基礎(chǔ)工程設(shè)計方案橋梁樁基(修改)

1、基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計一、初步樁基礎(chǔ)擬定尺寸1. 樁基礎(chǔ)類型的選擇因為基礎(chǔ)位于湖中，考慮到?jīng)_刷及潮水，且最高水位差為95.5-91.4=4.1m，施工時排水困難， 應(yīng)采用高樁承臺式摩擦樁。 本設(shè)計采用橋梁整體式墩臺多排樁基礎(chǔ)，墩臺聯(lián)結(jié)及承臺板與群樁的連接均為剛性連接（見附圖）。2. 樁底標高經(jīng)過初步計算，并考慮單樁承載力、局部沖刷線的影響，結(jié)合設(shè)計區(qū)域樁身穿過密實砂卵石層4.5m，樁底標高擬采用79.1m。3. 樁長、樁徑擬定由公路橋涵地基與基礎(chǔ)規(guī)范 ，鉆孔灌注樁混凝土等級不應(yīng)小于 C25。在滿足規(guī)范要求的情況下，采用樁徑為 1.2m 的鋼筋混凝土樁。樁身采用 C25 混凝土， R

2、235 級鋼筋，每樁 18 根主筋，主筋直徑 20mm，鋼筋保護層凈距 80mm，箍筋采用閉合式直徑 8mm，箍筋間距 200mm，詳見配筋圖。4. 基樁根數(shù)及其平面布置經(jīng)過初步試算 nN 擬采用 6 根鉆孔灌注樁，對稱豎直雙排樁基礎(chǔ)（即 2p 3）。查規(guī)范知：鉆孔灌注樁的摩擦樁中心距不得小于 2.5 倍成孔直徑，所以取鉆孔樁中距為 3.0m。二、初擬承臺尺寸1. 承臺尺寸由規(guī)范，承臺的厚度為樁徑的一倍及以上，且不宜小于1.5m，混凝土強度等級不應(yīng)低于C25。本例采用厚度為2.0m， C25 混凝土。采用板式實體承臺板，考慮到墩底尺寸為：3.5m7m，結(jié)合樁間中心距，所以擬定承臺形狀為矩形4.

3、5m（縱橋向） 8m。2. 配筋構(gòu)造要求根據(jù)板式剛性承臺板的受力特性，于承臺底部高出承臺板地面約15cm 處設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)孔為100mm100mm，鋼筋直徑采用12mm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)通過樁頂主筋且不應(yīng)截斷。 承臺的頂面和側(cè)面應(yīng)設(shè)置表層鋼筋網(wǎng)，每個面在兩個方向的截面面積均不宜小于400mm 2 /m，鋼筋間距不應(yīng)大于400mm，本例按 250mm土木工程學(xué)院- 1 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計 250mm 布置，鋼筋為 12mm。3. 承臺與樁基礎(chǔ)的連接基樁與承臺的連接用樁頂主筋伸入承臺，樁身嵌入承臺的深度為100mm；伸入承臺內(nèi)的樁頂主筋做成喇叭形（與豎直線傾斜15）。伸入承臺主筋為帶

4、肋鋼筋22mm，伸入長度 650mm。箍筋間距采取160mm，10mm 鋼筋。4. 承臺標高承臺應(yīng)位于一般沖刷線以上， 本例為砂礫石層， 有比較好的特性， 所以將承臺頂部與河床平齊，初擬承臺底部標高為 88.9m。三、樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算與驗算1單樁承載力采用鉆孔灌注樁單樁承載力公式1nR aq ik l iA P q ru2i 1q rm 0f 0k 2 2 ( h 3)式中： Ra單樁軸向受壓承載力容許值（ kN ），樁身自重標準值與置換土重標準值的差值作為荷載考慮；U樁身周長（ m）；AP 樁端截面面積；N土的層數(shù)；li 承臺底部或局部沖刷線以下各土層厚度，擴孔部分不計；qik 各土層與樁側(cè)

5、的摩阻力標準值；qr 樁端處土的承載力容許值；f 0樁端處土的承載力基本容許值；H樁端的埋置深度， 對于有沖刷的樁基， 埋深由一般沖刷線起算； 對無沖刷的樁基，埋深由天然地面線或?qū)嶋H開挖后的地面線起算；k2 容許承載力隨深度的修正系數(shù)；2 樁端以上各土層的加權(quán)平均重度，若持力層在水位以下且不透水土木工程學(xué)院- 2 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計時，不論樁端以上土層的透水性如何， 一律取飽和重度； 當持力層透水時則水中部分取浮重度； 修正系數(shù)，按表選用；m0 清底系數(shù)，按表選用。各個參數(shù)的取值：1) 沖抓成孔直徑應(yīng)比樁徑大 0.2m，故 d=1.4m2)ud4.40m ， Ap21.13m

6、23)砂礫石層=0.7，淤泥=0.65； k2 =10.0， m0 =0.84)液性指數(shù) I Lwwp1.5wlwp5)查規(guī)范砂礫石層f 0=400 kPa ， qik=100 kPa ；淤泥層f 0 =90 kPa ，qik =25 kPa；密室砂卵層f0=500 kPa ， qik =300 kPa， qr =1450 kPa 。24.5220.817.5 6.2221011.7kN / m311.5Ra14.4(1.8 1000.8254.5300) 0.70.8 1.13(5001011.7(7.1 3)24029.95kN即單樁容許承載力為4029.95kN。2樁的計算寬度 b1b1

7、K f K 0 K d查公路橋涵設(shè)計手冊得b10.9( d1)K從本設(shè)計中：L1 1.5m ; h 7.1m ; h1 3( d 1) 6.6 m ; L10.6 h1 ; n 2 。查規(guī)范，得，b 0.5 ， K b 1 bL10.690.6h1b1 0.9( d 1)K 1.36m； nb12 1.362.72 B 1 5.53. 樁-土變形系數(shù) a土木工程學(xué)院- 3 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計C25 混凝土 EC=2.8 10 4E0.8 EC0.8 28 1062.24 107Id40.1018m464m145MN / m4m24MN / m4m3100 MN / m4對于三

8、層土的 m 系數(shù)換算方法采用教材中公式，所以m1h21m2 2h1h2 h2m3 2h12h2h3 h3mhm2451.8244.40.81009.74.547.1289.76MN / m5mb1589761.51.360.557107EI2.240.1018樁在最大沖刷線以下深度h=7.1m，其計算長度為a h0.5577.12.992.5故按彈性樁計算。4樁頂剛度系數(shù)1 、2 、 3、4 的計算l02.7m ； h7.1m ；0.5； A1.13m2Cmh897607.16.37105 kN / m300A0(0.51.8tan 4000.8 tan 804.5 tan 400)28.44

9、m2444按樁中心距計算面積時，A042.524.91m212.70.57.111所以1l 0h11.132.810 76.371054.91AECC0 A01.9310 60.848 EIha h2.99 m2.5 m ； l 02.70.5571.504m查手冊得： xQ0.269； xM0.454 ； M1.068 。所以2a3 E IQ x 0 . 0 4 6 5E I3 a2 E IMx 0 . 1 4 0 9E I4a E I M0 . 5 9 4 E9 I5.單孔活載 +恒載 +制動力的計算由于承臺和樁身均采用C25 混凝土，作用在承臺底面中心的荷載如下。恒土木工程學(xué)院- 4 -

10、基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計載加一孔活載（控制樁截面強度荷載）時：N990024.5824.011628kNH670kNM4700kN m 6702 6040kN m二孔活載時N 11100 2 4.5 8 24 12828kN6. 計算承臺底面原點 O 處位移 a0 , b0 , 0查手冊標準公式得：nxi20.848EI 6 1.252n4160.5949EI11.52EIi1n360.1409EI0.8454EIn260.0465EI0.2790EI220.7147(EI )2n3nxi2 ) H n 3M(n 41a0i1n222n 2 (n)n41xi3i111.52 EI67

11、00.8454 EI60405131.10.279EI11.52 EI0.7147( EI ) 2EIb0N116282285.38n6 0.848 EIEI10n 2 Mn3Hn222n 2 (n41xi) n3i 10.279EI60400.8454 EI670900.850.279EI11.52 EI0.7147( EI ) 2EI7. 計算作用在每根樁頂上作用力 Pi， Qi ， M查手冊標準公式得：單位都為（kN）P(bx0)0.848 EI ( 2285.381.25 900.85 )2892.90i1 0iEIEI983.10Qi2 a05131.1900.85111.67kN3

12、00.0465EI0.1409EIEIEIM i3a0900.850.1409EI5131.1187.06kN m4 00.5949 EIEIEI校核：nQi 6 111.67 670kNH 670kN土木工程學(xué)院- 5 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計xi PnM i3 (2892.9 983.1) 1.25 6( 187.06) 6039.39kN mM6040kN mnnPi3(2892.9 983.1) 11628kNP 11628kNi 18. 計算最大沖刷線處樁身彎矩 M 0 、水平力 Q 0 、軸向力 P 0M 0 M i Qli 0187.06 111.67 2.7 114

13、.45kN mQ0111.67kNP02892.91.132.7142935.6kN9. 樁身最大彎矩位置及最大彎矩計算由 QZ0得：CQaM 00.557 114.45Q00.571111.67由 CQ_0.571 及 h2.99 ，查手冊得： z 0.98 。故0.98z1 . 7 5m50.557_由 z0.98 及 h2.99 ，查手冊得： K M2.13M maxKMM02.13 114.45 243.62kNm即最大彎矩在最大沖刷線以下1.75m 處。10. 配筋計算最大彎矩在最大沖刷線以下1.75m 處，該處 M max243.62 kN m 。查結(jié)構(gòu)設(shè)計原理：已知一跨活荷載為3

14、100kNN j1.2(2935.6 3100) 0.50.52141.751.2 100 1.75 0.51.431003758.4 kNM j1.2( 187.06)1.4111.67(2.71.75)471.23kN me0M j471.230.1250.104N j0.125 m ； e03758.4d1.2ae0.10.391 ； l pl 0h2.77.19.8m0.1430.3e0dE h2.810 7 kPa ； I hd 40.10264而l p9 . 87d8 . 21 . 2土木工程學(xué)院- 6 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)，根據(jù)公路橋規(guī)11(

15、l p2 ； h0rrs1.2 0.540.66； h 2r1.2) 211400e0hh00.2e00.51.0 ；1.15l01.151.0.取 2112.720.01hh0所以11（8.221.01.127） 0.514000.189e01.1270.1250.141m由已知條件得：fcd 11.5 MPa ； f sd 195 MPa 。計算受壓區(qū)高度系數(shù)fcdBrA(e0 )11.5B0.6A0.1526.9 B1.748 AfsdC ( e0 )Dgr195C0.152D0.5429.64C105.3D查結(jié)構(gòu)設(shè)計原理得NuAr 2 f cdCr 2 f sdA(0.6) 211.5

16、1000 C(0.6) 2 10001954140 A70200C采用試算法列表計算，各系數(shù)查規(guī)范ABCDNu0.380.80740.5191-0.57071.8609-0.013743計算得當0.38 ；0 時 N u 接近 N ，故只需配置構(gòu)造鋼筋，構(gòu)造鋼筋如本說明書第二章樁的構(gòu)造所述（樁身采用C25 混凝土， R235 級鋼筋，每樁 18 根主筋，主筋直徑 20mm，鋼筋保護層凈距 80mm，箍筋采用閉合式直徑8mm，箍筋間距 200mm，見配筋圖）。11. 樁的容許承載力驗算N h2935.60.57.10.785142974.6kN根據(jù)前面所算P4029.95kNNh2947.6kN

17、 ,所以單樁承載力滿足要求。12. 樁身強度驗算（1）樁身穩(wěn)定性驗算屈曲臨界荷載為：土木工程學(xué)院- 7 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計(0.160.125 ) 22.8 107 0.102Ncra2Ec I 021.277532kN/ l p9.82P2.03758.4 kN7516.8kN Ncr故樁身穩(wěn)定性滿足要求。（2）樁身材料強度的驗算由初擬方案得 e0141mm ； as90mm ； rs 540mm; g0.9配筋率Asd18314.20.005 min 0.005A1.13106按偏心受壓構(gòu)件計算，查手冊得公式0 NdAr 2 f cdC r 2 f sd0 Nd e0Br

18、 3 fcdD gr 3 f sd在彎矩作用平面內(nèi)Bf cdDgf sdr11.5 BD0.0050.9195600e0Cf sdA11.5C 0.005 195Af cd6900B526.5D11.5 A0.975C仍然采用試算法ABCDe00.872.33420.51911.91490.9397141.9由計算表可見，當0.87時， e0141.9mm ，與設(shè)計的e0141mm 接近，故取之計算。Nu Ar 2fcdCr 2fsd2.3342600 211.51.91490.005600219510335.7 kN0 Nd3758.4kNM u Br3fcdDgr30.519160030.

19、93970.005 0.93fsd11.5600 1951467.6 kN m0 N d e0469.8kN m故樁身強度滿足規(guī)范要求。13. 群樁基礎(chǔ)承載力驗算基礎(chǔ)底部無軟弱下臥層， 故不需考慮軟弱下臥層強度驗算。在本例中樁間中心距 l2.56d6.0 ，故按照規(guī)范要求需要進行樁底持力層承載力驗算。查手冊知：摩擦型群樁基礎(chǔ)當樁間距小于6 倍樁徑時，將樁基礎(chǔ)視為實體基礎(chǔ)，認為樁側(cè)外力以/ 4 角向下擴散，按下列公式計算：土木工程學(xué)院- 8 -基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計樁底實體矩形基礎(chǔ)的尺寸b4.229.8tan400；7.2 29.8tan4007.6a10.644Aa b7.610.

20、680.6K14; K2；A 80.661.1373.810_73.892273.80.817.561.139.814380.69.821.3kN / m由max_BL hN (1eA)l hAAWh lh l0K11 (b2)K 22 ( h 3)（相關(guān)系數(shù)查規(guī)范）5004 12(7.62)1011.5（ 10.63） 1642.8kPa_lhBL hN(1eAmaxAA)W21.39.81.7224.58221.711628(10.5280.6)80.680.672.25457.4kPahl1324.5kPa故樁底平面處最大壓應(yīng)力滿足要求。14樁基沉降量驗算當樁的中心距大于6 倍樁徑的摩擦

21、型群樁基礎(chǔ)， 可以認為其沉降量等于同樣土層中靜載試驗的單樁沉降量。本例將樁基看做實體基礎(chǔ)考慮，采用分層總和法計算沉降量。規(guī)范規(guī)定墩臺基礎(chǔ)沉降量應(yīng)滿足S2.0LS 墩臺基礎(chǔ)的均勻沉降值；L 相鄰墩臺間的最小跨徑長度，本例取30m。由于樁基底部為密實夾卵石層，按一般工程查 規(guī)范可以不計算基地沉降量，現(xiàn)暫時取壓縮模量Esi70 MPa 。分布在基地為梯形荷載max457.4kPa_BL hNeAminlh(1) 290kPaAAW將它看成 290kPa 的均布荷載及最大值為167.4kPa 的三角形荷載，分層厚度hi 0.4b4.3 ，取 h=2m。（1）均布荷載下土木工程學(xué)院- 9 -基礎(chǔ)工程（道

22、橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計計算中心點下各層面處的自重應(yīng)力在基底8m 處z54.80.20.13c 425.4 Zn 10m所以將土層分為 4 層， 0-2，2-4，4-6，6-8，0290kPa， 2221.7kPa， 4120 kPa667.6kPa， 842kPa02255.9kPa，2 4 170.8kPa,4 6 93.8kPa， 6 8 54.8kPa計算最終沉降量S255.9170.893.854.8zi h2 0.0164m1i70000Es（2）三角形荷載下z34.60.100.2在 4m 處， c 337.4Zn4mz (2 K t1 2K t 2 2K C) p0/ 2 ， K

23、 t1、 K t 2、 KC 為均差系數(shù)表。083.7 KPa ,264 KPa , 4 34.6 kPa0273.8 KPa ,2449.3kPa計算最終沉降量S273.849.323.510 3 m70000綜合 1，2SS1S20.02m2.0 L0.109m即樁底沉降量滿足規(guī)范要求。四、承臺的驗算與設(shè)計前面已述及承臺的構(gòu)造驗算， 為方便起見，這里引用第二篇初擬方案中的尺寸。根據(jù)板式剛性承臺板的受力特性，于承臺底部高出承臺板地面約15cm 處設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)孔為100mm100mm，鋼筋直徑采用12mm。承臺的頂面和側(cè)面應(yīng)設(shè)置表層鋼筋網(wǎng)，每個面在兩個方向的截面面積均不宜小于400mm 2 /m，鋼筋間距不應(yīng)大于400mm，本例按 250mm250mm 布置，鋼筋為12mm。土木工程學(xué)院-10-基礎(chǔ)工程（道橋?qū)I(yè)）多排樁課程設(shè)計基樁與承臺的連接用樁頂主筋伸入承臺，樁身嵌入承臺的深度為100mm；伸入承臺內(nèi)的樁頂主筋做成喇叭形（與豎直線傾斜15）。伸入承臺主筋為帶肋鋼