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第二部分 设计说明书
一、基本概况
本课程设计任务要求完成铁路桥墩桩基础设计，桥梁计算跨度L=31.1m，梁全长32.6m，
梁端缝L?0.1m。轨底至梁底3.7m，梁底至支座铰中心0.09m，一孔梁总重8530KN。在荷载和承台参考尺寸给定的情况下，要求确定桩数和桩的布置情况，对桩台进行检算使其承载力和变位满足规范的要求，并完成桩的配筋设计。设计内容及步骤如下： （1）集资料
（2）确定桩的尺寸和桩数 （3）墩台底面形心处位移计算 （4）桩基检算
（5）桩身截面配筋设计和强度、稳定性、抗裂性检算 （6）绘制桩基础布置和桩身钢筋构造图
二、设计依据
《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB1002.5-2005 《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB1002.3-2005
三、设计方案
本设计采用钻孔灌注桩，桩身采用C30混凝土，采用旋转钻。持力层选在粗砂（中密）层，桩径采用1.00m，桩长43m，桩端进入持力层深度2.3m，标高?26.7m。确定桩数为8根两排，对称布置，桩列间中心距3.0m，排间中心距3.0m。地基容许承载力659kPa，单桩容许承载力3464.53kN。墩顶水平位移4.672mm，容许水平位移为31.62mm。单桩承载力、群桩承载力和墩顶水平位移均符合要求。
桩身承受最大弯矩57.215kN.m，选用20Φ16的I级钢筋，钢筋面积4019mm。钢筋采用环形对称布置，净保护层厚度60mm，主筋净距为135.717mm。桩与承台的联结方式采用主筋伸入式，桩身伸入承台板0.1m；主筋伸入承台的长度0.8m。主筋在桩中长度为12.0m。箍筋采用Φ8@200mm。自桩顶以下10cm起向下每2m设置一道加劲箍筋（即骨架钢筋），直径为Φ16。顺钢筋笼长度每隔2m沿圆周均匀设置4根骨架定位钢筋，直径为Φ12。经配筋验算，截面应力和桩的稳定性均符合要求。
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四、施工建议
地下水位标高为30.5m，桩伸入地下水位以下，施工时要注意加强排水措施，防止流砂等
不良地质现象的发生。同时，施工时要加强对周围的地基沉降的观测，防止基础施工引起的周边建筑的不均匀沉降。钻孔施工建议使用反循环法。
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第三部分 设计计算书
一、基础尺寸的确定
1. 桩身及承台均采用30混凝土。
2. 设计桩径采用d=1.00m，成孔桩径为1.05m，钻孔灌注桩，采用旋转式钻头，钻孔机具为直径100cm的旋转钻机。
3. 根据地质条件，选用粗砂层为持力层，桩端进入砂土持力层的临界深度为1.5d=1.50m，即桩端进入持力层的深度要大于1.50m，从承台底面标高为33.31m，则取桩长l=40m。桩底标高为-6.69m，桩端进入持力层的深度为3.18m。
4. 估算桩数：（按双孔重载估算） 估算公式：n=??N [p]单桩容许承载力为：
1[P]??U?fili?m0A[?]
2其中
U???d???1.05?3.299m
（d按成孔直径计算）
A??d2??1.0024=4=0.785m2
（d按设计直径计算）
l>10d，故：
??2d [?]??0?k2?2(4d?3)?6k2 该土层平均天然重度??20kN/m3， 图2 由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容 重加权平均，在地下水位以上采用天然重 度，在地下水位以下采用浮重度：?'?20?10?10kN/m3
?36.79?30.5??20??30.5?6.69??10???11.447KN/m
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根据《铁路桥规》表4.1.2-3，地基的基本承载力?0=430kPa，深度修正系数k2=5，
1'k2=k2=2.5。
2??2d 故：[?]??0?k2?2(4d?3)?6k2 ?430?5?11.45?4?4?1-3??6?2.5?11.45?1?659 kPa
土质按较差处理，钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数m0?0.4 根据《铁路桥规》表6.2.2-3，各土层的极限承载摩阻力li如下表：
地质情况 软塑砂粘土 粉砂 淤泥质砂粘土 细砂（中密） 粗砂（中密）
则单桩的轴向受压容许承载力：
厚度（ lim）2.52 9.5 1.4 23.4 3.18 fikPa）极限摩阻力（ 35 45 25 50 80 1[P]??U?fili?m0A[?]2
1????1.05??2.25?35?9.5?45?1.4?25?23.4?50?3.18?80??0.4?0.785?659 2?3464.53KN/m取??1.3，按二孔重载估算桩数：
n??N18629.07?1.3??6.99，暂取n?8，验算后再作必要调整。 ?P?3464.53二、桩的布置及桩的连接方式
1. 布桩
《铁路桥规》6.3.2规定：
钻孔灌注桩中心距不应小于2.5倍成孔桩径。
当桩径d?1m时，最外一排桩至承台底板边缘的净距不得小于0.5d，且不得小于
0.25m。
满足桩间距和承台边到桩净距的前提下可得到桩在承台底面的布置情况，如图3。 2. 桩与承台连接方式
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连接方式采用主筋伸入式，桩伸入承台板内10cm，具体配筋见后面详述。
图3 桩布置图
三、承台底面形心处位移计算
1. 设计荷载：
双线、纵向、二孔重载：
N=18629.07KN, H=341.5KN , M=4671.75 KN.m 双线、纵向、一孔重载：
N=17534.94KN, H=341.5KN , M=4762.57 KN.m 2. 计算b0，?
（1）桩的计算宽度
b0
b0=KfK0Kb
1.5d?0.5）/d=2 其中： Kf?0.9，K0=（水平力作用方向上相邻两桩的净距L1?2.0m?0.6h1?0.6?3?(d?1)?3.6m
n=2，b'=0.6
故：K?b??1?b?L11?0.62.0??0.6???0.822 0.6h10.66由上述得：b0=KfK0Kb=0.9?2?0.822?1.00=1.48
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