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基础工程课程设计 ——低桩承台群桩基础设计 长安大学 公路学院 桥梁工程 2013.12 低桩承台基础设计 1、基本资料 1.1某跨线桥主桥上部结构为预应力混凝土连续梁，跨径组成为（60+100+60）m，桥面净宽11m，设计荷载标准为公路Ⅰ级。采用盆式橡胶支座、等截面单箱双室薄壁桥墩（如下图示）。 图1桩基础纵桥向及横桥向断面图 1.2主墩高度18m，箱壁厚度0.75m，纵隔板厚度0.8m，墩身顶部1.5m及底部2m均为实心段，矩形墩底截面尺寸为(4×14)m2 ，采用30号混凝土(C30)。作用于墩身底截面中心处的设计荷载为： 竖直力Nz=74958kN 水平力Hx=2895kN 纵桥向弯矩 My=38209 kN·m （坐标规定：纵桥向x轴、横桥向y轴、竖向z轴） 1.3主墩基础拟采用12根钻孔灌注桩群桩基础，混凝土标号25(C25)。承台顶面与地面平齐，厚度为3.5m。 1.4地质资料 自地面向下16m深度范围内为中密细砂加砾石（土层Ⅰ），往下为密实中粗砂加砾石（土层Ⅱ）。地基土的物理力学性质指标为: 土层Ⅰ：=55kpa ，=19.8kN/m3 ， m=10000kN/m4, 土层Ⅱ：=70kpa,=500kpa,=21.8KN/m3 m=20000kN/m4 1.5设计参数 承台及基桩材料重度 =25kN/m3， 基桩设计有关参数为：Ec=2.8×107kN/m2,λ=0.85, m0=0.8, K2=6 桩径d=1.8m，纵桥向3排，横桥向4排,如图1所示 2、主墩群桩基础设计（以纵桥向控制设计） 2.1、承台平面尺寸的拟定 根据上面的地质资料、上部结构形式、荷载大小以及基桩材料性质，并且根据07规范中桩基础桩径要求：钻（挖）孔灌注桩中心距不应小于2.5倍的桩径等要求，初步确定承台的尺寸为。承台如下图2所示。 图2 承台即桩基础布置图（单位尺寸m） 2.2、基桩的平面布置 由于规范中有要求，钻孔灌注桩（摩擦桩）中心距不应小于桩径的2.5倍（即小于）取桩中心距为5m。为了避免承台边缘距离桩身过近而发生破裂，并考虑桩顶位置允许的偏差，边桩外侧到承台边缘的距离，对于桩径大于1m的装不应小于0.3倍的桩径并不小于0.5m。基桩平面的布置如上图2所示。 2.3、拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力 采用《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）确定单桩轴向受压承载力容许值经验公式初步反算桩长，由上面基本资料可知，承台顶面与地面平齐，而承台高3.5m，即基桩的顶面在地面以下3.5m处。根据地质情况，拟将桩基础打入土层Ⅱ以下L2处，基桩在土层Ⅰ的高度则为12.5m。 则 桩径为1.8m，桩周长，，所以得：承台底面中心处的荷载为： 桩底所受的竖向荷载为： 由得： 解得 那么 现拟定桩长为21m，即。 由上式计算可知当h=21m时，，桩的轴向受力承载力符合要求。 2.4、弹性桩的判断 2.4.1桩的计算宽度b1 已知，，d=1.8m，，，n=3， 所以 2.4.2桩的变形系数 所以 桩的长度h为21m，那么，故应按弹性桩计算。 2.5、桩顶荷载分配并校核 2.5.1桩顶刚度系数值计算 取 已知：。 88 查附表17、附表18、附表19得：,,， 那么： 2.5.2计算承台底面中心的、、 由于承台埋入地面以下较浅，相比活载效应承台侧面土的水平抗力较小，在设计时可以偏安全的不考虑承台侧面土的水平抗力与桩和桩侧土共同作用抵抗和平衡水平外荷载作用。 == = 其中： ==0.2868 =120.0221=0.2652 = 2.5.3计算作用在每根桩上作用力、、 第一排和第三排桩的=（+）=0.284 中间一排桩的竖向荷载 水平力= 弯矩= 校核： 2.5.4计算桩顶处的 =、==241.25 、 、=7952.8 2.6、确定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力 在确定桩长时，需采用最大的竖向荷载进行控制设计，即竖向荷载应该采用： 由及 可得： 那么，确定桩的长度为24m，实际的 由上式计算可知当h=24m时，，桩的轴向受力承载力符合要求。 2.7、单桩内力及位移计算与验算 2.7.1承台底面以下深度z处桩的弯矩及桩身最大弯矩计算 无量纲系数由附表3、附表7分别查得，计算列表如下表1计算，其结果图以图3表示。 表1计算表 z 0 0.00 0 1 0.00 106.33 106.33 0.2 0.71 0.19696 0.99806 168.50 106.12 274.62 0.4 1.42 0.37739 0.98617 322.86 104.86 427.72 0.6