基础工程课程设计

一．设计题目：

某桥桥墩桩基础设计计算 二．设计资料：

某桥梁上部构造采用预应力箱梁。标准跨径30m，梁长29.9m，计算跨径29.5m，桥面宽13m（10+2×1.5），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。

1、水文地质条件：

河面常水位标高25.000m，河床标高为22.000m，一般冲刷线标高20.000m，最大冲刷线标高18.000m处，一般冲刷线以下的地质情况如下：

（1）地质情况c（城轨）： 序号 1 2 3 名称 层厚 土层描述 软塑 灰黄色，硬塑 黄色，密实 天然重度 γ 16kN/m3 17kN/m3 20kN/m3 比例系数m 6 MN/m4 15 MN/m4 55 MN/m4 推荐容许承载力[σ] 50 kPa 240 kPa 550 kPa 极限摩阻力τi 20 kPa 50 kPa 240 kPa

淤泥质土 4.6m 粘土 碎石 3.8m >50m 2、标准荷载： （1）恒载

桥面自重：N1=1500kN+8×10kN=1580KN； 箱梁自重：N2=5000kN+8×50Kn=5400KN； 墩帽自重：N3=800kN；

桥墩自重：N4=975kN；扣除浮重：10*2*3*2.5=150KN （2）活载

一跨活载反力：N5=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3 kN·m； 两跨活载反力：N6=5030.04kN+8×100kN； （3）水平力

制动力：H1=300kN，对承台顶力矩6.5m； 风力：H2=2.7 kN，对承台顶力矩4.75m 3、主要材料

承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m3、γ‘=15kN/m3(浮容重)，桩基采用C30混凝土，HRB335

级钢筋；

4、墩身、承台及桩的尺寸

墩身采用C30混凝土，尺寸：长×宽×高=3×2×6.5m3。承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m2，厚度初定2.5m，承台底标高20.000m。拟采用4根钻孔灌注桩，设计直径1.0m，成孔直径1.1m，设计要求桩底沉渣厚度小于300mm。

5、其它参数

结构重要性系数γso=1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4 6、 设计荷载

（1） 桩、承台尺寸与材料

承台尺寸：7.0m×4.5m×2.5m 初步拟定采用四根桩，设计直径1m，成孔直径1.1m。桩身及承台 混凝土用30号，其受压弹性模量Eh=3×10MPa。

（2） 荷载情况

上部为等跨30m的预应力箱梁桥，混凝土桥墩，作用在承台底面中心的荷载为： 恒载及一孔活载时：

4?1.4?2835.75?15713.55KN?N?1.2?(1580?5400?800?975?150?7?4.5?2.5?15）?H?1.4?(300?2.7)?423.78KN?M?[3334.?33?00(?2.5?6.（5?)2.7?）4.]75?2.?5 1.KN4恒载及二孔活载时：

?N?1.2?(1580?5400?800?975?150?7?4.5?2.5?15）+1.4?5830.04=19905.556KN

桩（直径1m）自重每延米为：

π?12?15?11.781KN/m（已扣除浮力） q= 4三、计算

1、根据《公路桥涵地基与基础设计规范》反算桩长

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式，初步反算桩的长度， 设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为h2，则：

1Nh??P??U?lτσ0??k2γ2(h2?3) ii?λm0A?2桩的设计桩径1m，冲抓锥成孔直径为1.1m，桩周长和面积为 U=π×1.1=3.456m ，

????14?0.785m2，假定桩长<20m取λ=0.70 t/d<0.3取m0=0.80

查表得K2=6.0 已知 ??0?=550KPa

19905.556?q?l0?0.5q?h?5058.856?5.891h 416?4.6?17?3.8?（h?2?4.6?3.8）?2029.8 土换算加权重度?2??10?10?h?2h?2Nh?1Nh??P??U?lτσ0??k2γ2(h2?3)?0.5?3.456?[ii?λm0A?24.6?20?3.8?50?(h?2?4.6?3.8)?240]?0.7?0.8?0.785?[550?

29.816?(10?)?(h?1)]??(441.096h2?1147.916h?3829.416)h?2h?2??令Nh??P?得：435.205h?6218.554h?13947.128?0?h?16.26m(舍去负值）

2现取h=17m<20m,满足取λ=0.70，则，桩低标高为1.00m

2.单桩竖向允许承载力

1U?lτσ0??k2γ2(h2?3)?5480.67KN ii?λm0A?229.829.8加权重度?2?10??10??8.432KN/m3

h?217?2代入数据h=17m得?P????3、桩的平面布置图

25.00m常水位22.00m河床20.00m一般冲刷线18.00m最大冲刷线70025045025050100501002005050300承台平面布置图1.00m桩底标高10040010050100150承台横桥向立面图承台纵桥向立面图4、桩的内力及位移计算 （1）确定桩的计算宽度b1