鐵路橋墩樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　中南大學(xué)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目 鐵路橋墩樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 土木工程橋梁專(zhuān)業(yè) </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　一、確定基樁幾何尺寸及所需樁數(shù)</p><p>　　1.從地址和地下水位情況選定持力層，這里選8.8m厚的中密粗砂層，按照摩 擦樁初步估算

3、樁數(shù)。</p><p>　　2.考慮選擇較硬土層作為樁端持力層（強(qiáng)度較高、壓縮性較低的粘性土、粉土、中密或密實(shí)的砂土、礫石土以及中風(fēng)化或微風(fēng)化的巖層，是常用的樁端持力層），根據(jù)地質(zhì)條件，將樁端定在粗砂層。樁端全截面進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于砂土不宜小于1.5，取樁的直徑d=1m，樁長(zhǎng)l=41m，標(biāo)高為-7.69m處，樁端進(jìn)入持力層深度為4.18m.</p><p>　　3.成樁方式：鉆孔灌注樁

4、；鉆孔機(jī)具為Φ100cm旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)。</p><p>　　4估算樁數(shù)（按雙孔重載估算）：</p><p><b>　　按照公式：</b></p><p>　　其中，N:承臺(tái)頂面的豎向力；</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，橋梁樁基采用 =1.3~1.8 取1.5。</p><p>　　5單樁的軸向

5、受壓容許承載力按下試計(jì)算：</p><p>　　在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，各土層的極限摩阻力和土層厚度：</p><p>　　軟塑砂粘土 厚度</p><p>　　粉砂 厚度</p><p>　　淤泥質(zhì)砂粘土 厚度 </p><p>　　細(xì)砂（中密） 厚度

6、 </p><p>　　粗砂（中密） 厚度 </p><p><b>　　，驗(yàn)算后再做調(diào)整。</b></p><p>　　二、樁在承臺(tái)底面的布置及與承臺(tái)的連接方式</p><p>　　1樁在承臺(tái)地面的布置按行列式型如下圖：</p><p>　　①.承臺(tái)尺寸采用任務(wù)書(shū)中所示尺寸。<

7、;/p><p>　?、冢椤稑蛞?guī)》知，當(dāng)時(shí)，最外一排柱至承臺(tái)底板邊緣的凈距不得小于且不得小于，且鉆孔灌注樁的樁中心距不應(yīng)小于，根據(jù)承臺(tái)尺寸及以上布樁原則，樁的初步分布如下圖所示：</p><p>　　2樁與承臺(tái)的連接方式</p><p>　　樁與承臺(tái)的連接方式采用主筋伸入式（適用于鉆孔灌注樁），樁身應(yīng)伸入臺(tái)0.1~0.15m，箍筋采用φ8以上直徑的鋼筋，主筋采用φ16以

8、上的鋼筋。</p><p>　　承臺(tái)底面形心處位移計(jì)算</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)荷載：</b></p><p><b>　　①承臺(tái)底外力合計(jì)：</b></p><p>　　雙線(xiàn)、縱向、二孔重載：N=18629.07kN,H=341.5KN,M=4671.75kN.m;</p>

9、<p>　　雙線(xiàn)、縱向、一孔重載：N=17534.94kN,H=341.5kn,M=4762.57kN.m</p><p>　　②墩身頂部外力合計(jì)：</p><p>　　雙線(xiàn)、縱向、一孔重載：H=253.44KN,M=893.16KN.m</p><p>　　2、承臺(tái)底形心處位移的計(jì)算</p><p>　　樁的計(jì)算寬度和變形系數(shù)

10、</p><p><b>　　承臺(tái)地面下深度為：</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　?、趩螛稑俄攧偠?lt;/b></p><p><b>　　地基系數(shù)：</b></p><p>　　側(cè)摩阻力以擴(kuò)散

11、角沿著樁向外擴(kuò)散，得到等效半徑 </p><p><b>　　故得：</b></p><p><b>　　③承臺(tái)剛度系數(shù)</b></p><p><b>　　承臺(tái)計(jì)算寬度：</b></p><p>　　承臺(tái)底位于軟塑砂粘土內(nèi)，所以</p><p><

12、;b>　　承臺(tái)的地基系數(shù):</b></p><p><b>　　剛度系數(shù):</b></p><p>　　因?yàn)槿簶妒菍?duì)稱(chēng)布置的，所以</p><p><b>　　，</b></p><p>　　然后可得承臺(tái)的位移：</p><p>　　利用以上的公式，可計(jì)算出

13、不同荷載作用下的位移：</p><p><b>　　1)單孔重載：</b></p><p>　　N=17534.94KN，H=341.5KN，M=4762.57KN·m</p><p><b>　　2)雙孔重載：</b></p><p>　　N=18629.07KN，H=341.5KN，M

14、=4671.75KN·m</p><p>　　四、墩身彈性水平位移計(jì)算</p><p>　　前提：計(jì)算風(fēng)力時(shí)，應(yīng)注意到橋上有車(chē)，風(fēng)荷載強(qiáng)度按其80%計(jì)算，并不大于1250pa。</p><p>　　1、和縱向風(fēng)力引起的力矩</p><p>　　給出的基本風(fēng)荷載為，由于橋上有車(chē)，計(jì)算風(fēng)荷載由于墩帽、托盤(pán)、基礎(chǔ)部分只發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)，這里將

15、墩身分為等高度的四部分如下圖所示: </p><p>　　按縱向水平風(fēng)力等于風(fēng)荷載強(qiáng)度與受風(fēng)面積得乘積得：</p><p>　　將所得墩身與各截面彎矩值整理如下表：</p><p><b>　　2、計(jì)算水平位移</b></p><p><b>　　各段慣性矩的計(jì)算：</b></p>&

16、lt;p>　　墩頂水平位移及轉(zhuǎn)角計(jì)算表整理如下：</p><p><b>　　五、樁基檢算</b></p><p>　　1、單樁承載能力檢算（雙線(xiàn)、縱向、雙孔重載）：</p><p>　　樁自重：（把樁看作全部在能透水的土層內(nèi)，所以采用浮重度，樁的容重）</p><p>　　樁孔對(duì)應(yīng)的土重：（采用成孔直徑1.1m）

17、</p><p><b>　　則,單樁的承載力：</b></p><p>　　知單樁的承載能力滿(mǎn)足要求，單樁合格。</p><p>　　2、群樁承載能力檢算（雙線(xiàn)、縱向、雙孔重載）：</p><p><b>　　承臺(tái)下土體計(jì)算范圍</b></p><p>　　檢算條件：樁的中

18、心間距<6d的摩擦樁群樁基礎(chǔ)。</p><p>　　樁中心間距最小值為3m<6d=6m，故應(yīng)該考慮群樁效應(yīng)。</p><p>　　檢算方法：將樁基礎(chǔ)看作實(shí)體基礎(chǔ)。</p><p>　　由于摩擦角的影響，力向外擴(kuò)散變長(zhǎng)x,擴(kuò)散后總面積A,面積矩W</p><p>　　實(shí)體基礎(chǔ)范圍內(nèi)的土重為:</p><p>

19、　　故，群樁承載力滿(mǎn)足要求。</p><p>　　3、樁在土面處位移檢算：</p><p>　　<6mm，滿(mǎn)足要求。</p><p>　　4、墩頂?shù)奈灰茩z算：</p><p><b>　　，滿(mǎn)足要求。</b></p><p>　　5、樁身截面配筋設(shè)計(jì)（雙線(xiàn)、縱向、雙孔重載）</p>

20、;<p>　　利用最不利荷載組合：雙線(xiàn)、縱線(xiàn)、單孔、重載</p><p><b>　　樁身彎矩：</b></p><p><b>　　樁身彎矩計(jì)算表</b></p><p>　　①樁身最大彎矩和最小軸力</p><p><b>　　樁身彎矩分布圖</b></

21、p><p><b>　?、谇笃木鄀</b></p><p>　　考慮主力+附加力,所以</p><p><b>　　偏心距增大系數(shù):</b></p><p><b>　　偏心距e ：</b></p><p><b>　?、叟浣?lt;/b>

22、</p><p>　　根據(jù)灌注樁構(gòu)造要求，橋梁樁基主筋宜采用光鋼筋，主筋直徑不宜小于16mm，凈距不宜小于120mm，主筋凈保護(hù)層不應(yīng)小于60mm，在滿(mǎn)足最小間距的情況下，盡可能采用單筋、小直徑鋼筋，以提高樁的抗裂性。所以，主筋采用Ⅰ級(jí)鋼筋，樁身混凝土為C25，根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定，取，則：，取凈保護(hù)層厚度，選用一級(jí)鋼：的螺紋鋼筋作為樁的主筋,估算主筋數(shù)目: </p><p>　　主筋

23、在樁中的排列形式</p><p>　　, 取16根。 </p><p>　　樁與承臺(tái)的聯(lián)結(jié)方式為主筋伸入式，樁身伸入承臺(tái)板；主筋伸入承臺(tái)的長(zhǎng)度不小于倍的主筋直徑，取。主筋應(yīng)配到處一下處，故主筋在樁中長(zhǎng)度為；樁端加密段取5.5m，箍筋采用，不加密段箍筋采用，為增加鋼筋籠剛度，順?shù)摻罨\長(zhǎng)度每隔加一道的骨架鋼筋。</p><p>&

24、lt;b>　?、芘袆e大小偏心</b></p><p><b>　　換算截面面積：</b></p><p><b>　　換算截面慣性矩</b></p><p>　　，故此樁屬于小偏心受壓構(gòu)件, 則樁是全截面受壓。</p><p><b>　?、萁孛鎽?yīng)力核算</b>

25、;</p><p>　　小偏心受壓構(gòu)件為全截面受壓，故受壓區(qū)圓心角為，，則查表可得：</p><p><b>　　配筋率為：，則：</b></p><p>　　所以，樁的截面應(yīng)力滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　⑥穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p>　　樁的計(jì)算長(zhǎng)度，，

26、，查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》表11-4查得=0.95，查表11-3得，按軸心受壓構(gòu)件檢算樁的穩(wěn)定性。</p><p>　　所以，樁的穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　?、邩兜目沽羊?yàn)算</b></p><p>　　由于樁屬于小偏心受壓，全截面受壓，鉆孔灌注樁現(xiàn)場(chǎng)澆灌，不需吊裝，施工期間樁截面一般不出現(xiàn)拉應(yīng)力，所以樁不產(chǎn)生裂縫。</p