基礎工程課程設計--雙柱式橋墩鉆孔灌注樁設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 設計任務書…………………………………………3</p><p>　　1.1 設計目的………………………………………3</p><p>　　1.2 設計任務………………………………………3</p><p>　　1.2.1 設計資料…………………………………3

2、</p><p>　　1.2.2 地質資料…………………………………3</p><p>　　1.2.3 材料………………………………………4</p><p>　　1.2.4 基礎方案…………………………………4</p><p>　　1.2.5 計算荷載…………………………………4</p><p>　　1.2.6 設計要

3、求…………………………………6</p><p>　　1.3 時間及進度安排………………………………6</p><p>　　1.4 建議參考資料…………………………………6</p><p>　　2 設計指導書…………………………………………8</p><p>　　2.1 擬定尺寸………………………………………8</p><p

4、>　　2.2 荷載設計及荷載組合…………………………8</p><p>　　2.2.1 荷載計算…………………………………8</p><p>　　2.2.2樁頂荷載計算及樁頂荷載組合…………8</p><p>　　2.3 樁基設計計算與驗算…………………………10</p><p>　　2.3.1樁長確定及單樁承載能力驗算…………10&l

5、t;/p><p>　　2.3.2樁身內(nèi)力及配筋計算……………………11</p><p>　　2.3.3單樁水平位移及墩臺水平位移驗算……12</p><p>　　3 設計計算書…………………………………………13</p><p>　　3.1 設計擬定尺寸…………………………………13</p><p>　　3.2 荷載計算及

6、荷載組合…………………………13</p><p>　　3.3 樁基設計計算與驗算…………………………14</p><p>　　3.3.1 承載能力極限狀態(tài)荷載組合……………14</p><p>　　3.3.2 正常使用極限狀態(tài)荷載組合……………17</p><p>　　3.4 樁基設計與驗算………………………………20</p>

7、<p>　　3.4.1 樁長與單樁承載力驗算…………………20</p><p>　　3.4.2 樁的內(nèi)力計算……………………………21</p><p>　　3.4.3 樁身配筋計算……………………………24</p><p>　　4 鋼筋構造圖…………………………………………29</p><p>　　4.1 鋼筋用量計算…………………

8、………………29</p><p>　　4.1.1 縱筋用量計算……………………………29</p><p>　　4.1.2 普通箍筋用量計算………………………29</p><p>　　4.1.3 橫系梁主筋用量計算……………………29</p><p>　　4.1.4 橫系梁箍筋用量計算……………………29</p><p>

9、;　　4.1.5 加勁箍筋用量計算………………………29</p><p>　　4.1.6 定位鋼筋用量計算………………………30</p><p>　　4.1.7 伸入橫系梁箍筋用量計算………………30</p><p>　　4.1.8 鋼筋總用量………………………………30</p><p>　　4.2 配筋圖…………………………………………30

10、</p><p>　　4.3 三視圖…………………………………………30</p><p>　　4 參考文獻………………………………………………31</p><p>　　1 雙柱式橋墩鉆孔灌注樁設計任務書</p><p><b>　　1.1 設計目的：</b></p><p>　　通過本課程設計，掌

11、握承受豎向和水平力作用的單排樁基礎的設計與計算，對相應規(guī)范有一定的了解。</p><p><b>　　1.2 設計任務：</b></p><p>　　1.2.1 設計資料：</p><p>　　我國某公路橋墩采用樁（柱）式橋墩，初步擬定尺寸如下圖所示。其上部結構為28米鋼筋混凝土裝配式T型梁橋，橋面寬7米。設計汽車荷載為公路-Ⅱ級。</p

12、><p><b>　　(單位：mm)</b></p><p>　　1.2.2 地質資料：</p><p>　　標高30.00米以上樁側土為軟塑亞粘土，其各物理性質指標為：容重γ＝18.5KN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量ω=21%，ωL=22.7%，ωP=16.3%；m=7000kN/m4；樁周土極限摩阻力τ=40kPa；</p&g

13、t;<p>　　標高30.00米以下樁側及樁底均為硬塑性土，其各物理性質指標為：容重γ＝19.5KN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量ω=17.8%，ωL=22.7%，ωP=16.3%， m=15000kN/m4；樁周土極限摩阻力τ=65kPa；[σ0]=350kPa。</p><p>　　1.2.3 材料：樁采用C25混凝土澆注，混凝土彈性模量Eh=2.85×104MPa，所供鋼筋

14、有R235和HRB335。</p><p>　　1.2.4 基礎方案：該橋墩基礎由兩根鉆孔樁組成，旋轉成孔。（鉆頭直徑（即樁的設計直徑）取φ＝1.2~1.6m，樁底沉淀土厚度t=(0.1~0.3)d。上部柱直徑為1.0m，在局部沖刷線處設置橫系梁。）</p><p>　　1.2.5 計算荷載</p><p>　?、僖豢缟喜拷Y構自重G1（見下表）</p>

15、<p><b>　?、谏w梁自重G2</b></p><p>　　③局部沖刷線以上一根樁重G3 </p><p>　　最低水位： ，常水位：</p><p><b>　?、軜蹲灾谿4</b></p><p><b>　?、輽M系梁自重G5</b></p>

16、<p>　?、奁嚭奢d－Ⅱ級（活載）在墩柱頂?shù)姆戳?lt;/p><p>　　雙孔布載G6 =536.68KN，單孔布載G7(見下表)</p><p>　　車輛荷載反力已按偏心受壓原理考慮橫向分布的分配影響。</p><p>　　G7在順橋向引起的彎矩(見下表)</p><p><b>　?、咚胶奢d：</b>&l

17、t;/p><p>　　a.制動力：T=45.00KN,作用點在支座中心，距樁頂距離為12.6m。</p><p><b>　　b.縱向風力：</b></p><p>　　蓋梁部分W1(見下表),對樁頂力臂為11.62m。</p><p>　　墩身部分W2(見下表),對樁頂力臂為4.96m。</p><p&

18、gt;　　1.2.6 設計要求</p><p>　?、俅_定樁的長度，進行單樁承載力驗算。</p><p>　?、跇渡韽姸扔嬎?，求出樁身彎矩圖（用坐標紙繪制）定出最大樁身彎矩值及其相應的截面和相應軸力，配置鋼筋，驗算截面強度，計算出主筋長度，螺旋鋼筋長度，鋼筋總用量。</p><p>　?、垓炈愣枕斂v橋向水平位移。</p><p>　?、芾L制樁

19、基布置圖及樁身配筋圖。</p><p>　　⑤全部設計計算工作、設計計算書編寫在一周內(nèi)完成（按五天計），嚴禁相互抄襲。</p><p>　?、奕吭O計文件采用課程設計專用設計用紙和課程設計資料袋。</p><p>　　1.3 時間及進度安排：</p><p>　　1）布置設計內(nèi)容及準備相關參考書、設計規(guī)范： 0.5天</p>&

20、lt;p>　　2）荷載計算及組合：0.5天</p><p>　　3）樁長確定及單樁承載力驗算： 0.5天</p><p>　　4）配筋計算及墩頂位移驗算： 1天</p><p>　　5）設計校核： 0.5天</p><p>　　6）完成設計說明書： 1天</p><p>　　7）完成設計圖紙。 1.天</p

21、><p>　　1.4 建議參考資料</p><p>　?、∫?guī)范：《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）</p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）</p><p>　　《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG D63-2007）</p><p>　　《道路工程制

22、圖標準》（GB50162-92）</p><p>　?、ⅰ督Y構設計原理》凌治平主編，人民交通出版社</p><p>　?、！痘A工程》凌治平主編，人民交通出版社</p><p><b>　　ⅳ《橋梁工程》</b></p><p>　?、ス窐蚝O計手冊《墩臺與基礎》，人民交通出版社</p><p>

23、;　　2 單排樁基礎課程設計指導書</p><p><b>　　2.1 擬定尺寸</b></p><p>　　樁徑：參考選擇范圍：1.2m~1.6m。</p><p>　　樁長：據(jù)所選定的持力層選擇。</p><p>　　摩擦樁的樁長不應小于4m，樁底端部應盡可能達到該土層的樁端阻力的臨界深度。一般不宜小于1m。<

24、/p><p>　　橫系梁：梁高?。?.8~1.0）d；梁寬?。?.6~1.0）d。詳見《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63-2007)第5.2.5條第3款</p><p>　　2.2 荷載計算及荷載組合</p><p>　　2.2.1 荷載計算</p><p>　　浮力的考慮參見《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）第4.

25、2.4條</p><p>　　墩柱自重應考慮常水位和最低水位兩種情況。</p><p>　　鋼筋混凝土重度取25KN/m3；有效重度取15KN/m3。</p><p>　　2.2.2 樁頂荷載計算及樁頂荷載組合</p><p>　　參見《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）第4.1有關條款及《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG

26、 D63-2007) 第1.0.5條~1.0.11條有關條款。</p><p><b>　　可列表計算</b></p><p><b>　　常水位荷載組合</b></p><p><b>　　最低水位荷載組合</b></p><p>　　2.3 樁基設計計算與驗算</p&

27、gt;<p>　　2.3.1 樁長確定及單樁承載能力驗算</p><p>　　樁長的計算可以根據(jù)持力層位置擬定，再根據(jù)單樁容許承載力的驗算來修正，也可以根據(jù)單樁單樁承載力的驗算公式反算樁長。</p><p>　　地基承載能力驗算根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63-2007) 第1.0..8條規(guī)定，驗算荷載采用正常使用極限狀態(tài)荷載組合。取能產(chǎn)生最大豎向軸向力Nm

28、ax的荷載組合作為控制荷載。</p><p>　　G—樁身自重與置換土重（當自重計入浮力時，置換土重也計入浮力）的差值</p><p>　　?R—地基承載力容許值抗力系數(shù)。按《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63-2007) 第5.3.7條規(guī)定取值。</p><p>　　[Ra] —單樁軸向受壓承載力容許值。</p><p>　　由于

29、γR 取值不同，應取永久荷載+汽車荷載及永久荷載+可變荷載兩種工況驗算。</p><p>　　2.3.2 樁身內(nèi)力及配筋計算</p><p>　　(1)計算樁的計算寬度</p><p><b>　　圓形截面樁： </b></p><p>　　(2)計算樁土變形系數(shù) ，并判斷樁是否為彈性樁</p><

30、p>　　(3)計算最大沖刷線處樁頂荷載</p><p>　　按《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63-2007) 第1.0.5條規(guī)定基礎結構設計當按承載能力極限狀態(tài)設計時，應采用作用效應基本組合和偶然組合（本設計不考慮）進行驗算。控制荷載應取按承載能力極限狀態(tài)設計時，能產(chǎn)生最大彎矩及相應軸力較小的工況進行驗算。</p><p>　　(4)樁身內(nèi)力計算可列表進行，相應格式可參照

31、下表：</p><p>　　求出樁身彎矩及剪力圖（用坐標紙繪制）</p><p><b>　　(5) 配筋計算</b></p><p>　　a．樁身最大彎矩值及其相應的截面位置的確定</p><p>　　可由樁身彎矩圖（用坐標紙繪制）確定（圖解法），也可計算出系數(shù)CQ后，查表求得（數(shù)解法）。</p><

32、;p>　　b．求出最大彎矩和相應軸力后，配筋計算及截面強度驗算課參見《結構設計原理》有關偏心受壓構件強度計算部分。</p><p>　　最大彎矩及相應軸力應取設計值，要考慮荷載分項系數(shù)。</p><p>　　樁基構造要求詳見《公橋基規(guī)》第5.2.2條及5.2.5條第3款有關規(guī)定。</p><p><b>　　鋼筋布置要考慮：</b><

33、;/p><p>　?。?）主筋鋼種、直徑，與承臺的聯(lián)結方式及主筋的截斷；</p><p>　?。?）箍筋的直徑、間距，加強筋的設置。</p><p>　　2.3.3 單樁水平位移及墩臺水平位移驗算</p><p>　　作用效應按正常使用極限狀態(tài)組合</p><p>　　取最大沖刷線處，查表求得樁身水平位移x0 ，要求 。

34、</p><p>　　墩臺頂水平位移驗算參照教材有關章節(jié)。</p><p><b>　　3 設計計算書</b></p><p>　　3.1 設計擬定尺寸</p><p><b>　　樁徑：1.5m。</b></p><p><b>　　樁長：14m。</b&g

35、t;</p><p>　　橫系梁：梁高：1.2m 梁寬：1.2m</p><p><b>　　3.2 荷載計算</b></p><p>　?、賰煽缟喜拷Y構自重 </p><p><b>　　②蓋梁自重 </b></p><p>　?、蹧_刷線以上每根樁自重</p>

36、;<p><b>　　最低水位時： </b></p><p><b>　　常水位時： </b></p><p>　?、軜蹲灾兀垦用祝?lt;/p><p><b>　　第一層：</b></p><p><b>　　第二層：</b></p&

37、gt;<p><b>　?、輽M系梁： </b></p><p>　　⑥汽車荷載（公路II級）：</p><p><b>　　雙孔： </b></p><p><b>　　單孔： </b></p><p><b>　?、咚胶奢d：</b>&

38、lt;/p><p><b>　　制動力： </b></p><p><b>　　風力： </b></p><p>　　3.3 荷載組合計算</p><p>　　3.3.1承載能力極限狀態(tài)</p><p><b>　?、俪Ｋ唬∟）</b><

39、/p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（2）</b></p><p><b>　?、诔Ｋ唬℉）</

40、b></p><p><b>　?、鄢Ｋ唬∕）</b></p><p><b>　　④最低水位（N）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（2）</b></p><p><b

41、>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　⑤最低水位（H）</b></p><p><b>　?、拮畹退唬∕）</b></p><p>　　3.3.2正常使用極限狀態(tài)</p><p>

42、;<b>　?、俪Ｋ唬∟）</b></p><p><b>　?、诔Ｋ唬℉）</b></p><p><b>　?、鄢Ｋ唬∕）</b></p><p><b>　?、茏畹退唬∟）</b></p><p><b>　?、葑畹退唬℉）<

43、;/b></p><p><b>　　⑥最低水位（M）</b></p><p><b>　　常水位荷載組合</b></p><p><b>　　最低水位荷載組合</b></p><p>　　3.4 樁基設計與驗算</p><p>　　3.4.1樁長

44、與單樁承載力</p><p><b>　　周長： </b></p><p><b>　　面積： </b></p><p>　　3.4.2樁的內(nèi)力計算</p><p><b>　　①計算寬度</b></p><p><b>　?、跇兜淖冃蜗禂?shù)計算

45、</b></p><p>　?、劬植繘_刷線處的外力計算</p><p><b>　　④樁身內(nèi)力計算</b></p><p><b>　　彎矩： </b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　由附表B

46、： </b></p><p><b>　　剪力： </b></p><p>　　3.4.3 樁身配筋計算</p><p>　　計算軸力Nj 恒載系數(shù)1.2 活載系數(shù)1.4</p><p><b>　　①縱筋面積：</b></p><p>　　按含筋率為0.2%配置

47、</p><p>　　取8根φ25 HRB335鋼筋</p><p>　　樁柱采用C25混凝土</p><p><b>　　②偏心距增大系數(shù)</b></p><p><b>　　長細比 </b></p><p><b>　　取 </b></p&g

48、t;<p><b>　　截面有效高度 </b></p><p>　　所以偏心距增大系統(tǒng) </p><p><b>　?、劢孛鎸嶋H偏心距</b></p><p><b>　?、茌S力偏心距</b></p><p><b>　　設 </b>&l

49、t;/p><p><b>　?、萁孛娉休d力復核</b></p><p><b>　?、蘖芽p寬度驗算</b></p><p><b>　　所以不必驗算寬度</b></p><p>　?、呖v向水平位移（樁頂）</p><p><b>　　所以</

50、b></p><p><b>　　因為</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　墩頂水平位移：</b></p><p>　　由附表14和附表15可知</p><p><b>　　墩頂內(nèi)力：</b

51、></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　4 鋼筋構造圖</b></p><p>　　4.1 鋼筋用量計算</p><p>　　4.1.1 縱筋用量計算</p><p>　　4.1.2 樁身普通箍筋用量</p><p

52、>　　箍筋間距取200mm<15d，且不大于300mm，箍筋焊接長度取100mm，選φ10H235鋼筋</p><p>　　4.1.3 橫系梁主筋用量</p><p>　　搭接長度取900mm>35主筋直接</p><p><b>　　取配筋率 </b></p><p>　　選6根φ25HRB335鋼筋

53、</p><p>　　4.1.4 橫系梁箍筋用量</p><p>　　間距取400mm，選φ10R235鋼筋</p><p><b>　　取9根鋼筋</b></p><p>　　4.1.5 加勁箍筋用量</p><p>　　選用φ25R235鋼筋</p><p>　　4.1

54、.6 定位鋼筋用量</p><p>　　選用φ25R235鋼筋</p><p>　　4.1.7 伸入橫系梁箍筋用量</p><p><b>　　4.1.8 總用量</b></p><p><b>　　4.2 配筋圖</b></p><p><b>　　見附圖一<

55、;/b></p><p><b>　　4.3 三視圖</b></p><p><b>　　見附圖二</b></p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　?、∫?guī)范：《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）</p><p

56、>　　《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）</p><p>　　《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG D63-2007）</p><p>　　《道路工程制圖標準》（GB50162-92）</p><p>　?、ⅰ督Y構設計原理》凌治平主編，人民交通出版社</p><p>　　?！痘A工程》凌治平主編，