畢業(yè)論文 畢業(yè)設計 交通 土建工程---鐵路橋墩樁基礎設計

1、 交通土建工程 專業(yè)巖土工程方向畢業(yè)設計說明書畢業(yè)設計題目鐵路橋墩樁根底設計指導教師班級姓名學號目 錄設計說明書2設計計算書3收集資料3選定樁基類型和施工布局，并擬定尺寸5承臺底面形心處的位移計算 7墩身彈性水平位移的計算11樁基檢算 13電算結果 19第一篇 設計說明書鐵路橋墩樁根底設計中所依據(jù)標準有：?鐵路橋涵地基和根底設計標準?TB1002.5?混凝土結構設計標準?GB50010-2002?鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計標準?TB1002.3-992鐵路橋墩樁根底設計內(nèi)容及步驟： = 1 * GB3 收集資料； = 2 * GB3 擬定樁的尺寸及樁數(shù)； = 3 * GB3 承臺

2、底面形心處的位移計算； = 4 * GB3 墩身彈性水平位移計算； = 5 * GB3 承載力、位移、穩(wěn)定性、抗裂性檢算及樁身截面配筋設計； = 6 * GB3 繪制樁根底布置及承臺構造設計圖等。設計方案線路為雙線、直線、坡度4、線間距5m，雙塊式無碴軌道。橋跨32m，采用樁根底，蹲下設八根樁，設計直徑為1m，成孔直徑為1.05m，鉆孔灌注樁，用旋轉式鉆頭，樁身采用C25混凝土，樁長40m，粗砂層為持力層，樁底標高為-6.69m。地基容許承載力=644kPa，單樁軸向受壓容許承載力P=3048.92KN，對于主力加附加力P乘以1.2的提高系數(shù)。樁頂和承臺連接為主筋伸入式，樁頂深入承臺0.1m。

3、樁身對稱布置16根18的光圓鋼筋，鋼筋總長13m，深入承臺0.9m。箍筋用8200mm，且沿鋼筋籠方向，每隔2m設一道骨架鋼筋和定位鋼筋，均為18的一級鋼。第二篇 設計計算書一、收集資料 設計資料線路：雙線、直線、坡度4、線距5m，雙塊式2無石渣軌道及雙側1.7m人行道，其重量為44.4kN/m。橋跨： 等跨L=32m無渣橋面單箱單室預應力混凝土梁，梁全長32.6m，梁端縫0.1m。梁高3m，梁寬13.4m，每孔梁重8530kN，簡支箱梁支座中心距梁端距離0.75m，同一橋墩相鄰梁支座間距1.6m。軌底至梁底高度為3.7m，采用盆式橡膠支座，支座高0.173m，梁底至支座鉸中心0.09m。建筑

4、材料：支撐墊石、頂帽、托盤采用C40鋼筋混凝土，墩身采用C30混凝土，樁身采用C25混凝土。地質及地下水位情況：標 高地質情況厚度 標 高地質情況厚度36.7936.29耕 地0.5-3.51-12.31粗砂(中密)8.836.2930.79軟塑砂粘土5.5-12.31-22.31中砂(中密)10.030.7921.29粉 砂9.5-22.31-29.31礫砂(中密)7.021.2919.89淤泥質砂粘土(松軟)1.4-29.31-46.31硬塑粘土17.019.89-3.51細砂(中密)23.4土層平均重度=20KN/m3，土層平均內(nèi)摩擦角=28，地下水位標高：+30.5m標高：梁頂標高+5

5、3.483m，墩底+35.81m。風力：W=800Pa橋上有車。橋墩尺寸：如圖1所示(單位：cm，標高：m)。5906013018518513060452704536075020602060250120015060402416382411663681662032020166184184166700241319319241112050:150:133.3135.8147.8150.31圖1 橋墩及承臺尺寸示意圖 設計荷載：1、承臺底外力合計：雙線、縱向、二孔重載：N=18629.07kN,H=341.5KN,M=4671.75kN.m;雙線、縱向、一孔重載：2、墩頂外力： 雙線、縱向、一孔重載：

6、二、選定樁基的類型和施工布局，并擬定尺寸1、樁身采用C25混凝土。2、設計樁徑采用d=1m，成孔樁徑為1.05m,鉆孔灌注樁，采用旋轉式鉆頭。3、畫出土層分布圖，如圖2所示，選用粗砂層為持力層，樁端進入持力層的臨界深度為1.5d=1.5m，即樁端進入持力層要大于1.5m，從承臺底面到細沙層底部深度為36.82m，那么取樁長l=40m。樁底標高-6.69m，進入持力層3.18m。4、估算樁數(shù)：按雙孔重載估算 估算公式：圖2 土層分布示意圖 土層平均天然重度，由于樁側土為不同土層，應采用各土層容重加權平均，在地下水位以上采用天然重度，在地下水位以下采用浮重度，查?鐵路橋規(guī)?得，地基的根本承載力，深

7、度修正系數(shù)鉆孔灌注樁樁底支撐力折減系數(shù)：各土層的極限承載摩阻力： 軟塑砂粘土： 粉砂： 淤泥質砂粘土： 細砂： 粗砂：單樁的軸向受壓容許承載力： 取，那么估算樁數(shù)：，暫取8，驗算后作必要設計調(diào)整。 5、樁在承臺底面的布置查?鐵路橋規(guī)?，當時，最外一排樁至承臺底板邊緣的凈距不得小于0.5d設計樁徑且不得小于0.25m，且鉆孔灌注樁中心距不應小于2.5成孔樁徑，滿足樁間距和和承臺邊到樁凈距的前提下得到樁在承臺底面的布置情況，如下列圖3所示單位：cm：圖3 樁基在承臺底面布置情況示意圖6、樁與承臺連接方式采用主筋伸入式，樁伸入承臺板內(nèi)10cm，具體配筋見后面詳述。三、承臺底面形心處的位移計算 1、設

8、計荷載：雙線、縱向、二孔重載： 雙線、縱向、一孔重載： 2、計算1樁的計算寬度： 其中，其中因此，2計算根底變形系數(shù)， 假定樁為彈性樁，那么其計算深度：深度內(nèi)存在兩層不同的土，那么m的換算公式為：其中， ，那么 而，那么樁為彈性樁，假設成立。 3、計算單樁樁頂剛度 其中， 又，查表有， 4、計算承臺剛性系數(shù) 對于低承臺樁基，承臺完全處于軟塑砂粘土中，因此，承臺的計算寬度為：， 5、計算承臺底面形心處的位移a，b，樁基為豎直樁基，樁群對稱布置，那么有：由上式得承臺形心位移：荷載情況1雙線、縱向、二孔重載： 荷載情況2雙線、縱向、單孔重載： 四、墩身彈性水平位移的計算假定墩帽、托盤和根底局部產(chǎn)生剛

9、性轉動，將墩身分為四個局部，由于墩身4-5段下局部在土中，故將其分為兩段，只計算土上局部風力，分別計算它們所受的風荷載,橋上有車時的風壓強度W=800Pa，縱向水平風力等于風荷載強度乘以迎風面積,分別計算出四局部的上下底邊長及中線長，然后計算出各個截面的彎矩，再求和即可得到托盤底面所受的總彎矩。1、和縱向風力引起的力矩：墩冒所受風力：托盤所受風力： 墩身風力： 風力合力作用點位置距長邊的距離為y，梯形形心軸距長邊的距離公式為：，其中a為長邊，b為短邊，h為梯形高計算得：，將墩身分成四段，利用幾何關系分別求出邊長及中線長，如下列圖4所示：圖4 墩身邊長及中線長設計圖風力及截面彎矩值計算表對各截面

10、彎矩 MKNm水平力(KN)托盤頂0托盤底1234墩底5墩頂水平力152.064532.2241292.5442052.8642813.1843573.504墩帽風力1.086.4817.2828.0838.8849.68托盤風力6.02929.42952.82976.22999.629墩身風力21.38464.296107.208150.12021.81565.591109.36722.24666.88620.240墩頂彎矩893.16893.16893.16893.16893.16893.16總計1046.3041437.8932253.7973113.0444016.4984962.58

11、62、墩頂水平位移計算注：墩帽托盤 C40：，墩身 C30：墩冒969.7320.60.329.1607.5816E+082.302E-07托盤1242.0991.51.3517.74934.6148E+085.450E-061-2段1845.84533.617.20754.1298E+084.827E-052-3段2683.42136.619.56464.6955E+081.133E-043-4段3564.77139.622.15215.3165E+081.931E-044-5段4489.542312.624.98395.9961E+082.830E-04總計6.434E-04表中，：分段高

12、度，：分段中線到墩頂鉸支座距離， 五、樁基檢算 1、單樁承載力檢算按雙孔重載計算 那么樁頂內(nèi)力：樁身C25混凝土容重，土平均重度那么樁自重：樁入土局部同體積土重：那么 其中，故單樁軸向受壓承載力滿足設計要求。2、群樁承載力檢算按雙孔重載計算將樁群看作一個實體根底，那么實體根底為一臺體，臺體底面由于內(nèi)摩擦角較頂面放大如右圖5，底面尺寸：圖5 群樁臺體底面示意圖樁自重：樁側土重：承臺重：承臺局部土重： 3、墩頂水平位移檢算按一孔重載墩高：那么墩頂位移 4、結構在土面處的位移按一孔重載在?橋規(guī)?中查m、m0時，只適用于結構在地面處的最大位移為6mm，假設超過6mm就不能采用“m法進行計算，故需要對樁

13、在土面處的位移進行檢算。墩身埋于土中高度：可以用m法直接查表計算 5、樁身截面配筋設計一孔重載1樁身彎矩計算 任意深度z處樁身截面彎矩：列表計算如下：00.00 010.000 1.994 1.9940.20.477 0.1970.9988.142 1.990 10.132 0.40.955 0.3770.98615.582 1.996 17.5480.61.432 0.5290.95921.8651.91223.777 0.81.909 0.6460.91326.700 1.821 28.521 1.02.387 0.7230.85129.883 1.697 31.580 1.22.864

14、0.7620.77431.495 1.543 33.038 1.43.3410.7650.68731.619 1.370 32.989 1.63.819 0.7370.59430.462 1.18431.646 1.84.296 0.6850.49928.312 0.99529.307 2.04.773 0.6140.40725.378 0.812 26.190 2.25.251 0.5320.3221.989 0.638 22.627 2.45.728 0.4430.24318.310 0.485 18.795 2.66.205 0.3550.17513.846 0.349 14.195 2

15、.86.683 0.270.1211.160 0.239 11.399 3.07.160 0.1930.0767.977 0.152 8.129 3.58.353 0.0510.0142.108 0.028 2.136 4.09.547 000.000 0.000 0.000 由表知： 圖6 樁身截面彎矩圖2計算偏心距初始偏心距：偏心距放大系數(shù)：其中，影響系數(shù)計算長度：，為變形系數(shù) 主力+附加力，所以K=0.6那么 3配筋根據(jù)灌注樁構造要求，橋梁樁基主筋宜采用光圓鋼筋，主筋直徑不宜小于16mm，凈距不宜小于120mm，且任一情況下不得小于80mm，主筋凈保護層不應小于60mm。在滿足最小間距的

16、情況下，盡可能采用單筋、小直徑的鋼筋，以提高樁的抗裂性，所以主筋采用I級鋼筋。樁身混凝土為C25，根據(jù)?橋規(guī)?規(guī)定，取=0.5%,那么選用1618的級鋼筋，取凈保護層厚度，采用對稱配筋，那么主筋凈距為：，符合要求。樁與承臺的聯(lián)結方式為主筋伸入式，樁身伸入承臺板0.1m，主筋伸入承臺的長度算至彎鉤切點對于光圓鋼筋不得不小于45倍主筋直徑即810mm，取900m,主筋應配到4/處以下2m處約為11.55m,取其長度為12m，那么主筋總長為13m。箍筋采用8200mm，為增加鋼筋籠剛度，順鋼筋籠長度每隔2m加一道18的骨架鋼筋。順鋼筋籠長度每隔2m在四個節(jié)點處加四個定位鋼筋，直徑為18。樁身截面配筋

17、如設計圖紙。4判斷大小偏心取n=15換算截面面積：換算截面慣性矩：核心距：故屬小偏心構件5應力檢算小偏心構件，全截面受壓，那么 應力合格6穩(wěn)定性檢算樁計算長度查?混凝土結構設計原理?表11-4得=1.0，查表11-3得m=12.4 那么穩(wěn)定性滿足要求 6、單根樁材料表1鋼筋直徑mm根數(shù)單根長m單重kg/m總長m總重kg受力縱筋1816132208416環(huán)向箍筋8652.760.395179.470.86骨架鋼筋1862.65215.931.80定位鋼筋18240.424210.1820.36總539.022混凝土等級直徑m長m體積樁C251.054034.636六、電算結果 1、電算輸入文件

18、2 6 2 0 0.5 2 280000005000 28 0.58000 28 5.58000 28 9.54000 28 1.415000 28 23.425000 28 8.84 1. 1. 0 40 0 -2.254 1. 1. 0 40 0 2.250.98 11.20 0 0341.5 17534.94 4762.57341.5 18629.07 4671.752、電算輸出文件 * * 第 一 部 分 原 始 數(shù) 據(jù) * * 樁類型組數(shù) 土層數(shù) 作用力H方向上一排樁的樁數(shù) 2 6 2 樁端嵌固類型 MD=.0 樁傳力類型系數(shù) XS=0.5000 最小樁間凈距 LS= 2.00(米)

19、 樁材砼彈性模量 E= 0.2800E+08(kN/m2)地基比例系數(shù)(kN/m4) 內(nèi)摩擦角(度) 第I土層的厚度(米) 5000. 28.0 0.50 8000. 28.0 5.50 8000. 28.0 9.50 4000. 28.0 1.40 15000. 28.0 23.40 25000. 28.0 8.80 I IT D DB LO LI AH X 1 4 1.000 1.000 0.000 40.000 0.0000 -2.2500 2 4 1.000 1.000 0.000 40.000 0.0000 2.2500 承臺埋入地面或局部沖刷線以下的深度： 1.0 承 臺 的 實

20、際 寬 度 ： 11.2 荷載類型I 水平力H(kN) 軸向力N(kN) 彎矩M(kN.m) 1 0.0 0.0 0.0 2 341.5 17534.9 4762.6 3 341.5 18629.1 4671.8 * * 第 二 部 分 計 算 結 果 * * 根底的變形系數(shù)a及樁頂剛度系數(shù)I AF LO1 LO2 LO3 LO4 1 0.404 951540.06 76972.12 176685.69 659161.44 2 0.404 951540.06 76972.12 176685.69 659161.44 承 臺 剛 度 矩 陣 I K1 K2 K3 1 661179.910174

21、0.000000 -1398653.882388 2 0.000000 7612320.500000 0.000000 3 -1398653.882388 0.000000 43818231.182946 * 荷載類型NP= 1 (單孔輕載) * 承 臺 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉角(rad) 0.00 0.00 0.0000E+00 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.00 0.00 0.000000 2 0.00 0.00 0.000000 3 0.00 0.00 0.000000 第 1 根 樁 樁 身 內(nèi) 力 J H(m

22、) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 0.000 0.000 0.000 2 0.99 0.000 0.000 0.000 3 1.49 0.000 0.000 0.000 4 1.98 0.000 0.000 0.000 5 2.48 0.000 0.000 0.000 6 2.97 0.000 0.000 0.000 7 3.47 0.000 0.000 0.000 8 3.96 0.000 0.000 0.000 9 4.46 0.000 0.000 0.000 10 4.96 0.000 0.000 0.000 11 5.45 0.000 0.000 0.

23、000 12 5.95 0.000 0.000 0.000 13 6.44 0.000 0.000 0.000 14 6.94 0.000 0.000 0.000 15 7.43 0.000 0.000 0.000 16 7.93 0.000 0.000 0.000 17 8.42 0.000 0.000 0.000 18 8.92 0.000 0.000 0.000 19 9.42 0.000 0.000 0.000 20 9.91 0.000 0.000 0.000 I= 2 第 2 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.00 0.00 0.000000 2 0.

24、00 0.00 0.000000 3 0.00 0.00 0.000000 第 2 根 樁 樁 身 內(nèi) 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 0.000 0.000 0.000 2 0.99 0.000 0.000 0.000 3 1.49 0.000 0.000 0.000 4 1.98 0.000 0.000 0.000 5 2.48 0.000 0.000 0.000 6 2.97 0.000 0.000 0.000 7 3.47 0.000 0.000 0.000 8 3.96 0.000 0.000 0.000 9 4.46 0.000 0

25、.000 0.000 10 4.96 0.000 0.000 0.000 11 5.45 0.000 0.000 0.000 12 5.95 0.000 0.000 0.000 13 6.44 0.000 0.000 0.000 14 6.94 0.000 0.000 0.000 15 7.43 0.000 0.000 0.000 16 7.93 0.000 0.000 0.000 17 8.42 0.000 0.000 0.000 18 8.92 0.000 0.000 0.000 19 9.42 0.000 0.000 0.000 20 9.91 0.000 0.000 0.000 * 荷

26、載類型NP= 2 (單孔重載) * 承 臺 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉角(rad) 0.80 2.30 0.1342E-03 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.895664 2 2.00 2.00 1904.464737 3 0.13 0.13 -52.945978 第 1 根 樁 樁 身 內(nèi) 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) dy(kN/m) 1 0.50 -34.348 36.807 4.251 2 0.99 -16.776 33.836 7.575 3 1.49 -1.043 29.

27、463 9.906 4 1.98 12.276 24.179 11.260 5 2.48 22.849 18.451 11.719 6 2.97 30.559 12.691 11.411 7 3.47 35.479 7.241 10.496 8 3.96 37.830 2.360 9.144 9 4.46 37.941 -1.778 7.521 10 4.96 36.208 -5.074 5.775 11 5.45 33.056 -7.502 4.030 12 5.95 28.912 -9.084 2.378 13 6.44 24.181 -9.885 0.879 14 6.94 19.230

28、 -9.986 -0.440 15 7.43 14.384 -9.478 -1.582 16 7.93 9.923 -8.444 -2.571 17 8.42 6.091 -6.948 -3.449 18 8.92 3.105 -5.035 -4.267 19 9.42 1.167 -2.720 -5.075 20 9.91 0.475 0.000 -5.910 I= 2 第 2 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.895664 2 2.61 2.61 2479.270263 3 0.13 0.13 -52.945978 * 荷載類型NP= 3 (雙孔重載) * 承 臺 位 移 水平位移(毫米) 豎向位移(毫米) 轉角(rad) 0.80 2.45 0.1320E-03 I= 1 第 1 根樁的樁頂位移 J A1(J) A2(J) P2(J) 1 0.80 0.80 37.926470 2 2.15 2.15 2045.989790 3 0.13 0.13 -53.580352 第 1 根 樁 樁 身 內(nèi) 力 J H(m) My(kN.m) Qy(kN) d