基礎(chǔ)工程課程設(shè)計報告-低樁承臺基礎(chǔ)設(shè)計

1、.基礎(chǔ)工程課程設(shè)計-低樁承臺基礎(chǔ)設(shè)計一、基本資料1某跨線橋主橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁,跨徑組成為60+100+60m,橋面凈寬11m,設(shè)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。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m2,采用30號混凝土。作用于墩身底截面中心處的設(shè)計荷載為：豎直力Nz=74958kN水平力Hx=2895kN縱橋向彎矩 My=38209 kNm坐標規(guī)定：縱橋向x軸、橫橋向y軸、豎向z軸3主墩基礎(chǔ)擬采用12根鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ),混凝土標號25。承臺頂面與地面平齊,厚度為3

2、.5m。4地質(zhì)資料 自地面向下16m深度范圍內(nèi)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(xué)性質(zhì)指標為:土層：=55kpa ,=19.8kN/m3 , m=10000kN/m4,土層：=70kpa,=500kpa,=21.8KN/m3 m=20000kN/m45. 設(shè)計參數(shù)承臺及基樁材料重度 =25kN/m3,基樁設(shè)計有關(guān)參數(shù)為：Ec=2.8107kN/m2,=0.85, m0=0.8, K2=6班級樁徑m縱橋向排橫橋向排橋11.234橋2、41.534橋31.834二、主墩群樁基礎(chǔ)設(shè)計要求以縱橋向控制設(shè)計一設(shè)計計算內(nèi)容：1.根據(jù)已知條件擬定承臺平面尺寸；2.進行基樁的平面

3、布置；3.擬定樁長并驗算單樁軸向受壓容許承載力；4.判斷是否彈性樁；5.樁頂荷載分配并校核；6.確定樁長并驗算單樁軸向受壓容許承載力；7.單樁內(nèi)力及位移計算與驗算；8.樁身截面配筋設(shè)計及樁截面強度驗算；9.群樁基礎(chǔ)承載力和沉降量驗算。二設(shè)計完成后應(yīng)提交的文件及圖表1低樁承臺群樁基礎(chǔ)設(shè)計計算書應(yīng)附計算小圖；2. 橋墩及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖；3. 基樁鋼筋構(gòu)造圖。三、設(shè)計依據(jù)規(guī)范及參考書1公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范JTG D63-2007 2公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD62-20043. 王曉謀.基礎(chǔ)工程.北京：人民交通出版社,20044. 葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理. 北京：人民交通出版

4、社,20045. 江祖銘等主編.墩臺與基礎(chǔ).北京：人民交通出版社,1994一、擬定承臺平面尺寸鉆孔灌注樁屬于摩擦樁中的鉆孔樁,根據(jù)規(guī)范要求,其中心距不應(yīng)小于樁徑的2.5倍,此處,橫、縱向樁中心距均取樁徑的2.5倍即：橫、縱向樁的中心距為1.8*2.5=4.5m根據(jù)規(guī)范,為了避免承臺邊緣距樁身過近而發(fā)生破裂,并考慮樁頂位置允許的偏差,邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離,對于樁徑大于1.0m的樁不應(yīng)小于0.3倍樁徑并不小于0.5m。故： 承臺長 承臺寬二、進行基樁的平面布置樁的排列形式采用行列式,基樁布置如圖1所示：三、擬定樁長并驗算單樁軸向受壓容許承載力承臺每延米自重：土層中樁每延米自重：土層中樁每延米自

5、重：設(shè)：第二層土中樁長為根據(jù)要求,一般應(yīng)將樁底至于巖層或堅硬的土層中,已得到較大的承載力和較小的沉降量,若在施工條件允許的深度內(nèi)沒有堅硬土層的存在,應(yīng)盡可能選擇壓縮性較低、強度較高的土層作為持力層,要避免是樁底坐落在軟土層上或離軟弱下臥層的距離太近,以免樁基礎(chǔ)發(fā)生過大的沉降。顯然,土層相對于土層更適合成為持力層。樁底所承受的最大豎向荷載最大值為：計算時取以下數(shù)據(jù)：樁的周長,所以承載力：解之的 取因此擬定樁長為：樁端以上各土層的加權(quán)平均重度值為：樁端處土的承載力容許值：因為,所以取單樁軸向受壓承載力容許值的計算：樁底所承受的最大豎向荷載因為,不滿足要求,所以需重新擬定樁長。取=6.5m。驗算單樁

6、軸向受壓容許承載力樁端以上各土層的加權(quán)平均重度值為：樁端處土的承載力容許值：因為,所以取單樁軸向受壓承載力容許值的計算：樁底所承受的最大豎向荷載因為,滿足要求。此時擬定的樁長為：四、判斷是否為彈性樁當,故樁的計算寬度為： 平行于水平力作用方向的樁間凈距為地面線以下樁的計算埋入深度,且。所以計算可得：故整個深度的地基系數(shù)比例系數(shù)m取第一層土的m,慣性矩抗彎剛度樁的入土深度,故按照彈性樁計算。五、樁頂荷載分配并校核樁頂剛度系數(shù)值的計算：式中：, 即：已知：取用4。 查附表17、附表18、附表19得：,由下式可得：計算承臺底面原點0處位移,低樁承臺要考慮樁土承臺的共同作用。即：其中計算作用在每根樁頂

7、上的作用力豎向力：水平力：彎矩值:校核單位寬度水平抗力：單位寬度彎矩值：水平力校核：豎向力校核：彎矩值校核：顯然,校核結(jié)果符合要求。六、確定樁長并驗算單樁軸向受壓容許承載力由上一問可知,單樁樁頂所受到的最大軸向壓力豎向最大荷載：因為,不滿足要求,所以進行重新計算。取=11.5m。樁端以上各土層的加權(quán)平均重度值為：樁端處土的承載力容許值：因為,所以取單樁軸向受壓承載力容許值的計算：因為,滿足要求。重新確定樁長為七、單樁內(nèi)力及位移計算與驗算1樁身彎矩Mz以及樁身最大彎矩Mmax計算 1由于,故可以采用無量綱法 即： 無量綱系數(shù)AM,BM分別由附表查的,Mz計算如下表：MZ計算列表0.0 0.00

8、01.000000.00 332.81 332.81 0.1 0.36 0.099600.9997462.20 332.72 394.92 0.2 0.72 0.196960.99806122.99 332.16 455.16 0.3 1.08 0.290100.99382181.15 330.75 511.91 0.4 1.44 0.377390.98617235.66 328.21 563.87 0.5 1.80 0.457520.97458285.70 324.35 610.05 0.6 2.15 0.529380.95861330.57 319.03 649.61 0.7 2.51 0

9、.592280.93817369.85 312.23 682.08 0.8 2.87 0.645610.91324403.15 303.94 707.09 0.9 3.23 0.689260.88407430.41 294.23 724.64 1.0 3.59 0.723050.85089451.51 283.18 734.69 1.1 3.95 0.747140.81410466.55 270.94 737.49 1.2 4.31 0.761830.77415475.72 257.64 733.37 1.3 4.67 0.767610.73161479.33 243.49 722.82 1.

10、4 5.03 0.764980.68694477.69 228.62 706.31 1.5 5.39 0.754660.64081471.25 213.27 684.52 1.6 5.75 0.737340.59373460.43 197.60 658.03 1.7 6.10 0.713810.54625445.74 181.80 627.54 1.8 6.46 0.684880.49889427.67 166.04 593.71 1.9 6.82 0.651390.45219406.76 150.49 557.25 2.0 7.18 0.614130.40658383.49 135.31 5

11、18.81 2.2 7.90 0.531600.32025331.96 106.58 438.54 2.4 8.62 0.443340.24262276.84 80.75 357.59 2.6 9.34 0.354580.17546221.42 58.39 279.81 2.8 10.05 0.269960.11979168.58 39.87 208.44 3.0 10.77 0.193050.07595120.55 25.28 145.83 3.5 12.57 0.050810.0135431.73 4.51 36.23 4.0 14.36 0.000050.000090.03 0.03 0

12、.06 2樁身最大彎矩Mmax最大彎矩位置確定 由QZ=0得： 由及,查附表13,得,故 由及,查書中附表13,得KM=1.7802樁身剪力Qz計算 無量綱系數(shù)AQ,BQ分別由附表查的,Qz計算如下表QZ計算列表0.0 0.00 1.000000173.91 0.00 173.91 0.1 0.36 0.98833-0.00753171.88 -0.70 171.18 0.2 0.72 0.95551-0.02795166.17 -2.59 163.58 0.3 1.08 0.90468-0.05820157.33 -5.39 151.94 0.4 1.44 0.83898-0.0955414

13、5.91 -8.86 137.05 0.5 1.80 0.76145-0.13747132.42 -12.74 119.68 0.6 2.15 0.67486-0.18191117.36 -16.86 100.50 0.7 2.51 0.58201-0.22685101.22 -21.03 80.19 0.8 2.87 0.48522-0.2708784.38 -25.11 59.28 0.9 3.23 0.38689-0.3124567.28 -28.96 38.32 1.0 3.59 0.28901-0.3505950.26 -32.50 17.77 1.1 3.95 0.19388-0.

14、3844333.72 -35.63 -1.92 1.2 4.31 0.10153-0.4133517.66 -38.31 -20.66 1.3 4.67 0.01477-0.436902.57 -40.50 -37.93 1.4 5.03 -0.06586-0.45486-11.45 -42.16 -53.61 1.5 5.39 -0.13952-0.46715-24.26 -43.30 -67.56 1.6 5.75 -0.20555-0.47378-35.75 -43.91 -79.66 1.7 6.10 -0.26359-0.47496-45.84 -44.02 -89.86 1.8 6

15、.46 -0.31345-0.47103-54.51 -43.66 -98.17 1.9 6.82 -0.35501-0.46223-61.74 -42.84 -104.58 2.0 7.18 -0.38839-0.44914-67.54 -41.63 -109.18 2.2 7.90 -0.43174-0.41179-75.08 -38.17 -113.25 2.4 8.62 -0.44647-0.36312-77.65 -33.66 -111.30 2.6 9.34 -0.43651-0.30732-75.91 -28.49 -104.40 2.8 10.05 -0.40641-0.248

16、53-70.68 -23.04 -93.72 3.0 10.77 -0.36065-0.19052-62.72 -17.66 -80.38 3.5 12.57 -0.19975-0.01672-34.74 -1.55 -36.29 4.0 14.36 -0.00002-0.000450.00 -0.04 -0.05 3水平位移Xz計算 無量綱系數(shù)Ax,Bx分別由附表查的,Xz計算如下表XZ計算列表0.0 0.00 2.440661.6210017.01 6.03 23.04 0.1 0.36 2.278731.4509415.88 5.40 21.28 0.2 0.72 2.117791.29

17、08814.76 4.80 19.56 0.3 1.08 1.958811.1407913.65 4.24 17.90 0.4 1.44 1.802731.0006412.57 3.72 16.29 0.5 1.80 1.650420.8703611.50 3.24 14.74 0.6 2.15 1.502680.7498110.47 2.79 13.26 0.7 2.51 1.360240.638859.48 2.38 11.86 0.8 2.87 1.223700.537278.53 2.00 10.53 0.9 3.23 1.093610.444817.62 1.65 9.28 1.0

18、3.59 0.970410.361196.76 1.34 8.11 1.1 3.95 0.854410.286065.96 1.06 7.02 1.2 4.31 0.745880.219085.20 0.81 6.01 1.3 4.67 0.644980.159854.50 0.59 5.09 1.4 5.03 0.551750.107933.85 0.40 4.25 1.5 5.39 0.466140.062883.25 0.23 3.48 1.6 5.75 0.388100.024222.71 0.09 2.80 1.7 6.10 0.31741-0.008472.21 -0.03 2.1

19、8 1.8 6.46 0.25386-0.035721.77 -0.13 1.64 1.9 6.82 0.19717-0.057981.37 -0.22 1.16 2.0 7.18 0.14696-0.075721.02 -0.28 0.74 2.2 7.90 0.06461-0.099400.45 -0.37 0.08 2.4 8.62 0.00348-0.110300.02 -0.41 -0.39 2.6 9.34 -0.03986-0.11136-0.28 -0.41 -0.69 2.8 10.05 -0.06902-0.10544-0.48 -0.39 -0.87 3.0 10.77

20、-0.08741-0.09471-0.61 -0.35 -0.96 3.5 12.57 -0.10495-0.05698-0.73 -0.21 -0.94 4.0 14.36 -0.10788-0.01487-0.75 -0.06 -0.81 4轉(zhuǎn)角位移計算 無量綱系數(shù)分別由附表查的,計算如下表Z計算列表0.0 0.00 -1.62100-1.75058-3.14 -1.82 -4.97 0.1 0.36 -1.61600-1.65068-3.14 -1.72 -4.85 0.2 0.72 -1.60177-1.55069-3.11 -1.61 -4.72 0.3 1.08 -1.57676-

21、1.45106-3.06 -1.51 -4.57 0.4 1.44 -1.54334-1.35204-2.99 -1.41 -4.40 0.5 1.80 -1.50151-1.25394-2.91 -1.30 -4.22 0.6 2.15 -1.46009-1.15725-2.83 -1.20 -4.04 0.7 2.51 -1.39593-1.06238-2.71 -1.10 -3.81 0.8 2.87 -1.33398-0.96978-2.59 -1.01 -3.60 0.9 3.23 -1.26713-0.87978-2.46 -0.91 -3.37 1.0 3.59 -1.19647

22、-0.79311-2.32 -0.82 -3.15 1.1 3.95 -1.12283-0.70981-2.18 -0.74 -2.92 1.2 4.31 -1.04733-0.63038-2.03 -0.66 -2.69 1.3 4.67 -0.97078-0.55506-1.88 -0.58 -2.46 1.4 5.03 -0.89409-0.48412-1.73 -0.50 -2.24 1.5 5.39 -0.81801-0.41770-1.59 -0.43 -2.02 1.6 5.75 -0.74337-0.35598-1.44 -0.37 -1.81 1.7 6.10 -0.6707

23、5-0.29897-1.30 -0.31 -1.61 1.8 6.46 -0.60077-0.24672-1.17 -0.26 -1.42 1.9 6.82 -0.53393-0.19916-1.04 -0.21 -1.24 2.0 7.18 -0.47063-0.15624-0.91 -0.16 -1.08 2.2 7.90 -0.35588-0.08365-0.69 -0.09 -0.78 2.4 8.62 -0.25831-0.02753-0.50 -0.03 -0.53 2.6 9.34 -0.17849-0.01415-0.35 -0.01 -0.36 2.8 10.05 -0.11

24、611-0.04351-0.23 -0.05 -0.27 3.0 10.77 -0.06987-0.06296-0.14 -0.07 -0.20 3.5 12.57 -0.01206-0.08294-0.02 -0.09 -0.11 4.0 14.36 -0.00341-0.08507-0.01 -0.09 -0.10 八、樁身截面配筋設(shè)計及樁截面強度驗算 由上可知,最大彎矩發(fā)生在距離樁頂以下的3.92m處,該處的彎矩為. 計算該處軸向受壓荷載時,根據(jù)公路橋梁通用設(shè)計規(guī)范JTG D602004第4.1.6,恒載分項系數(shù)取1.2。則1縱向鋼筋面積按公路橋規(guī)規(guī)定全部縱向鋼筋配筋率按0.2%配置現(xiàn)選

25、用16根22的HRB335級鋼筋：樁身采用C25混凝土,。計算偏心距增大系數(shù)因為長細比:所以偏心距增大系數(shù)： 其中:,取;,所以： 計算截面實際偏心距根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范求軸向偏心距：即： 以下采用試算列下表ABCD0.962.58900.40112.20120.74460.1450.1401.030.972.61580.38652.22900.72510.1380.1400.990.982.64240.37172.25610.70610.1320.1400.94由上表可知,當時,與實際值最為接近,故取0.97作為計算值。截面承載力復(fù)合軸力復(fù)合:彎矩復(fù)合：軸力和彎矩均滿足要求。裂縫寬度驗算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范第6.4.5條,圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件,當按作用短期效應(yīng)組合計算的截面受拉區(qū)外緣鋼筋應(yīng)力時可不必驗算裂縫寬度。式中：則：說明在樁身彎矩最大截面外緣鋼筋處于受壓狀態(tài),可不必進行裂縫寬度驗算。鋼筋布