基础工程课程设计2014

《基础工程》课程设计任务及指导书

一．设计题目：

高承台群桩基础设计 二．设计资料：

1．构造情况

上部结构为预应力混凝土简支梁桥，桥面宽度(净-10m+2×1.5m)，为单向双车道行驶。每个墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动。下部结构为桩柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。各位同学具体设计梁的情况按下式计算：

梁的标准跨径（m）为：9.5+在班编号×0.5

梁体（横向包括五片梁）自重（kN）：（100+在班编号×2）×标准跨径 盖梁自重：705kN

墩柱高度：在班编号为单号的：4m；在班编号为双号的：5m；

墩柱自重：在班编号为单号的：307.8kN；在班编号为双号的：384.8kN； 承台平面形状：矩形；平面尺寸宜根据自己的设计，并考虑布桩的要求。 桩径：根据自己的设计，建议在0.8~1.5m间取值 2．设计荷载

汽车荷载公路I级、或汽车荷载公路II级，荷载安排见表1。

表1 土木2014级设计荷载一览表

班级编号 一班 设计荷载 公路I级 人群荷载kPa 2.5 设计安全等级 一级 3 主要材料

混凝土：承台与桩基采用C30混凝土；

钢筋：主筋钢筋采用HRB400，箍筋采用HRB335。

以上材料设计参数按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004规定取值。

4．计算方法

承台以上构件按极限状态进行荷载效应组合，按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004 进行。桩基础内力分析和验算，按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG

D63-2007进行。桩基础配筋设计按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004进行。

5．其他参数

汽车荷载冲击系数1?u：（应计算基频后确定，本课程设计简化粗略取值：单跨布载为1.15，双孔布载为1.0）；支座中心至盖梁顶面的高度为0.1m。

注：设计时不考虑流水压力、风力等计算；由于承台和桩基础在横桥向的刚度较大，设计计算时不进行基础横桥向受力分析，仅考虑纵桥向弯矩及水平力作用下的结构分析。

6. 地质情况

常水位在墩底以上0.5m，一般冲刷线位于墩底处，最大冲刷线在一般冲刷线下2.5m 处。一般冲刷线以下的土层分布情况如下：

表2工程地质条件I（适用于在班编号为3n的同学）

序号 1 2 3 4 名称 亚粘土 粘土 细砂 砾石 层厚 2.0m 5.2 m 4.3m >50m 土层描述 黄色，可塑 灰色，可塑 灰色，中密 黄色，密实 天然重度 γ 17.3 kN/m3 18.2kN/m3 18.5kN/m3 19.5 kN/m3 比例系数m 11 MN/m4 17 MN/m4 16 MN/m4 100MN/m4 推荐容许极限摩阻承载力[σ] 力τi 170 kPa 180 kPa 220 kPa 420 kPa 40 kPa 50 kPa 45 kPa 95 kPa 表3 工程地质条件II（适用于在班编号为3n+1的同学）

序号 1 2 3 4 名称 粘土 粉砂 中砂 卵石 层厚 3.2m 4.7m 4.5m >50m 土层描述 黄色，可塑 灰色，中密 灰色，中密 黄色，中密 天然重度 γ 17.5kN/m3 17.3kN/m3 18.2kN/m3 20.5kN/m3 比例系数m 12.5 MN/m4 15 MN/m4 23 MN/m4 110MN/m4 推荐容许承载力[σ] 120 kPa 160 kPa 220 kPa 500 kPa 极限摩阻力τi 30 kPa 50 kPa 60 kPa 100 kPa 表4工程地质条件III（适用于在班编号为3n+2的同学）

序号 1 2 3 4 名称 砂质粘土 粉砂 中砂 粗砂 层厚 2.2m 4.7m 4.5m >50m 土层描述 灰色，软塑 灰白色，中密 灰色，中密 黄色，密实 天然重度 γ 17.2 kN/m3 17.4kN/m3 18.2kN/m3 18.9kN/m3 比例系数m 8 MN/m4 11 MN/m4 18 MN/m4 70 MN/m4 推荐容许承载力[σ] 75kPa 100 kPa 220 kPa 420 kPa 极限摩阻力τi 25 kPa 35 kPa 60 kPa 110kPa 7、根据分组数据总表填写以下个人数据：

在班编号 桩径 跨径 承台形状 设计荷载 桩基础 类型 桥墩高度 人群荷载 地质条件 （填代码） 设计安全等级 三．设计步骤：

1、拟定结构尺寸：桥墩、承台等尺寸。

2、承台底面中心点处计算荷载N、M、H的确定

（1）永久作用引起的竖向力的计算：

包括一孔上部结构自重；盖梁和墩柱自重以及承台自重。 （2）可变作用引起的竖向力、力矩和水平力的计算：

分析工况：单跨单车道汽车作用下支座反力B或(1?u)B以及纵向力矩；单跨双车道汽车作用下支座反力2B或2B(1?u)以及纵向力矩；双孔单车道汽车作用下支座反力(B1?B2)或(1?u)(B1?B2)以及纵向力矩；双孔双车道汽车作用下支座反力2?B1?B2?或(1?u)2?B1?B2?以及纵向力矩；单跨双侧人群作用下支座反力以及纵向力矩；双孔双侧人群作用下支座反力；单跨单车道汽车作用下制动力；单跨双车道汽车作用下制动力；双孔单车道汽车作用下制动力；双孔双车道汽车作用下制动力。

（3）承台底面中心的作用效应组合： N、M、H的确定 加载比较工况：单跨双车道；双孔双车道 以上内容可列表计算！

目标参量：承台底面中心的作用效应组合： N、M、H。 注意：

① 取承载能力极限状态下的基本组合中的最大竖向力及相应的弯矩来估算桩长、桩数。

② 取承载能力极限状态下的基本组合的最大弯矩及相应的竖向力、水平力进行桩身弯矩的计算、桩身主筋数量计算、桩身材料强度验算。

③ 取正常使用极限状态下的短期效应组合下的水平力和弯矩计算承台变位和桥墩墩顶位移。

④ 取正常使用极限状态下的长期效应组合下的竖向力和弯矩计算基础的沉降。 3、桩长和桩数的估算：

对于摩擦桩，可先由承台尺寸及桩间净距及边桩至承台边缘距离的要求拟定桩数，并在承台内布置桩位。请画桩位布置示意图，并标注坐标系和承台、桩顶相应尺寸.

桩顶轴向力近似公式 Ni?NMxi；按轴向力与桩重的总和等于单桩轴向容许?2n?xi承载力（乘以抗力系数）来估算桩长。

对于柱桩，可先定桩底嵌岩深度，计算单桩轴向容许承载力，再由经验公式估算桩数：n??N。 rR[Ra]4、桩身弯矩及剪力计算

计算多排桩承台底面中心O点的变位a0、b0、?0，重新计算边桩的桩顶作用力 （准确值）Pi、Qi、Mi。

按m法计算边桩桩身在入土段任一深度处的弯矩、剪力及桩侧横向土抗力（要求 列表计算，并画出Mz～z、?z～z变化曲线）。

找出桩身最大弯矩Mmax数值和发生的位置，计算最大弯矩处的竖向力N。注意：应取桩身正负弯矩绝对值最大者进行配筋。

按Mmax和对应的N进行配筋计算。 5、桩身截面配筋与强度检算

（只需计算桩身主筋数量；对于螺旋箍筋、定位钢筋及加强钢筋可按构造要求布置） 桩身截面配筋和截面强度验算公式按照圆形偏心受压构件（当截面均匀布置钢筋时）进行-----采用承载能力极限状态下作用效应基本组合设计值。

钻孔灌注桩直径D不小于800mm，桩内纵向钢筋的直径不宜小于16mm，根数不宜少于8根，其净距不宜小于80mm，保护层厚度不宜小于70mm，箍筋的间距为200-400mm。对于直径较大的桩，为了加强钢筋骨架的刚度，可在钢筋骨架上每隔2-3m，设置一道直径为14-18mm的加劲箍筋。

计算书里要求画出桩身横截面配筋情况示意图，并标注保护层厚度、钢筋直径、根数、桩径等数值。（图纸中仍要按制图要求绘制桩基础配筋图和钢筋大样图） 6、单桩轴向（竖向）承载力的验算：

---采用正常使用极限状态短期效应组合设计值。

验算方法：（桩顶竖向力加上桩身自重）小于等于单桩轴向容许承载力。

7、验算最大冲刷线处桩侧水平位移量：需小于等于6mm。 8、墩顶水平位移的验算：

取正常使用极限状态的短期效应组合下（比较单跨与双跨）承台底面中心的荷载， 来计算承台底面中心O点变位a0、b0、?0，则墩顶位移

32H?l2M?l2??a0??0?l1???0.5L。

3EI2EI式中EI应取纵桥向两个桥墩墩柱的抗弯刚度之和（注意：不是桩身的抗弯刚度！）

l1：自墩顶到承台底面的高度；l2：从墩顶到墩底高度；H?、M?分别为正常使用极

限状态短期效应组合下墩顶受到的水平力和力矩。

9、群桩基础竖向承载力的验算：

--采用正常使用极限状态短期效应组合设计值。

判断是否产生群桩效应？ 持力层承载力容许值按照实体基础计算公式进行。 10、单桩桩底最大、最小压应力的验算：

判断是否需要验算？---采用正常使用极限状态短期效应组合设计值。（比较单跨和双跨？）

11、基础沉降计算：

按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007计算公式进行。 12、承台验算：局部抗压、抗冲切、抗弯及抗剪计算。

局部抗压按《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）检算，其它按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007检算。

注：本次课程设计不考虑 四．设计依据及参考书：

1.《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004

2.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004 3.《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007

4. 《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）

5. 张树仁等编.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理. 北京:人民交通出版社,2005

6. 王晓谋主编.基础工程（第四版）. 北京:人民交通出版社.2010 五．完成文件与要求：

1．设计计算书一套。

2．图纸2张：桥墩及基础构造图、桩基础的配筋图。 3．原始设计草稿一套。

设计计算书采用统一的封页和计算纸张，按要求填写好详细的任务书。图纸采用A3纸张，1张计算机绘图，1张手工绘图。

图纸单独放入资料袋中。

图纸布局合理，线形粗细要分明，标注的汉字和数字要字型统一。构造图应写清绘图单位、比例以及设计荷载情况；钢筋图应说明钢筋布置情况。图纸下方标题栏应标注图名、设计者和审核者、图号、班级和学号等。

注意：1 原始计算草稿占分数，请妥善保管。

2 资料袋外封皮表格按要求填写相关内容；任务书表格要详细填写。 3 计算书装订可用装订机，如果用红带绑扎，需绑紧！ 4计算书中应有“设计说明书”，简述设计概况及采用主要参量。

指导教师：王延平

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/73rx.html