基礎工程課程設計1.5

1、基礎工程課程設計-低樁承臺群樁基礎設計長安大學公路學院橋梁工程 2013.12低樁承臺基礎設計1、基本資料1.1某跨線橋主橋上部結構為預應力混凝土連續(xù)梁,跨徑組成為（60+100+60）m，橋面凈寬11m，設計荷載標準為公路級.采用盆式橡膠支座、等截面單箱雙室薄壁橋墩(如下圖示）.圖1樁基礎縱橋向及橫橋向斷面圖1。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均為實心段,矩形墩底截面尺寸為（4×14)m2 ，采用30號混凝土(C30)。作用于墩身底截面中心處的設計荷載為:豎直力Nz=74958kN水平力Hx=2895kN縱橋向彎矩 My=3820

2、9 kN·m(坐標規(guī)定：縱橋向x軸、橫橋向y軸、豎向z軸）1。3主墩基礎擬采用12根鉆孔灌注樁群樁基礎，混凝土標號25（C25）。承臺頂面與地面平齊，厚度為3。5m。1。4地質資料 自地面向下16m深度范圍內為中密細砂加礫石（土層），往下為密實中粗砂加礫石(土層）.地基土的物理力學性質指標為:土層：=55kpa ，=19.8kN/m3 , m=10000kN/m4,土層:=70kpa,=500kpa，=21。8KN/m3 m=20000kN/m41.5設計參數承臺及基樁材料重度 =25kN/m3,基樁設計有關參數為：Ec=2。8×107kN/m2，=0.85， m0=0.8

3、, K2=6樁徑d=1。8m，縱橋向3排，橫橋向4排，如圖1所示 2、主墩群樁基礎設計(以縱橋向控制設計）2。1、承臺平面尺寸的擬定根據上面的地質資料、上部結構形式、荷載大小以及基樁材料性質，并且根據07規(guī)范中樁基礎樁徑要求：鉆（挖)孔灌注樁中心距不應小于2。5倍的樁徑等要求,初步確定承臺的尺寸為。承臺如下圖2所示。圖2 承臺即樁基礎布置圖（單位尺寸m)2。2、基樁的平面布置由于規(guī)范中有要求，鉆孔灌注樁(摩擦樁)中心距不應小于樁徑的2。5倍（即小于）取樁中心距為5m。為了避免承臺邊緣距離樁身過近而發(fā)生破裂，并考慮樁頂位置允許的偏差，邊樁外側到承臺邊緣的距離，對于樁徑大于1m的裝不應小于0。3倍

4、的樁徑并不小于0。5m?；鶚镀矫娴牟贾萌缟蠄D2所示。2.3、擬定樁長并驗算單樁軸向受壓容許承載力采用公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTG D632007）確定單樁軸向受壓承載力容許值經驗公式初步反算樁長，由上面基本資料可知，承臺頂面與地面平齊，而承臺高3。5m,即基樁的頂面在地面以下3.5m處.根據地質情況，擬將樁基礎打入土層以下L2處，基樁在土層的高度則為12.5m.則樁徑為1。8m，樁周長,所以得:承臺底面中心處的荷載為：樁底所受的豎向荷載為:由得：解得 那么現擬定樁長為21m，即。由上式計算可知當h=21m時，樁的軸向受力承載力符合要求。2。4、彈性樁的判斷2.4。1樁的計算寬度b1已知，

5、d=1。8m，n=3，所以2.4.2樁的變形系數所以樁的長度h為21m，那么,故應按彈性樁計算。2.5、樁頂荷載分配并校核2。5。1樁頂剛度系數值計算取已知：.88查附表17、附表18、附表19得：,，那么：2。5。2計算承臺底面中心的、由于承臺埋入地面以下較淺，相比活載效應承臺側面土的水平抗力較小,在設計時可以偏安全的不考慮承臺側面土的水平抗力與樁和樁側土共同作用抵抗和平衡水平外荷載作用。=其中：=0.2868=120。0221=0。2652=2。5.3計算作用在每根樁上作用力、第一排和第三排樁的=(+）=0.284中間一排樁的豎向荷載水平力=彎矩=校核：2。5.4計算樁頂處的=、=241.

6、25、 、=7952。82。6、確定樁長并驗算單樁軸向受壓容許承載力在確定樁長時，需采用最大的豎向荷載進行控制設計,即豎向荷載應該采用：由及可得:那么，確定樁的長度為24m，實際的由上式計算可知當h=24m時，,樁的軸向受力承載力符合要求.2。7、單樁內力及位移計算與驗算2。7.1承臺底面以下深度z處樁的彎矩及樁身最大彎矩計算無量綱系數由附表3、附表7分別查得，計算列表如下表1計算，其結果圖以圖3表示.表1計算表z00.00010.00106。33106。330.20。710。196960。99806168。50106.12274。620。41。420。377390。98617322。8610

7、4.86427。720。62.130。529380。95861452。88101.93554。810。82。840。645610。91324552。3297。10649。4213.550.723050。85089618.5790。48709。041。24。260。761830.77415651。7482。32734。061。44。960。764980.68694654。4473.04727。481。65.670。737340。59373630.7963.13693.921。86.380。684880。49889585。9153。05638.9627。090。614130.40658525。39

8、43。23568。622。27。800.53160.32025454。7834。05488。832。48。510。443340。24262379。2825.80405。072.69.220.354580.17546303.3418。66322。002。89.930。269960。11979230。9512。74243。69310。640。193050.07595165。158.08173。233。512。410。050810。0135443.471。4444.91414.180。000050。000090.040。010。05圖3 圖4由得：由查附表13得:，故:，2。7。2承臺底面以下深度z

9、處樁的橫向土抗力計算無量綱系數由附表1、附表5分別查得，計算列表如下表2計算,其結果圖以圖4表示。表2計算表z00。00 2。440661。6210。00 0.00 0。00 0.20。71 2。117791。2908813。99 1。06 15.05 0.41。42 1。802731.0006423。81 1.64 25。46 0。62。13 1。502680。7498129.78 1。85 31。62 0.82。84 1。22370.5372732.33 1.76 34。09 13.55 0.970410.3611932。05 1。48 33.53 1.24.26 0.745880。219

10、0829。56 1.08 30.64 1。44.96 0。551750。1079325。51 0.62 26。13 1。65.67 0。38810。0242220。51 0。16 20.67 1。86。38 0.253860。0357215。09 0。26 14。83 27.09 0。146960。075729。71 -0.62 9。09 2.27.80 0。064610.09944.69 0。90 3。80 2。48.51 0。003480。11030.28 -1。09 0。81 2。69。22 0。039860.11136-3.42 1.19 -4。61 2.89。93 0。069020。

11、105446。38 1。21 -7。59 310.64 -0。08741-0。094718。66 1。17 9。83 3。512。41 -0。104950.0569812。13 -0。82 -12。95 414。18 -0。107880。0148714。25 0。24 -14。50 2。7。3樁頂縱向水平位移計算樁在承臺底面處（即樁頂處)水平位移：因為，查附表得：,，樁頂水平位移0.25cm6cm,符合規(guī)范要求。2。8、樁身截面配筋設計及樁截面強度驗算由上面的計算可知，在z=4.47m處，該處,在該處的軸向力為：2.8。1縱向含筋面積計算樁內豎向鋼筋按含筋率0。2配置：現選取12跟的HRB33

12、5級鋼筋,其面積為：2.8。2計算偏心距增大系數長細比,應考慮縱向彎矩對偏心距的影響。取，則截面有效高度那么偏心距增大系數2.8.3求軸向力偏心距取，那么以下采用試算發(fā)列表計算,試算表如下表3所示,其各系數通過查表得到:表3試算表ABCD0。751.96870。62711。37441。32420。3030。2911。0420。761。99940。62061。42831。28910。2950。2911。0130。772。03060.61361。48061。25490。2860.2910.984由上表可見，當故取0。71為計算值。2。8.4截面承載力復核故承載力滿足要求.樁身配筋圖如下圖5所示:鋼筋圖5樁身配筋圖2.9、群樁基礎承載力和沉降量驗算2。9。1群樁基礎承載力驗算由于基樁中心距為5m,小于6倍的樁徑，故需要進行群樁基礎承載力驗算。樁為偏心受壓構件，在進行承載力驗算時應滿足以下條件:因為樁是豎直的,故：，上式中?。?，而其中則所以故群樁地基承載力滿足要求。2。9。2沉降量驗算由于樁的中心距小于6倍樁徑,故還需要對群樁基礎進行沉降驗算，將群樁基礎作為實體基礎考慮，07規(guī)范中采用分層總和法計算沉降，其公式如下所示:所給材料中沒有,這是實驗而得的數據,故沉降無法計算得出具體數據。規(guī)范中還要求：(1)相鄰墩臺間不均勻沉降差值（不包括施工中的沉降），不應使橋面形成大于0。2