 (1 1) 0.767 = 1.38m2、樁的變形系數(shù):E =0.8Eh = 0.8 2.55 107KN /m2=0.0491m d64a120000 1.380.8 2.55 107 0.0491二 0.698m-1樁在最大沖刷線以下深度10.31m,其計(jì)算長(zhǎng)度則為:h=-h= 0.698 10.31 二 7.20 - 2.5 故按彈性樁計(jì)算。3、樁頂剛度系數(shù)二PP、“H、認(rèn)、M值的計(jì)算:PP1I。1dA E C。人10 = 6.69

6、m, h =10.31m,=0.5,A 二=0.785m20=120000 10.31 =1.237 106kN /m3(110.31 tg404)2 = 16.88m2按樁中心距計(jì)算面積，故取:A2.5? = 4.91m26二 1.1110 二 1.108 El46.690.510.3110.785_0_25_1.237_10_41已知參數(shù)：h = ah =0.698x10.31 = 7.20 a 4 ( 4),取用 4；1010 =0.698 6.69=4.67查表得：Q二 0.04360zm-0.14047m=0.60846hh = ： 3EIXQ = 0.0148 EI：、MH =2E

7、lx m = 0.0684 EImmEI m = 0.425 EI4、計(jì)算承臺(tái)地面遠(yuǎn)點(diǎn)O初位移a。、b。、- 0 （單孔活載+恒載+制動(dòng)力等）:b0= Npp8271_ 1244.13一 6 1.08 El 一EI-n2(n tmm 亠xi) H n ?mMa。i _J_n222nhh( n Jmm 亠 “pi xj - n Pmhi丄n2 2n ：、mmpi x i - 60.425 El 1.108 El 61.25- 12.94 Eli .Jc 12.94 El 漢 359 十 6 漢 0.4104 El 漢 50156835.73ao60.0146 El 12.66El-0.1650(

8、El ) 2El604.35n r： HH ( n MMn-?ppxXi2)n2 i，mhEli z45、計(jì)算作用在每根樁頂上作用力Pi、Qi、Mi :豎向力:= 1.108ei1.25El604.35El丿2215.52kN541.47kN水平力:Qi=：HH a0 - :MH l0= 0.0148EI0.0684 ElEl604.35El-59.83 kN彎矩:Mk?mm y _ ；-MH a0 = 0.425 El 604.35 - 0.0684 El 6835.7 -210.71 kN m00ElEl校核:n、nR 二 3 (2215.52541.47)二 8270.97kN 八 N

9、二 8271kNi 4n、xiR nM j =3 (2215.52 -541.47) 1.25 6 (-210.71) =5013.43kN?n 八 M =5015kN?mi 1nQ =6 59.83 =358.98KN 八 H =359KN6、計(jì)算最大沖刷線出樁身出樁身彎矩M。、水平力Q0及軸力P0 :M 0 二 M kQjl0 = (-210.7159.83 6.69 = 189.55 kN mQ0 二 59.83 kNP0 =2215.52 0.785 6.69 15 = 2294.29kN(二)單樁內(nèi)力及位移計(jì)算1、確定樁的計(jì)算寬度b1 :匕=kKf (d 1) =0.9 (1 1)3

10、8mmb EIa =120000 1.382、計(jì)算樁的變形系數(shù)：_ 0.8 2.55 107 0.0491 一0.69亦-1其中 = 0.0491m4 ； El =1.11 106 64最大沖刷線處的 P0=2294.29kN, M0=189.55kN m, Q0=59.83kN;MZ3、計(jì)算最大沖刷線以下Z處樁截面上的彎矩mz：zahAmBmQo AOtM BmM z007.20010189.55189.550.290.27.200.196960.9980616.88189.18206.06=AmM0Bma0.570.47.200.377390.9861732.32186.93219.250

11、.860.67.200.529380.9586145.38181.70227.081.150.87.200.645610.9132455.34173.10228.441.431.07.200.723050.8508961.98161.29223.27最大沖刷銭100 2001 2 3 4 5 6300400500JI Mz(kN.m)彎矩圖如下Mmax =233.34kN?m3,其中A以及Bx值可以由附表1和附5Zmax = 1.06mZah代氏譽(yù)ZA2aM) BPzxb1Z007.202.440661.621000002：;；”MobiPzxQoZ Axbi Z查的，F(xiàn)Zx的值列于下表0.2

12、90.27.202.117791.2908816.4117.2733.680.570.47.201.802731.0006421.8226.7848.600.860.67.201.502680.7498132.0930.1160.201.150.87.201.223700.5372729.6228.7658.381.431.07.200.970410.3611929.3624.1753.531.721.27.200.745880.2190827.0817.5944.672.011.47.200.551750.1079323.3710.1133.482.581.87.200.25386-0.03

13、57213.82-4.309.523.152.27.200.06461-0.099404.30-14.63-10.333.722.67.20-0.03986-0.11136-3.14-19.37-22.514.303.07.20-0.08741-0.9471-7.69-19.01-26.75.013.57.20-0.10495-0.05698-11.12-13.35-24.475.734.07.20-0.10788-0.01487-12.70-3.96-16.66水平應(yīng)力P圖如下:深度Z (m)樁頂縱向水平位移驗(yàn)算:Z = 0, h = 7.42mA, = 2.44066A護(hù)= 2.44066

14、,Bx =1.75058,-1.75058Q0M059.83189.55N = 30 A, Bx 2032.440661.75058 = 0.905mm：3EI： 2EI0.6983 EI0.698EIjmb ,：2EI : EI59 83189 5532(2.44066)(1.75058) =0.775 10 rad0.6982 EI0.698EI所以，樁頂縱向水平位移符合要求。4、樁身材料截面強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算最大彎矩(Z=1.06m處)截面強(qiáng)度，該處彎矩Mj=233.34kN mTE2每延米樁的重力：q112 1 15=11.781kN4Nj = p.0 +1.2(zq _67兀dz)=229

15、4.29 1.2 (1.06 11.781 (67.54 -60.85)-0.5 400 ： 6 二 1 1.06)= 2128.14kN由于采用 C25 混凝土，HRB335, fcd=11.5MPa, fsd=280MPa.(1)計(jì)算偏心增大系數(shù):MjNj233.34kN m2128.14kN=109.65mm又因?yàn)?h = 7.20m 4.0m故樁的計(jì)算長(zhǎng)度為:4.04.0l p = 0.5 (lp ) = 0.5 (6.69) = 6.21ma0.698長(zhǎng)細(xì)比：6.21仙,故取二1.0(2)計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)：e0 =1.0 109.65 = 109.65 mmplr = - = 50

16、0mm 取 ag = 8.25cm 則有：2 grg 0.4175rg = r - ag = 0.5- 0.0825 = 0.4175mg0.835g gr 0.5= 0.9 A =2.4215 B =0.4828 C =2.0181 D = 0.8704e0 7107094,Np = Ar2fc-Cr2fSd=2.4215 0.5211.51032.0181 0.005 0.52280103= 7668kN Nj -2069.51kNM p =Br2 fc- D Hfsd =0.4828 0.5 11.5 103 0.8704 0.5 280 103 0.005 = 1693 Mj = 23

17、3.34kN m現(xiàn)擬定采用C25號(hào)混凝土 HRB335貝卩:fed =11.5MPafsd =280MPa(3) 計(jì)算所需縱向鋼筋的截面積Ag二、r2=0.002X n /4X 12=15.71 10，m2現(xiàn)選用 12 14 Ag = 1846.8mm2。混凝土凈保護(hù)層厚度：c=65-=56mm 50mm,符合要求2縱向鋼筋間距為： 2444-18=156mm 80mm16七、承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、確定承臺(tái)外形尺寸和構(gòu)造設(shè)計(jì):承臺(tái)長(zhǎng)邊：a=8m承臺(tái)短邊：b=4.5m 橫橋向柱長(zhǎng)he： 3.0m縱橋向柱寬be： 1.2m取承臺(tái)埋深2m,承臺(tái)高2m,樁頂深入承臺(tái)50mm鋼筋保護(hù)層取70mm,則承臺(tái)有效高

18、度為：h0 =2.0-0.07=1.93m2. 樁頂處的局部受壓驗(yàn)算Pj O.Afed, m式中：Pj承臺(tái)內(nèi)一根承受的最大計(jì)算軸向力kN,Pj = Sr siPi其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)rs0=1.0 ；只有人群荷載參與組合時(shí)，荷載組合系數(shù)取=0.8 ；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)si =1.2 ；則有Pj hS。 siP -1.0 0.8 1.2 2215.52KN =2126.90KNm 材料安全系數(shù)，對(duì)于混凝土取m=1.54 ；1局部承壓時(shí)提高系數(shù)，二.人； AAb局部受壓時(shí)計(jì)算面積，局部受壓面積邊緣至靠近的構(gòu)件邊緣(又稱臨空面)的最小距離c=0.5m 2Nmax=5785.84kN對(duì)于II II截面 0y = 0.078 ： 0.3,取 0y = 0.31.75 : 11.750.3 1= 1.346v1 = hs ftb0h 0.802 1.346 1270 8 1.93=21167.5kN3N=5582.94kN5、承臺(tái)受沖切驗(yàn)算計(jì)算沖垮比:193100= 0.51815193=0.078計(jì)算沖切系數(shù):ox0.84ox 0.20.840.518 0.2-1.170oy0.84oy 0.20.840.078 0.2-3.022H=2000mm，取 飛=0.9 則，2(bc ay) (hc aoy)hpfth0=2 1.