一方案比选优化
公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用，例如桥涵结构构件上除构件永久作用（如自重等）外，可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状况进行作用效应组合，并取其最不利组合进行计算。
1、按承载能力极限状态设计时，可采用以下两种作用效应组合。
（1）基本作用效应组合。基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，基本组合表达式为
(1-1)
或(1-2)
γ0－桥梁结构的重要性系数，按结构设计安全等级采用，对于公路桥梁，安全等级一级、二级、三级，分别为1.1、1.0和0.9；
γGi－第i个永久荷载作用效应的分项系数。分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分项系数和抗力分项系数两类。当永久作用效应（结构重力和预应力作用）对结构承载力不利时，γGi=1.2；
对结构的承载能力有利时，γGi=10；其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》；
γQ1－汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数,取γQ1＝1.4；当某个可变作用在效用组合中，其值超过汽车荷载效用时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专门为承受某种作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时，其分项系数也与汽车荷载取同值。
γQj－在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取γQ1＝1.4,但风荷载的分项系数取γQ1＝
1.1；
S gik、S gid－第i个永久作用效应的标准值和设计值；
S Qjk－在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j个可变作用效应的标准值；
S ud－承载能力极限状态下，作用基本组合的效应组合设计值，作用效应设计值等于作用效应标准值S d与作用分项系数的乘积。
S Q1k、S Q1d－汽车荷载效用含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；
φc－在作用效应组合中，除汽车荷载效应效应（含汽车冲击力、离心力）以外其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取0.80；当除汽车荷载（含汽车冲击力、离心力）以外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取0.70；尚有三种可变作用组合时，其组合系数取0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时取0.50。
（2）偶然荷载。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取1.0与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行《公路工程抗震设计规范》中的规定采用。
表1-1 永久作用效应的分项系数
7基础
变位
作用
混凝土
和垢土
结构
0.50.5
钢结构11
1.1 上部荷载计算
1.1.1 永久荷载
主要考虑桩基础上部结构的自重荷载，其他形式的永久作用如砼收缩作用等可忽略。计算简式如下：
永久荷载=预应力T型梁重+盖梁重+系梁重+墩身重(1-3)
钢筋与混凝土的比例小于3％，不考虑钢筋的重量。
1 T梁自重——单位体积重26KN/m3
G T梁=205.96×26=5354.96KN
2 墩身重——单位体积重24KN/m3，则：
墩身体积
3.14×/4×15.14=30.43
墩身重量G墩身=24×30.43=730.32 KN
3 盖梁重——单位体积重24KN/m3
体积:V1=11.95×0.85×2=20.32
V2= (11.95×2-1.35×2)/2×0.85×2=18.02
V3=2×0.35×0.5×2=0.75
盖梁体积V
改良体积
= V1 +V2 +V3=20.32+18.02+0.75=39.09
24×39.09=938.16KN
4 系梁重——单位体积重24KN/m3
系梁体积V系梁体积=7.25×1.8×1.5=19.58 m3
系梁重量G系梁=24×19.58=469.92 KN
5 桥面铺装——单位体积重26KN/m3
桥面铺装体积V桥面铺装=38.27 m3；
G桥面铺装=38.27×26=995.02 KN
6 防撞墙——单位体积重24KN/m3；
=21.06m3；
防撞墙体积V
防撞墙
G防撞墙=21.06×24=505.44 KN
作用在墩身底面总的垂直永久荷载为：
G= G T梁/2+G墩身+G盖梁/2+G系梁/2+G桥面铺装/2+G防撞墙/2
=5354.96/2+730.32+938.16/2+469.92/2+995.02/2+505.44/2
=4862.07 KN
1.1.2 可变荷载
为高速公路桥梁,可变荷载主要考虑汽车荷载、汽车冲击力、汽车制
动力(风荷载，流水荷载，温度荷载等均可忽略)几个方面。
(1) 汽车荷载
计中汽车荷载采用2车道荷载进行分析，由于汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004,车道荷载计算图示如下:
P k一集中荷载标准值q k一均布荷载标准值
据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004,公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为q k=10.5KN/m标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，P k=180 KN；算跨径等于或大于50m时，P k=360KN；桥梁计算跨径在5m~50m之间时P k值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值P k应乘以1.2的系数。
P k=180+180/45×（30-5）=280KN
q k =10.5 (KN / m )
计算剪力效应时集中荷载标准值Pk乘以1.2；
汽车荷载P k=280×1.2+10.5×30=651 KN
(2)汽车冲击力
据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
冲击系数μ可按下式计算：
f表示结构基频（HZ）；
当f＜1.5HZ时，μ=0.05；当f＞14HZ时，μ=0.45；
当1.5HZ≤f≤14 HZ时，μ=0.176lnf-0.0157；
汽车冲击力=汽车荷载×μ
此桥的频率f=4HZ,带入式中，故u＝0.228；
则汽车冲击力N1=651×0.228=148.43 KN
(3)汽车制动力
一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按规范规定的车道荷载标准值在加载长度上计算以总重力的10%计算，但公路—Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。
10%的总重力=322 KN＞165KN；
取汽车制动力N2=322 KN；
由以上计算可变荷载可归纳列入下表：
表1-2 可变荷载
(4)偶然荷载
本合同段区内50年超越概率10%的地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱
特征周期小于0.35s，对应地震基本烈度小于Ⅵ度，故地震力可不进行计算。
1.1.3 上部荷载总算
据《公路桥涵设计通用规范》JTCD-60-2004；
（1-4）
其中：γ0=1.1；γQj=1.2；S Q1=1.4；
竖向荷载P V=1.1×（1.2×4862.07+1.4×(651+148.43+322)）
=8144.94KN
横向荷载P H=322×1.4
=450.80KN
弯矩=2690.625
表1-3桩顶上部荷载总算表
竖向荷载(KN)水平荷载(KN)弯矩() 8144.94450.802690.625
2.1 方案一：单排墩柱式桩基础（1）
2.1.1 工程地质介绍
总体上桥位区内地形变化较大，相差高度大，桥位覆盖层厚度小，下伏基岩为花岗岩，岩石风化强烈，全风化层厚度大，最大厚度将近30米，该层在水的作用下岗地边坡坡面抗冲刷能力差，洼地内上部承载力偏低，桥位中风化基岩埋深大，且受地域地质影响，中风化花岗岩岩体破碎，桥位洼地内地下水位埋深浅，中风化基岩虽破碎，但饱和单轴抗压强度高，可作为桩基的持力层。
2.1.2 基础类型的选择
选择桩基础是,根据设计要求和现场的条件,并考虑各种不同情况,包括荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、料具的用量价格（包括料具的数量）、施工难易程度、物质供应和交通运输条件以及施工条件等等，经过综合考虑后对以下四个可
能的基础类
型，进行比较选择，采用最佳方案高承台桩基础。本设计桩基础,因为有很好的承载力的持力层,按柱桩进行设计计算。
浅基础：建筑物的浅平基多用砖、石、混凝土或钢筋混凝土等材料组成，因为材料的抗拉性能差，截面强度要求较高，埋深较小，用料省，无需复杂的施工设备，因而工期短，造价低，但只适宜于上部荷载较小的建筑物。
低承台：稳定性较好，但水中施工难度较大，故多用于季节性河流或冲刷深度较小的河流，航运繁忙或有强烈流水的河流。位于旱地、浅水滩或季节性河流的墩台，当冲刷不深，施工排水不太困难时，选用低承台桩基有利于提高基础的稳定性。
高承台：由于承台位置较高或设在施工水位以上，可减少墩台的坞工数量，可避免或减少水下施工，施工较为方便，且经济。高桩承台基础刚度较小，在水平力的作用下，由于承台及桩基露出地面的一段自由长度周围无土来共同承担水平外力，桩基的受力情况较为不利，桩身的内力和位移都将大于低承台桩基，在稳定性方面也不如低承台桩基。
沉井：沉井基础占地面积小，施工方便，对邻近建筑物影响小，沉井内部空间还可得到充分利用。沉井法适用于地基深层土的承载力大，而上部土层比较松软，易于开挖的地层。
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)的规定,选钻孔桩、钻（挖）孔桩适用于各类土层（包括碎石类土层和岩石层）。
一般情况下桩基础设计需经过以下步骤：（1）通过环境条件、结构荷载条件、地质施工条件、经济条件等确定桩型；（2）确定基桩几何尺寸；（3）确定桩数及平面布置；（4）验算桩身结构强度。本设计根据实际情况做出以下计算。
2.1.3桩基础的设计
(1)桩身设计
1.桩材选择：根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。
2.桩径：初步选定桩径为1.80m。
3.桩长：由于设计桩为端承桩，根据（JTJ024-85.《公路桥涵与基础设计规范》第
4.3.5条）；当河床岩层有冲刷时，桩基须嵌入基岩，按桩底嵌固设计，其应嵌入基岩的深度按下式计算；
圆形桩：（2-1）——在基岩顶面处的弯矩()；
——桩嵌入基岩中（不计风化层）的有效深度不得小于0.5m；
——天然湿度的岩石单轴极限抗压强度（kpa）；
——钻孔桩的设计直径（m）；
——系数，根据岩层侧面构造而定，节理发达的取小值，节理发达的取大值；
h==1.6m
故设计嵌入深度h=1.6m；
4.验算单桩承载力；
根据（JTJ024-85.公路桥涵与基础设计规范第4.3.4条）；支撑在基岩上或嵌入基岩内的钻（挖）孔桩、沉桩、和管桩的单桩轴向受压容许承载力可按下式计算；
(2-2) 单桩轴向受压允许承载力(KN)；
天然湿度的岩石单轴极限抗压强度（Kpa）；
桩嵌入基岩深度（m）；
U——桩嵌入基岩部分的横截面周长（m），对于钻孔桩和管桩按设计直径采用；
A——桩底横截面面积（m2），对于钻孔桩和管桩按设计直径采用；
根据清孔情况，岩石的破碎程度等因素而定的系数，按下表2-1取用；
表2-1 系数C1、C2值
条件C1C2
良好的0.60.05
一般的0.50.04
较差的0.40.03
12
2 对于钻孔桩，系数C1、C2值可降低20%采用；
取C1=0. 4×0.8=0.32；C2=0.03×0.8=0.024；
将各系数值统计到下表2-2；
表2-2承载力公式系数表
C1C2（Kpa）()(m)(m)
0.320.02435000 2.54 2.65 1.6
[p]=(0.32×2.54+0.024×5.65×1.6) ×35000=35920.64KN满足上部荷载的要求；
2.1.4 沉降计算
根据简化法计算单桩沉降量，即在竖向工作荷载作用下，单桩沉降S由桩身压缩变形和桩端土的压缩变形组成，本设计为端承桩，故计算公式为：
(2-3) 式中：N——作用于桩顶的竖向压力（KN），桩自重对没有影响，所以不考虑桩身自重；
E——桩身材料的受压弹性模量（Mpa）,取2.80×104 Mpa；
l——桩的长度（m），实际桩长为23.06+1.6=24.66m；
63-2007《公路桥涵地——桩底处岩层的竖向抗力地基系数，根据(JTG
-
基与基础设计规范》表P.0.2-2)取值，即在表2-3中取值；
A——桩的横截面面积；
表2-3 岩石地基抗力系数C0
编号（Kpa）C o（KN/m2）
11000300000
2不小于25000
335000
a
标准值；当1000＜R a＜25000时，可用直线内插法确定C o。
表2-4沉降计算表N(kN)8144.94
5.05（mm）
E(Kpa) 2.8
l(m)24.66
(kN/)
A() 2.54
由于S 2.0=9.9mm沉降满足规范要求。
2.1.5单桩内力及变位计算；
图1 柱顶自由，桩底嵌固在基岩中的单排桩式桥墩
根据(《建筑桩基技术规范》JGJ-94-2008)第5.7.5：桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数的比例系数m可按下列规定确定：
（1）决定桩测土抗力的计算宽度b
；
圆形单桩：b0=0.9(d+1)k；(2-4)其中k为构件相互影响系数；
b0=0.9×（1.8+1）×1.0=2.52
（2）计算桩基变形系数；
（2-5）式中m——桩侧土水平抗力系数的比例系数；
b0——桩身的计算宽度；
EI——桩身抗弯刚度，按该规范第5.7.2条的规定计算；对于钢筋混
凝土桩，EI=0.85E c I0；其中E c为混凝土弹性模量，I0为桩身换
算截面惯性矩：圆形截面为I0=W0d0/2；
查规范《建筑桩基技术规范》JGJ-94-2008表5.7.5取m=100000 KN/m4，E h=2.8×107 Kpa；
EI=0.80.8×2.8=1.154×2；
==0.47；
桩在最大冲刷线以下深度h=14.66m,其计算长度为=0.47×14.66=6.89〉2.5所以应该按弹性桩设计。
(3) 因为地面与最大冲刷线重合，桩（直径1.8m）每延米重q计算如下：
q=×（25-10）=38.15KN（扣除浮力）；
墩柱桩顶上外力N i，Q i，M i及最大冲刷处桩顶上外力N0，Q0，M0.的关系如下；
N i= 8144.94+8.4×38.15×1.2=8529.49KN；
Q i=Q0=450.80 KN=H0;
M i= M=2690.625;
(4) 最大冲刷线（即桩顶）处桩变位X0，φ0计算；
已知:=0.47；EI=1.154×2；
当桩置于岩石类土且>3.5时，取K h=0；h计算长度==6.89>4，按h计算长度=4m计算，查JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得:
A1=-5.85333；B1=-5.94097；C1=-0.92667；D1=4.54780；A2=-6.53316；
B2=-12.15810；C2=-10.60840；D2=-3.76647；A3=-0.80848；B3=-11.73066
C3=-17.91860；D3=-15.07550；A4=9.24368；B4=-0.35762；C4=-15.61050
D4=-23.14040；
H0=1作用时；
（2-6）=
=2.01110-6m
（2-7）=
=6.29810-7rad
M0=1作用时；
（2-8）=
=6.29810-7m
（2-9）=
=3.20410-7rad
X0，φ0的计算；
（2-10）=450.802.01110-6+2690.6256.29810-7
=2.60mm<6mm(符合m法要求)
（2-11）= _ (450.806.29810-7+2690.6253.20410-7)
= _11.4610-4rad
（5）最大冲刷线（即地面）以下深度Z处桩截面上的弯矩M z及剪力Q z的计算；
（2-12）
（2-13）式中无量纲系数A3，B3，C3,，D3与A4，B4，C4，D4，查JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得，M z与Q z值计算列表如下表2-5与表2-6；弯矩图与剪力图如下图的图2与图3；
图2 弯矩M z图
图3 剪力Q z图
表2-5 M z值计算列表
表2-6 Qz值计算列表
(6) 桩柱顶水平位移的计算；
桩顶为自由端，其上作用有H与W，顶端位移可应用叠加原理计算。设桩顶的水平位移为，它是由下列各项组成：桩在地面处的水平位移X0、地面处转角φ0所引
起的桩顶的水平位移φ0l0、桩露出地面段作为悬臂梁桩顶在水平力H以及在M作用下产生的水平位移0，即
（2-13）h1+h2=0+8.4=8.4（m）;
n=I1E1/EI=(1.6/1.8)4=0.624;
n：桩式桥墩上段抗弯刚度E1I1与下段抗弯刚度EI的比值，E1I1=E0I1;EI=0.8E0I，其中E0为桩身混凝土抗压弹性模量，I1为桩上段毛截面惯性矩；
（桥墩）（2-14）=[8.43]+8.42
=32mm;
=1.879_( _9.65510-48.4)+32
=33.89mm;
代入数据解=3.4cm<[ ]=0.5=27.4cm；符合设计要求。
(7) 桩的配筋及桩截面抗压承载力计算；
桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算；
桩地面处的剪力和弯矩：H0=H=450.8KN；
M0=M+H0l0=2690.625+450.88.4=6477.345；
地面以下桩身最大弯矩；
M max=H0/a m H+M0m m（2-15）确定最大弯矩位置；
由Q z=0得；i m计===7.75；
据=4.0m,查《公路桥梁钻孔桩计算手册》附表m-5，；当ay=0.5时，i m=6.931?11.667，i m计在其之间，故为最大弯矩位置，再据=4.0m，ay=0.4；查附表m-3，，m-4，得到；
m H=0.86；m m=0.378；
M max=450.8/0.540.86+6477.3450.378=3166.38；
地面至最大弯矩断面距离；
y m=ay/a=0.5/0.47=1.06m；
桩侧土壤最大应力计算：
Q max=a2/b0（H0/a+M0Q m）（2-16）确定最大应力位置；
I Q计=i m计=7.75；
据=4.0m,查《公路桥梁钻孔桩计算手册》附表m-8，；当ay=0.7时，i m=1.557?20.538，i m计在其之间，故为最大应力位置，再据=4.0m，ay=0.7；查附表m-6，，m-7，得到；
Q H=0.935；Q m=0.441；
Q max=0.472/2.52（0.935450.8/0.47+6477.3450.441）
=210.43KN
地面至最大应力断面距离；
y m=ay/a=0.7/0.54=1.30m；
配筋计算及桩身材料截面强度验算；
根据《公路桥梁钻孔桩计算手册》；桩的计算长度；
l p=k1+l0（2-17）其中：k1==5.37m；l0：桩的悬出长度取8.4m；
l p=k1+l0=5.37+8.4=13.77m；
因为l p/D=13.77/1.8=7.65〉7；固应考虑偏心距增大系数；
结构重要性系数；采用混凝土C25，f cd=11.5Mpa；HRB335级钢筋抗压强度设计值；混凝土保护层厚度取60mm，拟采用φ25钢筋（外径28.4m）；
则：r s=1800/2-（60+28.4/2）=825.8mm；g=r s/r=825.8/900=0.918；
e0=M/N=3166.38/8144.94=0.389m；EI=1.154×2；
（2-16）式中：e0=0.389mm；
h0=r+r s=825.8+900=1725.8mm；
0.2+2.7e0/h0=0.2+2.7×389/1725.8=0.81<1；
1.15-0.01l p/h=1.15-0.01×13.77/14.66=1.14>1，取=1；
将数据代入式（2-16）得；
=1.15；
计算偏心距： 1.150.389=0.447 m
采用查表法计算（参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）附录C-表C.0.2）；
假设0.39；查表可得各系数分别如下：
A=0.8369，B=0.5304，C=--0.5227，D=1.8711；
代入下式计算配筋率：
= -0.0238 按构造配筋
计算轴向力设计值；
（2-17）将数据代入式（2-17）得；
=8078.26KN
与实际作用轴向力设计值8144.94KN偏差在2%以内，符合设计规范；所以桩基只需按构造配筋，根据规范要求，选配28φ25，钢筋截面面积A s=13745.2mm2。
2.1.5桩基础工程概算；
相对于陆上钻孔来说，水中钻孔灌注桩主要在围堰筑岛、工作平台等辅助工程方面有所差别，另外水中钢护筒的设置、泥浆船的使用、水上拌和站、施工栈桥等也是需要考虑的问题。在条件允许的情况下首先考虑围堰筑岛的方案是较经济的，当水深≤1.5m、流速≤O.5m/s的浅滩、且河床渗水性较小时，可采用土围堰;水深≤3.0m、流速≤1.5m/s、且河床渗水性较小或淤泥较浅时，可采用土袋(草袋、麻袋等)围堰;若水深在3～7.0m、流速≤2.0m/s也可采用竹笼、木笼铁丝围堰，否则应考虑采用桩基工作平台。
文件说明：结合本工程的实际情况，采用4×4×6.5m竹笼铁丝围堰；砼强度等级水下C25，钢筋保护层为60mm；钻孔设备按6台套记，工程采用正循环方法成孔，钻机为GPS15 型钻机3 台，泥浆泵为流量l08的离心泵4 个，挖泥浆池4个，尺寸为5×4×2m；材料运输及其加工，所有材料考虑汽车运输，泥浆运输距离5km。
编制依据：《公路工程预算定额》；《公路基本建设工程概算预算编制办法》。
表2-7 桥桩基础费用计算表
序号项目名称单位工程量
1成孔和灌注桩2605.80
2人工挖孔方139.20
3人工挖沟槽307.20
4钢筋笼t92.25
5泥浆运送3052.2
6钢筋笼吊焊t90.2
7大型机械安拆台次4
8大型机械场外运输台次4
定额标号项目名称计量单位工程量
基价（元）单价金额
11人工挖孔桩100 1.392352489.98 114人工挖孔槽1030.72661.520321.28
238钢筋笼t92.253375.3311371.43 240成孔和灌注桩10260.586111.61592560.73 247泥浆运送10305.22811.7247747.07 2115钢筋笼吊焊t90.2354.431966.88序22大型机械安拆台次42728.310913.2
序25大型机械场外运
输
台次42775.811103.2
合计2226473.77
表2-9 灌注桩费用计算表
序号项目名称取费标准金额
1定额直接费分项工程×定额基价2226473.77 2雨季施工增费定额直接费的0.7%15585.32 3生产工具增费定额直接费的1%222647.38 4检查试验费定额直接费的0.2%6361.35 5工程定位，场地清理费定额直接费的0.3%9542.03 6材料二次搬运费不计
7夜间使用费定额直接费的0.2%6361.35 8施工图预算定额直接费的4%190840.61 9价差
10施工管理费定额直接费的16%763362.44 11临时设备费定额直接费的2.5%119275.38 12劳动保险费定额直接费的4.8%229008.73 13直接费与间接费之和1~12的总和3789422.36 14计划利润（直接费+间接费）×9%341048.01 15税金不含税工程造价3.14%72874.23 16含税金额造价（13）+（14）+（15）4203344.6 3.1 方案二：单排墩柱式桩基础（2）
3.1.1 桩基础设计
(1) 桩身设计；
根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。
墩的尺寸不变，桩型仍为端承桩，桩尺寸拟定如下：
直径d=1.9m，桩长24.06m，嵌入基岩深度h=1m，桩身混凝土强度C25，受压弹性
模量Ec=2.8×104MPa；
(2) 验算单桩承载力；
根据（JTJ024-85.公路桥涵与基础设计规范第4.3.4条）；将数据代入式（2-2）；
=（0.32×2.83+0.024×5.97×1）×30000=31446.4KN满足上部荷载的要求；
其中：系数C1，C2在表2-1中分别取0.4，0.03降低20%采用，即C1=0.32，C2=0.024。
3.1.2 沉降计算
根据简化法计算单桩沉降量；将数据代入式（2-3）中，计算结果如下表3-1：
表3-1沉降计算表
N(kN)8144.94
2.66（mm）E(Kpa) 2.8
l(m)24.06
(kN/)
A() 2.83
由于S 2.0=9.8mm沉降满足规范要求。
3.1.4 单桩内力及变位计算；
根据(《建筑桩基技术规范》JGJ-94-2008)第5.7.5：桩的水平变形系数和地基土水平抗力系数的比例系数m可按下列规定确定：
（1）决定桩测土抗力的计算宽度b
；
圆形单桩：b0=0.9(d+1)k；
代入数据得：b0=0.9×（1.9+1）×1.0=2.61
（2）计算桩基变形系数；
==0.47
桩在最大冲刷线以下深度h=15.66m,其计算长度为=0.47×15.66=7.36〉2.5所以应该按弹性桩设计。
(3) 桩（直径1.8m）每延米重q计算如下：
q=×（25-10）=42.51KN（扣除浮力）；
墩柱桩顶上外力N i，Q i，M i及最大冲刷处桩顶上外力N0，Q0，M0.的关系如下；
N i= 8144.94+8.4×42.51×1.2=8573.44KN；
Q i=Q0=450.80 KN=H0;
M i= M=2690.625;
(4) 最大冲刷线（即桩顶）处桩变位X0，φ0计算；
已知:=0.47；EI=0.80.8×2.8×107×3.14×1.94/64=1.432×
当桩置于岩石类土且>3.5时，取K h=0；h计算长度==7.36>4，按h计算长度=4m计算，查JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》表P.0.8 计算桩身作用效应无量纲系数用表得:
A1=-5.85333；B1=-5.94097；C1=-0.92667；D1=4.54780；A2=-6.53316；
B2=-12.15810；C2=-10.60840；D2=-3.76647；A3=-0.80848；B3=-11.73066
C3=-17.91860；D3=-15.07550；A4=9.24368；B4=-0.35762；C4=-15.61050
D4=-23.14040；
H0=1作用时；
（2-6）=
=1.36110-6m
（2-7）=
=5.05810-7rad
M0=1作用时；
（2-8）=
=5.05810-7m
第一章桩基础设计 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 表一、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h E =2.6×104MPa 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： 5659.4N KN =∑、 298.8H KN =∑、 3847.7M KN m =∑ 恒载及二孔活载时： 6498.2N KN =∑。桩（直径 1.0m ）自重每延米为： 2 1.01511.78/4 q KN m π?= ?= 故，作用在承台底面中心的荷载力为：
5659.4(7.0 4.5 2.025)7234.4298.83847.7298.8 2.04445.3N KN H KN M KN =+???===+?=∑∑∑ 恒载及二孔活载时： 6498.2(7.0 4.5 2.025)8073.4N KN =+???=∑ 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3h ，则：002221 []{[](3)}2 h i i N p U l m A k h τλσγ==++-∑ 当两跨活载时： 8073.213.311.7811.7842 h N h =+?+? 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 2 22 02021211.15 3.6,0.485,0.7 4 0.9, 6.0,[]550,12/40,120, a a a u m A m m K Kp KN m Kp Kp ππλσγττ?=?== ======== 1 [] 3.16[2.740( 2.7)120]0.700.90.7852 [550 6.012( 3.33)]2057.17 5.898.78k p h h N h m =??+-?+??? +??+-==+∴= 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。
桩基础课程设计计 算书
土 力 学 课 程 设 计 姓名： 学号： 班级： 二级学院： 指导老师：
地基基础课程设计任务书 [工程概况] 某城市新区拟建一栋10层钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0m ，宽9.6m ，其1-5轴的柱底荷载效应标准组合值如下所示。建筑场地位于临街地块部·位，地势平坦,室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。柱截面尺寸均为500mm ×500mm ，横向承重，柱网布置图如图1所示。场地内地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标详见工程地质资料，如表1所示。勘察期间测得地下水水位埋深为 2.5m 。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。试按乙级条件设计柱下独立承台桩基础。 柱底荷载效应标准组合值 1轴荷载：5417;85.m;60k k k F kN M kN V kN ===。 2轴荷载：5411;160.m;53k k k F kN M kN V kN ===。 3轴荷载：5120;88.m;63k k k F kN M kN V kN ===。 4轴荷载：5300;198.m;82k k k F kN M KN V kN ===。 5轴荷载：5268;140.m;60k k k F kN M kN V kN ===。
图1 框架结构柱网布置图 （预制桩基础）--12土木1班 工程概况 某市新区钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0米，柱距6米，宽9.6米，室内外地面高差0.45米。柱截面500×500mm 。建筑场地地质条件见表1。 表1 建筑场地地质条件
注：地下水位在天然地面下2.5米处 目录 地基基础课程设计任务书............................................................................ - 0 -工程概况....................................................................................................... - 1 - 1.设计资料.................................................................................................... - 4 - 2.选择桩型与桩端持力层、确定桩长和承台埋深...................................... - 4 - 3.确定单桩极限承载力标准值..................................................................... - 5 - 4.确定桩数和承台尺寸 ................................................................................ - 6 - 5.桩顶作用效应验算 .................................................................................... - 7 - 6.桩基础沉降验算 ........................................................................................ - 8 - 6.1 求基底压力和基底附加压力 ........................................................... - 8 - 6.2 确定沉降计算深度 ........................................................................... - 8 - 6.3 沉降计算........................................................................................... - 8 -
一方案比选优化 公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用，例如桥涵结构构件上除构件永久作用（如自重等）外，可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状况进行作用效应组合，并取其最不利组合进行计算。 1、按承载能力极限状态设计时，可采用以下两种作用效应组合。 （1）基本作用效应组合。基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，基本组合表达式为 (1-1) 或(1-2) γ0－桥梁结构的重要性系数，按结构设计安全等级采用，对于公路桥梁，安全等级一级、二级、三级，分别为1.1、1.0和0.9； γGi－第i个永久荷载作用效应的分项系数。分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分项系数和抗力分项系数两类。当永久作用效应（结构重力和预应力作用）对结构承载力不利时，γGi=1.2； 对结构的承载能力有利时，γGi=10；其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》； γQ1－汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数,取γQ1＝1.4；当某个可变作用在效用组合中，其值超过汽车荷载效用时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专门为承受某种作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时，其分项系数也与汽车荷载取同值。 γQj－在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取γQ1＝1.4,但风荷载的分项系数取γQ1＝1.1； Sgik、Sgid－第i个永久作用效应的标准值和设计值； SQjk－在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j个可变作用效应的标准值；
基础工程课程设计 课程名称：桩基础课程设计 院系：土木工程系专业： 年级： 姓名： 学号： 指导教师： 西南交通大学
目录 一、概述 (3) 1.1 设计任务 (3) 1.2设计资料 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。 二、设计计算 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1桩的计算宽度 ................................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2桩的变形系数α ............................................................................................... 错误!未定义书签。 2.3桩顶的刚度系数ρ1，ρ2，ρ3，ρ4。 .......................................................... 错误!未定义书签。 2.4计算承台底面形心O 点的位移a,b,β........................................................ 错误!未定义书签。 2.5计算作用在每根桩顶上的作用力 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.6计算局部冲刷线处弯矩M0，水平力Q0及轴向力N0 ..................... 错误!未定义书签。 三、验算单桩轴向受压容许承载力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 3.1局部冲刷线以下深度y 处截面的弯矩 y M 及 y σ .................................. 错误!未定义书签。 3.2桩顶纵向水平位移计算 ................................................................................ 错误!未定义书签。
桥梁桩基础课程设计任务书
1、桥墩组成：该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。桩径采用φ=1.2m ，墩柱直径采用φ=1.0m 。桩底沉淀土厚度t = (0.2~0.4)d 。局部冲刷线处设置横系梁。 2、地质资料：标高25m 以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为：容量γ=18.5kN /m 3，土粒比重G=2.70g/3cm ，天然含水量%21=ω，液限 %7.22=l ω，塑限%3.16=p ω。标高25m 以下桩侧及桩底土均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容量γ=19.5kN /m 3，土粒比重G=2.70g/3cm ，天然含水量 %8.17=ω，液限%7.22=l ω，塑限%3.16=p ω。 3、桩身材料：桩身采用25号混凝土浇注，混凝土弹性模量 αMP E h 41085.2?=，所供钢筋有Ⅰ级钢和Ⅱ级纲。 4、计算荷载 ⑴ 一跨上部结构自重G=2350kN ； ⑵ 盖梁自重G 2=350kN ⑶ 局部冲刷线以上一根柱重G 3应分别考虑最低水位及常水位情况； ⑷公路Ⅱ级 ： 双孔布载，以产生最大竖向力； 单孔布载，以产生最大偏心弯矩。 支座对桥墩的纵向偏心距为3.0=b m （见图2）。计算汽车荷载时考虑冲击力。 ⑸ 人群荷载： 双孔布载，以产生最大竖向力； 单孔布载，以产生最大偏心弯矩。 ⑹ 水平荷载（见图3） 制动力：H 1=22.5kN （4.5）； 盖梁风力：W 1=8kN （5）； 柱风力：W 2=10kN （8）。采用常水位并考虑波浪影响0.5m ，常水位按45m 计，以产生较大的桩身弯矩。W 2的力臂为11.25m 。
图4 5、设计要求 ⑴确定桩的长度，进行单桩承载力验算。 ⑵桩身强度验算：求出桩身弯矩图（用座标纸画），定出桩身最大弯矩值及其相应截面位置和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度（采用最不利荷载组合及常水位）。 ⑶计算主筋长度、螺旋钢筋长度及钢筋总用量。 ⑷用A3纸绘出桩的钢筋布置图。 二、应交资料 1、桩基础计算书 2、桩基础配筋图 3、桩基础钢筋数量表
桥梁桩基础设计计算部 分 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
一方案比选优化 公路桥涵结构设计应当考虑到结构上可能出现的多种作用，例如桥涵结构构件上除构件永久作用（如自重等）外，可能同时出现汽车荷载、人群荷载等可变作用。《公路桥规》要求这时应该按承载力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状况进行作用效应组合，并取其最不利组合进行计算。 1、按承载能力极限状态设计时，可采用以下两种作用效应组合。 （1）基本作用效应组合。基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，基本组合表达式为 (1-1) 或(1-2) γ0－桥梁结构的重要性系数，按结构设计安全等级采用，对于公路桥梁，安全等级一级、二级、三级，分别为、和； γGi－第i个永久荷载作用效应的分项系数。分项系数是指为保证所设计的结构具有结构的可靠度而在设计表达式中采用的系数，分为作用分项系数和抗力分项系数两类。当永久作用效应（结构重力和预应力作用）对结构承载力不利时，γGi=；对结构的承载能力有利时，γGi=10；其他永久作用效应的分项系数详见《公路桥规》； γQ1－汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数,取γQ1＝；当某个可变作用在效用组合中，其值超过汽车荷载效用时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专门为承受某种作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载时，其分项系数也与汽车荷载取同值。 γQj－在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载以外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取γQ1＝,但风荷载的分项系数取γQ1＝；
灌注桩基础课程设计 1、设计资料 （1）设计题号6，设计轴号○B （○A 轴、○C 轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数）。 （2）柱底荷载效应标准组合值如下 ○A 轴荷载：N k 165V m kN 275M kN 2310F k k k =?==；； ○B 轴荷载：N k 162V m kN 231M kN 2690F k k k =?==；； ○C 轴荷载：N k 153V m kN 238M kN 2970F k k k =?==；； （3）柱底荷载效应基本组合值如下 ○A 轴荷载：N k 204V m kN 286M kN 2910F k k k =?==；； ○B 轴荷载：N k 188V m kN 251M kN 3790F k k k =?==；； ○C 轴荷载：N k 196V m kN 266M kN 3430F k k k =?==；； （4）工程地质条件 ①号土层：素填土，层厚1.5m ，稍湿，松散，承载力特征值ak f =95kPa 。 ②号土层：淤泥质土，层厚3.3m ，流塑，承载力特征值ak f =65kPa 。 ③号土层：粉砂，层厚6.6m ，稍密，承载力特征值ak f =110kPa 。 ④号土层：粉质粘土，层厚4.2m ，湿，可塑，承载力特征值ak f =165kPa 。 ⑤号土层：，粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值ak f =280kPa 。 （5）水文地质条件 地下水位于地表下3.5m ，对混凝土结构无腐蚀性。 （6）场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度为7级，场地内无可液化砂土、粉土。 （7）上部结构资料 拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m ，宽9.6m 。室外地坪高同自然地面，室内外高差450mm ，柱截面尺寸400mm ×400mm ，横向承重，柱网布置图如下：
基础工程课程设计任务书设计题目：合肥市一高层写字楼基础设计 班级岩土方向2010级 学生田祥 学生 201008141016 指导教师王瑞芳 武汉科技大学城市建设学院 二O1 3年六月
一.设计题目: 合肥市一高层写字楼基础设计 二.建设地点：合肥市 三.设计原始资料： 1.地质、水文资料: 根据工程地质勘测报告，拟建场地地势较为平坦，该场地地表以下土层分布情况如下：①人工填土，平均厚度1m ，土质不均，结构松散；②粉质粘土，平均厚度3m ，可塑状态，承载力特征值f ak =136KN/m 2，31/5.17m kN =γ，MPa E s 18=， kPa q sik 68=；③粉质粘土夹粉砂，平均6m 厚，地基承载力特征值为f ak =180kPa, 31/2.19m kN =γ，MPa E s 32=，kPa q sik 82=，kPa q pk 1500=；④中风化砂岩，层厚大于7m ，f ak =234kPa, 31/21m kN =γ，MPa E s 45=，kPa q sik 124=， kPa q pk 2600=，不考虑地下水对建筑物基础的影响。 2.气象资料: 全年主导风向为偏南风，夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为北偏西风；常年降雨量为1250mm 左右，基本风压为0.35kN/m 2。 3.底层室内主要地坪标高为士0.000，相当于绝对标高23m 。 四.上部结构资料 (1)上部结构为15层的框架结构，地基基础设计等级为乙级； (2)传至底层A,C 轴线的柱下端的荷载为：已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：A 、C 轴的框架柱：轴力k F =(2300+2n)kN ，弯矩 k M =(150+3n)kN; 剪力k H =(50+2n)kN 。（其中，k k N M ,沿柱截面长边方向作用； n 为学生学号最后两位数）；B 轴的框架柱：轴力k F =(3100+2n)kN ，弯矩 k M =(260+3n)kN; 剪力k H =(70+2n)kN 。（其中，k k N M ,沿柱截面长边方向作用； n 为学生学号最后两位数）；框架柱截面尺寸均为mm mm 600400?。 （3）承台底面埋深：d=2.0m ；底层填充墙厚度为250mm, 容重3/8m kN =γ，墙高为3.2m;
桥梁桩基础课程设计
桥梁桩基础课程设计 一、恒载计算（每根桩反力计算） 1、上部结构横载反力N1 N1= 1 2 ?2350=1175kN 2、盖梁自重反力N2 N2= 1 2 ?350=175kN 3、系梁自重反力N3 1 2 ?25 ?3.5 ?0.8 ?1=35kN 4、一根墩柱自重反力N4 KN N 94.222)1025(5.01.5255.0)1.54.13(224=-???+???-=ππ（低水位） KN N 47.195255.08.4155.06.8224=???+???=ππ （常水位） 5、桩每延米重N5（考虑浮力） m KN N /96.16152.14 25=??= π 二、活载反力计算 1、活载纵向布置时支座最大反力 ⑴、公路二级：7.875/k q kN m = 193.2k P kN =
Ⅰ、单孔布载 55.57822.1932 875 .74.24=?+?=）（R Ⅲ、双孔布载 24.427.875 (193.2)2766.3082R kN ??=+?= （2）、人群荷载 Ⅰ、单孔布载 11 3.52 4.442.72R kN =??=
1、计算墩柱顶最大垂直反力R 组合Ⅰ：R= 恒载 +（1+u ） 汽 ?∑i i y P + 人?ql = 1175+175+（1+0.2）?1.245?766.308+1.33?85.4 =2608.45kN （汽车、人群双孔布载） 2、计算桩顶最大弯矩 ⑴、计算桩顶最大弯矩时柱顶竖向力 R= 1N +2N +（1+u ）汽 ?∑i i y P + 人 ?ql 2 1 = 1175+175+1.2?1.245?578.55+1.33?42.7 = 2271.14kN （汽车、人群单孔布载） ⑵、计算桩顶（最大冲刷线处）的竖向力0N 、水平力0Q 和弯矩0M 0N = max R +3N + 4N （常水位） = 2608.45+35+195.47=2838.92 kN 0Q = 1H + 1W + 2W = 22.5+8+10=40.5 kN 0M = 14.71H + 14.051W + 11.252W + 0.3活max R = 14.7?22.5+14.05?8+11.25?10+0.3?(2608.45-1175-175) = 933.185kN.m 活max R ——组合Ⅰ中活载产生的竖向力。 四、钻孔灌注桩单桩承载力及强度计算 1、单桩承载力计算 桩长计算：
基础工程课程设计任务书 某住宅楼桩基础设计 交通建筑工程学院土木工程课程组 二○一一年五月
一、任务安排如下： 学号 F （kN） M （m kN ） H （kN） 柱截面一 （mm×mm） 柱截面二 （mm×mm） 1 3200 400 50 400×400 2 3200 500 60 350×350 3 3200 600 70 400×400 4 3000 400 50 350×350 5 3000 500 60 400×400 6 3000 600 70 350×350 7 3000 360 60 400×400 8 2900 500 60 400×400 9 2800 500 50 350×350 10 2800 600 60 400×400 11 2800 400 70 350×350 12 2600 400 60 400×400 13 2600 500 50 350×350 14 2600 600 70 400×400 15 2400 400 40 350×350 16 2400 500 60 400×400 17 2400 600 70 350×350 18 2800 400 40 400×400 19 2800 600 50 350×350 20 2800 500 60 400×400 21 3000 400 50 350×350 22 3000 600 60 400×400 23 3000 500 70 350×350 24 2700 400 60 400×400 25 2800 400 70 350×350 26 2500 600 60 400×400
一、课程设计（论文)的内容 在学习桥梁基础工程等课程的基础上,根据给定基本资料(地质及水文资料，荷载）进行桥梁群桩基础的设计，初步掌握桥梁桩基础的设计与计算方法。 二、课程设计(论文）的要求与数据 （一)基本资料 1 地质及水文资料 河床土质为卵石土，粒径５０－60ｍm 约占6０%，20-３0mm 约占30％,石质坚硬,孔隙大部分由砂填充密实, 卵石层深度达5８.6ｍ; 地基比例系数4/120000m kN m =(密实卵石）； 地基承载力基本容许值[]01000a f kPa =; 桩周土摩阻力标准值kPa q ik 500=; 土的重度320.00/kN m γ= (未计浮力)； 土内摩擦角40?=。 地面(河床）标高6９.50ｍ;一般冲刷线标高6３．5４ｍ；最大冲刷线标高60.８５m ；承台底标高67．54m ；常水位标高６9．80m ，如图1。承台平面图如图2所示。 纵桥向断面 横桥向断面 图1 桩基剖面图（单位:m ） 图２ 单位:m
2 作用效应 上部为等跨３0m 的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向的荷载如下。 永久作用及一孔可变作用 (控制桩截面强度荷载) 时： ∑N=4０７46kN 358.60H kN =∑(制动力及风力) ∑M=4６17.3０k Ｎ．m(竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩） 永久作用及二孔可变作用（控制桩入土深度荷载)时: ∑N ＝4６788.０0kN 3 承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5．6×2.0m ，承台混凝土单位容重 325.0/kN m γ=。 4 桩基础采用高桩承台式摩擦桩,根据施工条件，桩拟采用直径m d 2.1=，以冲抓锥施工。 (二)主要设计依据规范 1 公路桥涵地基及基础设计规范(JTG Ｄ6３-200７ ) ２ 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(J ＴGD62-20０4) 三、课程设计(论文)应完成的工作 设计满足要求的群桩基础,并形成图纸与计算文件。计算文件包括以下内容: 1. 群桩结构分析 （1） 计算桩顶受力 （2） 计算沿桩长度方向弯矩,水平压应力,并画出相应分布图 （3） 桩顶纵向水平位移验算 2. 桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图(横截面，立面），进行桩截面强度校核 3 按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力 4.承台验算 验算项目:承台冲切承载力验算 四、课程设计（论文）进程安排
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）： 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=3×2×6.5m 3。承台平面尺寸：长×宽=7×4.5m 2，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h E =3×4 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： 1.2(158054008009751507 4.5 2.515 1.42835.751571 3.55N KN =?+++-+???+?=∑） 1.4(300 2.7)42 3.78H KN =?+=∑ [3334.3 300(2.5 6.5) 2.7 4.75 2.5 1.4 M K N =+?++?+?=∑（）] 恒载及二孔活载时： 1.2(158054008009751507 4.5 2.515N =?+++-+????∑）+1.45830.04=19905.556KN 桩（直径1m ）自重每延米为： q= 2 11511.781/4 KN m ??=π（已扣除浮力） 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h 2，则： [][]{} )3(2 1 22200-++==∑h k A m l U P N i i h γσλτ
1. 初步拟定桩长 桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径d=1.2m ，以冲抓锥施工。桩群布置经初步计算拟采用6根灌注桩，为对称竖直双排桩基础，埋置深度初步拟定为h=11.31m 。桩长初步拟定为18m ，桩底标高为49.54m 。 2．桩群结构分析 2.1承台底面中心的荷载计算 永久作用加一孔可变作用（控制桩截面强度荷载）时： 407469.8 5.6 2.025.043490()N kN =+???=∑ 358.60()H kN =∑ 4617.30358.60 2.05334.50()M kN =+?=∑ 永久作用加二孔可变作用（控制桩入土深度荷载）时： 46788.009.8 5.6 2.025.049532()N kN =+???=∑ 2.2单桩桩顶荷载计算 桩的计算宽度1b 对于 1.0d m ≥时： 1(1)f b K K d =+ 式中：f K ——桩形状换算系数，对于圆形截面，取0.9； d ——桩直径，取1.2m ； K ——平行于水平作用方向的桩间相互影响系数： 已知：12L m = ； 13(1) 6.6h d m =+= ； 22,0.6n b ==； 对于110.6L h <的多排桩 ： 21 21 (1)0.8020.6b L K b h -=+ ?= 所以： 10.90.802(1.21) 1.59()b m =??+=
桩的变形系数α α= 0.8c EI E I = 式中： α——桩的变形系数； EI ——桩的抗弯刚度，对以受弯为主的钢筋混凝土桩，根据现行规范采用； c E ——桩的混凝土抗压弹性模量，C20混凝土7 2.5510c E KPa =?； I ——桩的毛面积惯性矩，4 40.1018()64 d I m π= = m ——非岩石地基水平向抗力系数的比例系数，4 120000/m kN m =； 所以，计算得： 10.62()m α-= 桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m ，其计算长度则为： 0.6211.317.02( 2.5)h h α==?=> 故按弹性桩计算 桩顶刚度系数1ρ、2ρ、3ρ、4ρ值计算 已知：0 6.69,11.31l m h m == ；12ζ= (根据《公桥基规》钻挖孔桩采用12 ζ=)， 2 2 21.2 1.13()4 4 d A m ππ?= = = 630012000011.31 1.35710(/)C m h kN m ==?=? 22 2 0 1.240tan 11.31tan 21.14242 4d A h m φππ?????=+?=?+?= ? ? ????,易知该值大于相邻底面中心距为直径所得的面积，故按桩中心距计算面积，故取：220 3.28.044 A m π = ?= ∴ 1 176 00016.6911.311121 1.13 2.5510 1.357108.04h l h AE C A ρζ-?? +???==+??+??????+ ? ? 621.923100.925KN m EI =??= 已知：7.02h h α==（＞4），∴取h =4，000.62 6.69 4.15()l l m α==?=
地基基础课程设计 学生姓名：单兴孙 学号：201005024312 指导教师：赵少飞 所在学院：建筑工程学院 专业：土木工程专业 2013 年09 月
地基基础课程设计任务书 （预制桩基础）--土木B103 一、工程概况 燕郊某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度72m，室内外地面高差0.30米。柱截面500×1000mm。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。 表A 建筑场地地质条件 编号土层名称土层厚度 (m) γ kN/m 3 w (%) еw L w p E s kPa C kPa φ ° Ⅰ杂填土 1.0 18.7 34.1 0.94 36.9 21.1 3900 17 15 Ⅱ淤泥质粘 土 11.6 17.1 50.3 1.42 43.2 22.6 3000 7 10 Ⅲ灰色粘土 3.7 18.9 38.2 1.0 38.2 18.4 4800 12 18.6 Ⅳ亚粘土 2.7 18.7 30.0 0.90 36.6 20.0 6000 36 12 Ⅴ粉质粘土40.0 19.6 26.7 0.78 32.7 17.7 7000 18 28.5 注：地下水位在天然地面下2.5米处 表B 上部结构传来荷载 学号柱底荷载设计值（N， M，V）（kN，kN·m， kN） 学 号 柱底荷载设计值（N， M，V）（kN，kN·m， kN） 学 号 柱底荷载设计值（N， M，V）（kN，kN·m， kN） 1 2547，187，58 24 3321，197，7 2 47 3430，189，50 2 2977，279，109 25 4076，231，90 48 4490，176，56 3 3975，238，82 26 3276，212，96 49 2580，106，89 4 3121，197，62 27 4152，125，102 50 2320，178，54 5 4176，231，80 28 3643，203，98 51 3620，80，67 6 4276，112，86 29 2678，138，80 52 2200，86，62 7 3352，125，62 30 3956，231，110 53 4064，95，88 8 4043，203，81 31 2832，120，62 54 2438，156，90 9 3678，138，70 32 3368，123，72 55 2498，220，56 10 2956，231，80 33 3405，85，50 56 2080，110，79
$ 1. 初步拟定桩长 桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径d=，以冲抓锥施工。桩群布置经初步计算拟采用6根灌注桩，为对称竖直双排桩基础，埋置深度初步拟定为h=。桩长初步拟定为18m ，桩底标高为。 2．桩群结构分析 承台底面中心的荷载计算 永久作用加一孔可变作用（控制桩截面强度荷载）时： 407469.8 5.6 2.025.043490()N kN =+???=∑ ￥ 358.60() H kN =∑ 4617.30358.60 2.05334.50()M kN =+?=∑ 永久作用加二孔可变作用（控制桩入土深度荷载）时： 46788.009.8 5.6 2.025.049532()N kN =+???=∑ 单桩桩顶荷载计算 桩的计算宽度1b 对于 1.0d m ≥时： 1(1)f b K K d =+ ~ 式中：f K ——桩形状换算系数，对于圆形截面，取； d ——桩直径，取； K ——平行于水平作用方向的桩间相互影响系数： 已知：12L m = ； 13(1) 6.6h d m =+= ； 22,0.6n b ==； 对于110.6L h <的多排桩 ： 21 21 (1)0.8020.6b L K b h -=+ ?= 所以： 10.90.802(1.21) 1.59()b m =??+= ·
桩的变形系数α α= 0.8c EI E I = 式中： α——桩的变形系数； EI ——桩的抗弯刚度，对以受弯为主的钢筋混凝土桩，根据现行规范采用； } c E ——桩的混凝土抗压弹性模量，C20混凝土7 2.5510c E KPa =?； I ——桩的毛面积惯性矩，4 40.1018()64 d I m π= = m ——非岩石地基水平向抗力系数的比例系数，4 120000/m kN m =； 所以，计算得： 10.62()m α-= 桩在最大冲刷线以下深度h=，其计算长度则为： 0.6211.317.02( 2.5)h h α==?=> 故按弹性桩计算 ， 桩顶刚度系数1ρ、2ρ、3ρ、4ρ值计算 已知：0 6.69,11.31l m h m == ；12ζ= (根据《公桥基规》钻挖孔桩采用12 ζ=)， 2 2 21.2 1.13()4 4 d A m ππ?= = = 630012000011.31 1.35710(/)C m h kN m ==?=? 22 2 0 1.240tan 11.31tan 21.14242 4d A h m φππ?????=+?=?+?= ? ?????,易知该值大于相 邻底面中心距为直径所得的面积，故按桩中心距计算面积，故取：220 3.28.044 A m π = ?=
桥桥墩桩基础基础设计文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
华东交通大学 课程设计（论文） 题目名称某桥桥墩桩基础设计计算 院（系）土木建筑学院 专业道路与铁道工程 班级道铁2班 姓名欧阳俊雄 2011年 6 月 13 日至 2011 年 6 月 29 日共 1 周 指导教师: 耿大新 教研室主任: 李明华 资料收集 某桥梁上部构造采用预应力箱梁。标准跨径32m，梁长，计算跨径，桥面宽13m，墩上纵向设两排支座，一排固定，一排滑动，桥墩采用圆端形实心墩，平面尺寸形式如图1所示，墩高12m，计算墩顶变形时，不考虑墩身的挠曲。下部结构采用钻孔灌注桩基础。 1、地质及地下水位情况： 河面常水位标高，河床标高为，一般冲刷线标高，最大冲刷线标高处，一般冲刷线以下的地质情况如下：
2、设计荷载： （1）恒载： 桥面自重：1N=1500kN+学号×20kN=1500+16×20=1820kN 箱梁自重：2N=6000kN+学号×40kN=6000+16×40=6640kN 桥墩自重：3N=3875kN （2）活载 一跨活载反力：2835.75kN N4=，在顺桥向引起弯矩： M1? 3334.3 =； kN m 两跨活载反力： =+学号×50kN=+16×50=\ N 5 （3）水平力 =300kN，对承台顶力矩； 制动力：H 1 风力：H = kN，对承台顶力矩 2 主要材料 承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m3、γ′=15kN/m3(浮容重)。
在班编号为20，所以桩基采用C30混凝土，HRB400级钢筋； 4、其它参数 结构重要性系数γso =，荷载组合系数φ=，恒载分项系数γG =，活载分项系数γQ =，风荷载ψ=，制动力： 拟定承台尺寸： 假设承台的厚度为，根据圆端形实心墩的平面尺寸计算承台的长和宽 宽度：m 615.123=??+ 长度：m 915.126=??+ 三、拟定桩的尺寸及桩数： 1、摩擦桩，桩身采用C30混凝土。 2、由于d 516=-，d=，所以设计桩径采用d=，成孔桩径为,钻孔灌注桩，采用旋转式钻头。 3、画出土层分布图，选用卵石层为持力层，则取桩长l=。 4、估算桩数：（按双孔重载估算） 估算公式： 据高等学校教材《基础工程（第四版）》（人民交通出版社）查表4—2可得λ=，查表4—3得m 0=， 查表2-24有k 2= 由于桩侧土为不同土层，应采用各土层容重加权平均，透水层采用浮容重，不透水层采用天然容重 3 2/46.105 .221 .11105.205.4102.187.3103.172.25.170.15.16m kN =?-+?-+?-+?+?= ）（）（）（γ持力层为卵石，查表得650kPa ][0=fa ，q ik 查表4—1得
土 力 学 课 程 设 计 姓名： 学号： 班级： 二级学院： 指导老师：
地基基础课程设计任务书 [ 工程概况 ] 某城市新区拟建一栋 10 层钢筋混凝土框架结构的办公楼，长 24.0m，宽9.6m，其 1-5 轴的柱底荷载效应标准组合值如下所示。建筑场地位于临街地块部·位，地势平坦 ,室外地坪标高同自然地面，室内外高差 450mm。柱截面尺寸均为 500mm×500mm，横向承重，柱网布置图如图 1 所示。场地内地层层 位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标详见工程地质资料，如表 1 所示。勘察期间测得地下水水位埋深为 2.5m。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。试按乙级条件设计柱下独立承台桩基础。 柱底荷载效应标准组合值 1轴荷载：2轴荷载：3轴荷载：4轴荷载：5轴荷载：F k5417 kN; M F k5411kN ; M F k5120 kN; M F k5300 kN; M F k5268 kN; M k 85kN .m;V k 60kN。 k 160kN.m;V k 53kN。 k 88kN .m;V k 63kN。 k 198KN .m;V k 82kN。 k 140kN.m;V k 60kN。 C 4 5 B 2 4 A 6000 6000 6000 6000 24000 1 2 3 4 5 图 1 框架结构柱网布置图
（预制桩基础） --12 土木 1班 工程概况 某市新区钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0 米，柱距 6 米，宽 9.6 米，室内外地面高差0.45 米。柱截面 500×500mm。建筑场地地质条件见表1。 表 1 建筑场地地质条件 土层厚度重度γ含水量孔隙比压缩模量侧阻力端阻力 编号土层名称 (m) kN/m 3 w(%) еEs(MPa) q sk(kPa) q pk(kPa) ①素填土 1.8 18.7 34.1 0.94 5.0 22 ---- ②灰色粘土7.2 18.9 38.2 1.02 4.8 42 ---- ③粉质粘土7.2 19.6 31.2 0.79 9.2 60 900 ④淤泥质粘土 3.0 17.1 50.3 1.42 3.0 23 ---- ⑤粉砂土9.0 16.7 27.6 0.68 16.8 75 2400 ⑥中粗砂15.0 16.2 23.8 0.62 22.0 90 3200 注：地下水位在天然地面下 2.5 米处