基础工程设计说明书文本

基础工程设计说明书文本-----------------------作者：

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设计说明书

一、 设计资料

1、

地址及水文

河床土质：从地面（河床）至标高32.5m 为软塑粘土，以下为密实粗砂，深度达30m ；河床标高为40.5m ，一般冲刷线标高为38.5m ，最大冲刷线为35.2m ，常水位42.5m 。

2、

土质指标

表1 土质指标

3、桩、承台尺寸与材料

承台尺寸：7.0m ×4.5m ×2.0m 。拟定采用四根桩，设计直径1.0m 。桩身混凝土用20号，其受压弹性模量MPa E h 4106.2?=。 4、荷载情况

上部为等跨25m 的预应力梁桥，混凝土桥墩，承台顶面上纵桥向荷载为： 恒载及一孔活载时：

、风力等引起的弯矩）

（竖直力偏心、制动力（制动力及风力）

m KN M KN H KN

N ·7.38478.2984.5659000=∑=∑=∑

恒载及二孔活载时： KN N 2.64980=∑

桩（直径1.0m ）自重每延米为：

（已扣除浮力）m KN q /78.11154

0.12

=??=

π

故，作用在承台底面中心的荷载力为：

m

KN M KN H KN N ·3.44450.28.2987.38478.2984.7234)250.25.40.7(4.5659=?+=∑=∑=???+=∑ 恒载及二孔活载时：

KN N 2.8073250.25.40.72.6498=???+=∑）（。桩基础采用冲抓锥钻孔灌注桩基础，为摩擦桩。 二、单桩容许承载力的确定

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h 3。则，

}3

]{[21

][22200）（-++∑==h k A m l U P N i i h γσλτ 当两跨活载时： ）

（KN h N h 78.112

1

78.113.342.8073?+?+=

计算[P]时取以下数据：

桩的设计桩径 1.0m ，冲抓锥成孔直径为 1.15m ，桩周长

m

h N h h P KPa KPa m KN KPa K m m A m U h 78.889

.517.2057)]

33.3(120.6550[785.09.070.0]120)7.2(407.2[61.32

1

][12040/12550][0.69.070.0485.04

161.315.1212

202022

=∴+==-+??+???+?-+???=========?=

=?=。，（已扣除浮力），，，

，，，，ττγσλππ 现取h=9m ，桩底标高为26.2m 。桩的轴向承载力符合要求。具体见如图1所示。

图1 双排桩断面 （a ）纵桥向断面 （b ）横桥向断面三、桩顶及最大冲刷线处荷载的计算、、及、、000M Q P M Q P i i i <一>、参数计算 1、桩的计算宽度1b

()K K K d d K K K b f 8.1119.0)1(9.001=+?=+?=???=

()()()38

.1767.099.0767.06

5.16

.06.016.06

.016.0;2;613;5.111

1

11=?=∴

=?-+

=?'-+'====+=='b h L b b K b n m d h m L 故，又，

2、桩的变形系数α

()()1

57

3

4

4

273

32

3322212115

1489.00491

.0106.267.038

.11025.170491.064

/106.267.067.0/1025.1743

.13.17.2210257.21082-=?????=∴

==??==?=?+???+??=++==m m d I m KN E E m KN h h h h m h m m EI mb h m απα；

桩在最大冲刷线以下深度h=9m ，其计算长度则为：

5.2401.49489.0>=?==h h α

故按弹性桩计算。

3、桩顶刚度系数4321ρρρρ、、、值计算

EI 520.0EI 107.00.031EI 1.063181

0.4484030.262564191817614

.13.3489.04

4401.49489.0977.010355.891.4105.21106.2785.09213.313191.45.24

/105.210251010785.04

21;9;3.34

23

320051

5

700012

20353002

2

0==========?==>=?===?=??????

????????+???+=+

+=∴

=?=

?=??=======-m m Q m m Q h EI EIx EIx x x l l h h EI

A C AE h l m A m KN m C m d A m h m l φαραραρφααρπ

πξ；；得：、、查附表，取用已知：故取按桩中心距计算面积，；

4、计算承台底面原点O 处位移000β、、b a

()()()()

()()

()EI EI EI EI EI EI n x n n H n M n EI EI EI EI EI EI n x n n M

n H x n a EI EI n EI

EI n EI EI n EI EI EI x n EI

EI n N b m

i i m

i i m

i i m i i 80

.820184.0185.8124.08.298429.03.4445124.066.5299184.0185.8124.03.4445429.08.298185.8184.0429.0429.0107.04124.0031.04185.825.14977.050.0442.1851977.044.723422

31214232022

3121423121402

2233221

21410=-??+?=-??

? ??++==-??+?=-??

? ??++???

??+=∴===?==?==??+?=+=?==

∑∑∑∑====ρρρρρρβρρρρρρρρρρρρρ <二>计算作用在每根桩顶上的作用力i i i M Q P 、、

()()()()的计算

及最大弯矩位置四、最大弯矩及轴向力水平力弯矩计算最大冲刷线处桩身三校核

弯矩水平力竖向力max max 00000001

10

3040

30200173.2849153.3785.087.28107.7400.1053.37.7450.141`,4.72344.723433.80687.281023.44453.444550.141425.133.80687.281028.2988.2987.74450.14166

.5299107.080.820520.07.7480

.820107.066.5299031.033.80687.281080.82025.142

.1851977.0`Z M KN

P KN

Q KNm l Q M M P Q M KN

P KN nP KNm

M KNm M

n P x KN

H KN nQ m KN EI

EI EI EI a M KN EI EI EI EI a Q KN KN EI EI EI x b P i i n

i i

i

n

i i

i i i i i i =??+===?+-=+=><===+?====-?+?-?=+===?=?-=?-?=-==?-?=-=??

?=??? ???±?=+=∑∑∑∑∑==ρβρβρρβρ 401.49489.0489.0=?==h αα

()()()()()()MPa

R MPa R I Dgr

e C e A Br R R gr D R Br R M e N r C R Ar R N KN

N KNm M Z cm mm

x m m EI Ml x m m EI Ql x rad EI EI

B EI M A EI Q mm mm m EI EI B EI M A EI Q x B A B A x KNm K M M K Z Z Q M

C g a g a g s

b a

c b j j g s

b a

c b j j j m Q x x x x m m Q 240112036.27082

1

132.261.34078.11132.22173.284906.207132.25.2255.0][43.151043.1510897.0042.13.12027.1644.2897.01097.810588.823.350.1412042.110042.110588.833.37.74310027.1 1.75058-489.0105

1.62100-489.07.746644.210644.2 1.62100489.0105

2.44066489.07.74-1.75058

-1.621001.621002.4406606.207972.100.105972

.113132.2489

.0043

.1043.113687

.07

.7400

.105489.0003

302233

145

2

2035

3

3032

020032

320

300000max 0

==--?

=+≤=?+≤

=???-??+=====?=?=?-+?+=∴-=?-=???-===?=???==?-=?+?=+=<=?=?+?=

+

=

=====?=====

==?=

=

------，级钢筋，号混凝土，现拟定采用分析，整理得：

取以上两式的临界状态：

由截面强度的计算公式设计最大弯矩为为处，次处设计最大弯矩最大弯矩截面在〈一〉配筋的计算

算六、桩身截面配筋的计，符合要求。水平位移容许值桩顶纵向水平位移

符合规范要求，，，：

和转角位移桩在最大冲刷线处水平验算

五、桩顶纵向水平位移所以，得，查得附表得，查得附表ηημμγγ

γγηημγγ

γγααφααφααφφφφ

()()()()μ

μμγγ

γγηημηηαC A C A r C R Ar R N D C A B D C A B Dgr

e C e A Br R R mm

gr r g mm d r mm

e d l mm

l h mm

N M e g s

b a

c b u g a g p p j j 45600000209000050024025.195.05001125.195.0108000183605.84155004505.765.765002401145050090.09.05002

100025.765.761217740.51000

5740

740.5489.00.43.35.00.4401.45.7639

.270806.2071 2

2220000+=??+???=

+=--=

?-??-??

=

--?

==?======

=?==<===??? ?

?

+?=>====，则设、计算受压区高度系数

。

偏心矩的影响，取，可不考虑纵向弯曲对长细比，故桩的计算长度因、计算偏心距增大系数

现采用试算法列表计算（见表2）： 表2 受压区高度系数ξ计算表

由计算表可见，当ξ=0.97时，计算纵向力Nu 与设计值Nj 之比较为合理，故取ξ=0.97，μ=0.002726为计算值。 3、计算所需纵向钢筋的截面积

22

2002726.0r A g ??==πμπ现选用10φ18，245.25cm A g =，布置如图示。混凝土净保护层

,25502

20

60mm mm c >=-

=纵向钢筋间净距为256mm>80mm 。 <二>对截面进行强度复核

由前面的计算结果，，mm e 5.760=η

01296

.05045.25449.04506022=??=====ππμd A g mm r mm a g

g 筋率，实际配，，

1、在垂直与弯矩作用平面内

，

，实际纵向钢筋面积混凝土截面积为。

故纵向弯曲系数长细比

，222

25457853984

1,7740.5mm A mm d

A d

l g h p ===

=<=π?

则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为

r

R C AR gR D BR e KN N A R A R N g

a g a j g g s h a c

b u μμηγγ?γ++=

=>=?

?

?

????+????=?

??

? ??'+=022*******.137KN 254524025.117853981125.1195.011

1、在弯矩作用平面内

C

A D

B

C A

D B 110.31195.132********

240

01296.011240

9.001296.011++=

???+????+?=

()为计算值。

故取很接近与设计的时当同样采用试算法可得98.0,5.76,99.78,98.0,00====ξηηξmm e mm e

在弯矩作用平面内的承载力为

()()KN

N KN r C R Ar R N j g s

b a

c b u 270873.6327500007353.03690.224025.195.05006424.21125.195.02

222=>=????+???=

+=μγγ

γγ ()()桩截面符合强度要求。

KNm

M KNm R gr D Br R M j g s b a c b u 06.20707.484500007353.06339.024025.195.05003717.01125.195.02323=>=????+???=+=

μγγ

γγ七、承台结构设计计算

图3 桩承台计算图（尺寸单位：cm ）

承台（见图3）的有效高度为：

cm h 1773202000=--=

1、承台受冲切验算 桩边冲切，计算冲跨比：

2.02.0141.0177

25

565.0177100

00000，取<==

=

===h a h a y y x x λλ

计算冲切系数：

()()

()()

100.22.02.084.02.0λ84.0β098

.12.0565.084

.02.0λ84.0β0y 0y

0x 0x =+=+==+=+=

取，则：0.1=hp β

()()[]

()()[]KN

KN h f a h a b t hp x c y y c x 87.281004.3237177.111000.15.12100.225.01565.0220

0000>=???+?++??=+++βββ

满足要求。

()()()()400

.12.02.056

.02.0λ56.0β732

.02.0565.056

.02.0λ56.0β2.0565.025*******y 1y 1x 1x 111121=+=

+=

=+=+=======，计算冲切系数：

；

，所以，；；桩向上冲切，y x y x cm a cm a cm c c λλ

取，所以：0.1=hp β

()()[]KN KN h f a c a c t hp x y y x 87.281056.776777.111000.15.050.1400.1125.050.1732.0220

111121>=???+?++?=???

???????? ??

++???? ??+βββ 满足要求。 3、

抗剪承载力计算

。

影响系数，剪切承载力截面高度。

，取，，所以，，0.11772.0141.017725

565.017710025100000==========hs y y x x y x cn h h a h a cm a cm a βλλ

∑=>=????+=+KN

H KN h b f t hs 8.29863.1987577.1711000.10

.12.075.10

.175

.10

0βλ 所以抗剪承载力满足要求。

4、

承台受弯承载力计算

2

26

max 27.19334.19327340

2177055.017700.11061.843231.421675.087.2810261.843250.187.28102cm mm A KNm

y N M KNm x N M M sx i i x i i y ==???

? ??

?-??==??===??===∑∑

选用32φ28钢筋，间距为17+29×14+17cm ，则实际钢筋=197.02cm 2，混凝土保护层为5cm ，沿X 轴方向布置。

()226

83.18451.18482340

2177055.017700.1107.384731.4216cm mm A sy ==???

? ??

?-??+=

选用31φ28钢筋，间距为23cm ，则实际钢筋=190.86cm 2，混凝土保护层为5cm ，沿X 轴方向布置。

【参考资料】

1、凌治平，易经武.基础工程.北京：人民交通出版社，2003

2、朱浮声.地基基础设计与计算.北京：人民交通出版社，2005

3、叶见曙.结构设计原理. 北京：人民交通出版社，2004

4、中华人民共和国行业标准.公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）. 北京：人民交通出版社，1986