土木工程专业
桥梁基础工程课程设计指导书西南交通大学岩土工程系
2014年6月
指导老师：于志强
学号：
姓名：李哲
目录
第1章概述
该桥梁系某I级铁路干线上的特大桥（单线），线路位于直线平坡地段。该地区地震设防烈度为VI度，不考虑地震设防问题。
图1－1 桥梁跨中纵断面示意图
图1－2 全桥总布置图
图1－3 圆端形桥墩构造图
图1－4 空心桥墩构造图
图1－5 30号桥墩钻孔柱状图
桥墩采用圆端形桥墩【图号：叁桥（2005）4203】和空心桥墩【图号：叁桥（2005）4205】2种，其中1#~6#、33#~37#采用圆端形桥墩，7#~32#采用空心桥墩。圆端形桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，圆端形桥墩构造图见图1－3。空心桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，空心桥墩构造图见图1－4。
桥梁支座采用SQMZ型铸钢支座【图号：通桥（2006）8057】，支座铰中心至支承垫石顶面的距离为40cm。
本设计对象为某铁路的特大型桥梁，该桥梁的上部结构和桥墩设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础的设计与检算。要求同学选择（或由指导教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：
（1）综合分析设计资料，对三种常用的桥梁基础类型（明挖基础、桩基础和沉井基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。
（2）对选定的基础方案进行详细设计。
（3）初步确定修筑基础的施工方案。
（4）将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。
设计计算说明书应制作成Word 文档。整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观的要求，图纸应用CAD 绘制而且应表达正确、布局合理和尺寸齐全。
说明书用A4纸张打印，图纸用A3纸张打印，说明书和和图纸一起装订成册，交指导老师评阅。
我需要完成的是30号桥墩的基础设计任务，30号桥墩的位置和钻孔柱状图如图1－５所示。
本段线路通过构造剥蚀低中山区、河谷阶地、河流峡谷区等地貌单元，大部分穿行山前缓坡，地形起伏大，海拔在1000~1500m ，地形起伏大，相对高差100~200m ，山顶覆盖新黄土或风积砂，沟谷发育。
根据岩土工程勘察报告，大桥地层自上而下依次为新黄土、白垩系泥岩夹砂岩，河谷处主要为冲积砂及砾石土，各桥位的地层分布详见钻孔柱状图（图1－5~图1－12）。各地层的主要物理、力学参数见表1－1。场地勘察未发现滑坡、岩溶、断层、破碎带等不良地质现象。 表1－1 地层的主要物理、力学参数
注：①W4泥岩为全风化泥岩，相关的参数按照黏性土取值，W3泥岩和W3砂岩为强风化泥岩和强风化砂岩，相关的参数按照碎石土取值，W2泥岩和W2砂岩为微风化泥岩和微风化砂岩。
②新黄土不需要考虑湿陷性。
本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，局部地段有泉水出露。按其赋存条件可分基岩裂隙水、第四系孔隙潜水。地下水主要靠大气降水补给，局部受地表水补给。其排泄路径主要为蒸发。地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。
该桥所在地区的基本风压为800Pa 。
设计依据除本指导书外，还包括相关的规范、设计手册及参考书。例如： （4）铁道第三勘察设计院编．铁路工程设计技术手册－桥涵地基和基础 （5）西南交通大学岩土工程系编．桥梁基础工程
第2章 方案设计（或初步设计）
地基持力层选择W2泥岩层。设计承台为长9m ，宽7，承台顶面标高114m 。
（1）由桥跨传来的恒载压力
等跨梁的桥墩，桥跨通过桥墩传至基底的恒载压力N 1为单孔梁重及左右孔、梁跨中间的梁上线路设备，人行道的重量，即3436.85kN 0.1)(32.635.52276N 1=+?+= （2）顶帽重量
顶帽体积 32 1.4m 0.35212V =???=
顶帽重量 35kN 1.425V γN 2钢筋混凝土2=?==
（3）墩身重量
墩身的高度 36.22m 0.351141.551178.12h =--=
墩身重量分3部分计算，分别是上下两实台柱体和中间的环状实体。
墩身重量
N 12957.924k 563.38823V γN 3混凝土3=?==
（4）承台重量
承台体积：34m 5.5712.579V =??=
承台重量：3937.5kN
5.57125V γN 44=?==钢筋混凝土
（5）承台上土重量
因为设计承台顶面与地面相平，故可不计承台上土的重量，即05=N （6）作用在承台底上的恒载 （1）列车竖向静活载
图2-1四种加载方式
①单孔重载
根据∑M=0.可得支点反力R 1为 作用在承台底的竖向活载为
令承台底横桥方向中心轴为x-x 轴顺桥方向中心轴为y-y 轴,则R 1对承台底 x-x 轴的力矩M 活1为 ②单孔轻载 支点反力R 2为
作用在承台底的竖向活载为 R 2对承台底x-x 轴的力矩M 活2为 ③双孔重载
根据G 1/L 1= G 2/L 2确定最不利荷载位置x ，本桥梁为等跨梁，故G 1= G 2， G 1和G 2分别为左右两跨上活载重量，
()92x 3386.2x 7.532.35925220G 1-=--?+?= ()[]()[]{}12x
2677.18x 7.532.353032.780x 7.532.353092G 2+=----?+---?= 由G 1= G 23、 R 4为
作用在承台底的竖向活载为
R 3、R 4对承台底x-x 轴的力矩M 活3为 ④双孔空车荷载
支点反力163.5kN 1032.72
1
R R 65=??=
= 作用在承台底的竖向活载为327kN 2163.5R R N 65活4=?=+= R 3、R 4对承台底x-x 轴的力矩0M 活4=
（2）离心力
因该桥为直线桥所以离心力为0。 （3）横向摇摆力
横向摇摆力取为100KN ，作为一个集中荷载取最不利位置，一水平方向垂 直线路中心线作用于钢轨顶面。 （4）活载土压力
因桥墩两侧没有土体，所以活载土压力为0。 （1）制动力（或牵引力）
①单孔重载与单孔轻载的制动力（或牵引力）
因单孔重载与单孔轻载作用在梁上的竖向静活载相同，故其制动力（或牵 引力）也相等，为
H 1对承台底x-x 轴的力矩M H1为 ②双孔重载的制动力（或牵引力）
左孔梁为固定支座传递的制动力（或牵引力） 右孔梁为滑动支座传递的制动力（或牵引力） 传到桥墩的制动力（或牵引力）
故双孔重载采用的制动力（或牵引力）为 H 2对承台底x-x 轴的力矩M H2为 M H2=425.34921KN ·M （2）纵向风力 ①风荷载强度 其中K 12
根据轨顶离地面的高度内插得K 2=；K 3根据桥址所处地形为构造剥蚀地 中山区，河谷阶地、河流峡谷区取为K 3 ②顶帽风力
H 3-1对承台底x-x 轴的力矩M H3-1为
注：顶帽风力的合力作用点近似取为据承台底以上18cm 处。 ③墩身风力
H 3-2对承台底x-x 轴的力矩M H3-2为 ④纵向风力在承台底产生的荷载 （3）流水压力
因该桥墩不处于水流中所以流水压力为0 （1）单桩轴向承载力检算
最不利荷载组合为纵向主＋附，双孔重载。 （2）墩台顶的水平位移检算
最不利荷载组合为纵向主＋附，单孔重载。 （3）桩身截面配筋计算
最不利荷载组合为纵向主＋附，单孔重载。 （4）群桩基础的承载力检算
最不利荷载组合为纵向主＋附，双孔重载。
因为该设计墩台不处于水流中，故常水位和设计水位的组合一样。 单孔重载：22263.69kN 1896.4227.03672N N N 1活恒=+=+= 双孔重载：23340.77kN 2973.5020367.27N N N 3活恒=+=+=
根据荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、施工难易程度以及施工条件等等，经过综
初步设定在W 2泥岩层。
本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。
30#桥墩所处位置无流水，施工较容易，上部荷载较大。并结合自己所掌握的知识选择了低承台桩基。
承台底面的标高为11405m 。
因为打入桩适用于稍松至中密的沙类土、粉土和流塑、软塑的黏性土；震动下沉桩适用于沙类土、粉土、黏性土和碎石类土；桩尖爆扩桩可用于硬塑黏性土以及中密、密实的沙类土和粉土；钻孔灌注桩可用于各类土层、岩层；挖孔灌注桩可用于无地下水或少量地下水的土层。根据地质条件和各种类型桩基础具有的不同特点，综合分析后选用钻孔灌注桩。 桩端持力层W 2泥岩为微风化泥岩，再初步结合桩的埋置深度这里选用柱桩
m 。
初步选择桩端持力层在W 2泥岩层内，取柱桩m,则该桩在新黄土层中深度为m,在W 4泥岩层中深度为m,在W 3泥岩中深度为m ，在W 2。 取成孔桩径m
所以π m A 2
225.1??
?
??=π;
取C 1=，C 24。
作用于承台底面的最大竖向荷载(双孔重载) 估算所需桩数
[] 6.041.154655.84
24444.76P N μ
n =?== 故初取n=8根
由《铁路桥涵地基和基础设计规范》：钻孔灌注桩的中心距不应小于2倍成孔桩径，各类桩的承台板边缘至最外一排桩的净距当桩径d ≧1m 时，不得小于，且不得小于。对于钻孔灌注桩，d 为设计桩径。
根据上述原则做出桩和承台的平面布置图如下图(单位:m):本设计采用梅花式：
桩和承台的平面布置图
第3章 技术设计
、m 、α的确定
（1）查规范：求计算宽度b 0×+1)=m （2）地基系数Cy 的比例系数m
桩侧有多层土，应将地面或局部冲刷线以下主要影响深度h m 内各层土换算 成一个m 值。假设按弹性桩设计，h m =2（d+1）泥岩。
需进行换算：()()2
212
2122112h h h h h m h m m +++= 查规范可得m 1=15000kPa/m 2，m 2=7500kPa/m 2。
（3）由《铁路桥涵地基和基础设计规范》：当桩基由位于横向力所在竖直平面内的数根桩组成，且由承台板连接时，应对求出的换算比例系数进行折减因为 h 0m L 00×m
构件数n=3,故，代入00
h L 0.6C 1C k ?-+=得
折减后 8204.9kPa 0.62313170km m =?== （4）求桩的横向变形系数
桩的横向变形系数
5
0EI
m
b α= C 30混凝土受压弹性模量E h ×104MPa
桩的44
m 120.064
πd I ==
桩截面受挠刚度266h m kN 103.0720.12010320.8I 0.8E EI ??=???== 代入公式有桩的横向变形系数 0.352α=
桩位于地面以下的长度为m ，8.97625.50.352αl =?=﹥4，所以应该按弹性桩设计,假设正确。 单桩的轴向刚度系数1ρ可按下式求得 其中： 0l 0
= 25.5m l = 1ξ= 22
1.227m 4
πd A ==
kPa 1032E 6h ?=
桩侧土的平均内摩擦角?应按桩侧土层加权平均的内摩擦角：
故D=3m ，22
207.069m 4
3π4πD A =?==
由 4.0αl >查表有 1.484φ0.985,Y 1.064,Y M M Q ===
是m/rad kN 1006.387)2
3(1014.3781005.618x ρΣn ρΣn γ52552i 1i 4i ββ??=???+??=+=
对于低承台桩基，承台完全处于新黄土中，因此，承台的计算宽度为： 承台地面处的地基系数C h 所以kN/m 1062.512
2.5100.3759104.112h C B γγ
555
h 0aa 'aa
?=???+?=+=
计算承台地面原点O 处的位移α、b 、β
（1）对于双孔重载：N=kN M=2067kN
承台位移为：
故作用在任一根桩顶处的轴向力Ni 、横向力Qi 和力矩Mi 为： 竖向力：kN 14.264414.3747.261.58
23340.77βρx n
N N 1i i =??+=+=
水平力：kN 23.21-75.347.26426.1149.39βρa ρQ 32i =?-?=-= 弯矩： m kN 89.44375.3149.3905.6147.26a ρβρM 34i ?=?-?=-= （2）对于单孔重载：N=kN M=2kN 承台位移为：
故作用在任一根桩顶处的轴向力Ni 、横向力Qi 和力矩Mi 为： 竖向力：kN 09.168414.3764.261.58
22263.69βρx n
N N 1i i =??+=+=
水平力：kN 65.23-75.326.46426.14.521βρa ρQ 32i =?-?=-=
弯矩： m kN 87.45975.3152.405.6126.46a ρβρM 34i ?=?-?=-=
似地把承台底面视为地面。如右图所示：
由上面的计算可知在最不利横向荷载（单孔重载）下，
单桩桩顶横向位移X 0=a=1×10-5m ，对应的横向水平力Q 0=KN 单桩桩顶转角β0=-×10-5rad ，对应的弯矩M 0=KN 根据简化算法求任意深度y 处的单桩内力和位移：
弯矩:M 0M 0
y B M A α
Q M +=
剪力:Q 0Q 0y B αM A Q Q += 桩侧土横向压应力:σ0
02
σ00xy B b M αA b αQ σ+= 带入相应的数据，且0.386α=。
上述计算公式并将随深度变化的各系数值在excel 里列出，并计算和绘图
①单桩在横向力作用下剪力随桩换算入土深度变化图：（单位：kN ） ②单桩在横向力作用下桩身M y 随ay 变化图(单位:kN?m) ·m
③桩侧土横向压应力σxy 随ay 的变化(单位：kPa)
④ 桩身截面的横向位移X y (×105)随桩换算入土深度y 变化图：（单位:m ） 根据上面的计算可知单桩的轴向容许承载力为：[P]=N ； 最不利时为双孔重载时的桩顶内力：有N=kN ； 对于柱桩轴向承载力的检算：
式中 [N]—桩顶轴向压力； G —桩的自重。
[P]-按岩石阻力的计算确定的单桩受压容许承载力 其中 kN 17.8462525.5)1.34
π(G 2=???=
有 +=kN
≤×=kN(主力+附加力组合[p]可提高20%),通过验算。 取此时的最不利荷载荷载组合是单孔重载的情况。
墩顶弯矩 m 800.49kN 0.4341.84663.75M M M 'H1活1?=?+=+= 墩顶水平力 342.74kN 0.9341.84H H H 131=+=+=- 墩身风力 336.12kN H H 23风==- 对于弹性桩有 0'00δh x δ+-=?
其中0x 为地面处即承台的水平位移，m 104.152x 50-?= 0?为桩在地面处的转角，rad 1026.64-50-?=?
h '为承台底到支撑垫石顶的高度，有39.07m 57.362.5h '=+= 0δ为地面墩台身变形引起的墩台顶水平位移
位于地面上的墩台可以看做弹性悬臂梁来处理，36.57m l =,Pa 103.2E 10
?= 4m 92I =（取墩身中的截面的惯性值）由材料力学可知
mm 02.330.00836.571026.46104.521δ55=+??+?=--3.28325=≤mm 可见墩台顶的水平位移满足要求。 群桩基础承载力检算：
由《铁路桥涵地基基础规范》，基地应力应满足下式：[]σW
M
A N ≤+。
柱底处地基容许应力：[σ]=[p]=kPa ；
用最不利荷载（双孔重载）时，有M=20kN ·m,H=kN; 式中：
故 []kPa 84.6554kPa 45.2631796
1
20497.597
962027.75W
M A
N 2=<=??+?=+σ
∴满足要求
群桩基础沉降量可按分层总和法进行计算，计算时同样将桩基础简化为如前所述的实体
深基础，计算荷载仅考虑恒载，即：N 恒=2KN ；作用于实体深基础底面的自重应力仅考虑土层的重力.且每根桩的成孔桩底面积220327.13.14
m A =?=π
有附加应力：
桩下有W 2泥岩×9=m,将土层分为5层。
且由 1.297
9b
a ==
可见 第一层 0.137
0.9b z 1==，查表内插有0.996C 1=
第二层 0.267
1.8b z 2==，查表内插有0.981C 2=
第三层 0.397
2.7b z 3==，查表内插有0.952C 3=
第四层 52.07
3.6b z 4==，查表内插有0.912C 4=
第五层 65.07
4.5b z 5==，查表内插有0.866C 5=
五层均处于W 2泥岩中， E si =500Mpa. 代入基础沉降计算公式：∑∑
==---==n
1i n
1
i 1i 1i i i si z s i s )C z C (z E (0)
σm ΔS m S 因为五层土si E 均大于20Mpa ，故偏安全取m s 第一层： m 1083.50.9969.0500000
325.361.0S 41-?=???= 第二层： ()m 105.66996.09.0981.08.150000036.3251.0S 42-?=?-???=
第三层： ()m 105.25981.08.1952.07.2500000325.361.0S 43-?=?-???=
第四层： ()m 1064.4952.07.2912.06.3500000325.361.0S 44-?=?-???=
第五层： ()m 103.99912.06.3866.05.4500000
325.361.0S 45
-?=?-???=
故群桩基础的总沉降：
可见群桩基础沉降通过检算。
桩身截面配筋计算
（1）最不利荷载组合为纵向主+附，单孔重载，此时桩顶最大竖向力N=kN ，M=kN ·m 计算偏心距
桩的半径r=1250/2=625mm ，对于C30混凝土，保护层取80mm a g =，
则 545mm 80625r s =-=
取桩的计算长度为m 85.715.520.7h 0.7L 0=?=?=
故桩的长细比：14.31.25
17.85d L 0==＞7，所以，应考虑偏心距增大系数η
其中 0.4541170
1102.70.2h e 2.70.2ζ001=?+=+=
故考虑偏心距增大系数后的偏心距为：
（2）计算配筋率
采用C30混凝土，钢筋拟采用HRB335钢筋，即：13.8Mpa f cd =；Mpa 802f sd = 计算受压区高度系数，根据经验公式得：
4168
由表中计算可见，当0.51ξ=时，计算纵向力u N 与设计值j N 相近，且大于设计值。
且强度不要求配筋.现按构造要求取：0.5%ρ=
（3）配筋并绘制基桩构造及钢筋布置图
根据灌注桩构造要求，桥梁桩基主筋宜采用光圆钢筋，主筋直径不宜小于16mm ，净距不宜小于120mm ，且任一情况下不得小于80mm ，主筋净保护层不应小于60mm 。在满足最小间距的情况下，尽可能采用单筋、小直径的钢筋，以提高桩的抗裂性，所以主筋采用I 级钢筋。桩身混凝土为C30，根据《桥规》规定，取min μ
钢筋的面积为：
现选用18根22=φ的HRB335钢筋，钢筋的面积为：2s mm 8426A =； 采用对称配筋，则主筋净距为：
120mm 164.4mm 2218
11)80(6252πd 18s
2>=---?=-π，符合要求。 实际配筋率为： 绘制图形
桩基础圆截面配筋图 桩基础正截面配筋图
第4章 初步的施工组织设计
施工方法：泥浆护壁钻孔灌注桩。
直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼、灌注混凝土而成 （1）施工准备:
施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。
钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。 （2）桩位放线:
①桩位放线依据：建设单位提供的放线依据和设计图纸要求。
②.桩位放线：依据放线依据采用经纬仪、钢尺，以通视测量法放出轴线、桩位，确保轴线、桩位的位置准确。
③.桩位检测：放出桩位后，填写放线记录与技术复核，报请总包、监理验收，验收通过后，准备开始施工。
④．桩位复测：施工期间对桩位定期复测，如发现问题会同有关人员及时处理解决。 （3）开挖泥浆池、排浆沟 （4）护筒埋设
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大 20cm ，潜水钻、冲击或冲抓锥约大 40cm ），每节长度约2~3m 。一般常用钢护筒。 （5）钻机就位，孔位校正
安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
（6）泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
（7）成孔
钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
（8）清孔
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道将泥渣吹出。（9）下钢笼和混凝土导管
（10）灌注水下混凝土
清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
（11）成桩
主要机具设备：回转钻机。
回转钻机是由动力装置带动钻机的回转装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土碴，通过泥浆循环排出桩孔。根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放条件、允许沉碴厚度等条件，泥浆循环方式选择使用正循环方式。
正循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切削岩土，同时利用泥浆泵向钻杆输送泥（或清水）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口流向沉淀池，净化后再供使用，反复运行，由此形成正循环排渣系统；随着钻渣的不断排出，钻孔不断地向下延伸，直至达到预定的孔深。由于这种排渣方式与地质勘探钻孔的排渣方式相同，故称之为正循环，以区别于后来出现的反循环排渣方式。
正循环和反循环示意图
主要工程数量和材料用量
缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着
重做好以下几项工作。
钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打人桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体
对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。
度，混凝土坍落采用18cm—20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m，不宜大于5m 和小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m—10m 时，应及时将坍落度调小至12cm—16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控
制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注2m3 左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于l。同时要认真进行记录，这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。
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。
. 土木工程专业基础工程课程设计任务书 ————桩基础设计 一、设计资料 1、某建筑场地在钻孔揭示深度内共有6个土层，各层土的物理力学指标参数见表1。土层稳定混合水位深为地面下1.0m ，地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。 建筑桩基设计等级为乙级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载（作用在柱底即承台顶面）： kN V k 3200=,kNm M k 400=，H = 50kN ； 柱的截面尺寸为：400×400mm ； 承台底面埋深：d=1.5m 。 2、根据地质资料，以第4层粉质粘土为桩尖持力层，采用钢筋混凝土预制桩 3、承台设计资料：混凝土强度等级为C20，轴心抗压强度设计值为kPa f c 9600=，轴心抗拉强度设计值为kPa f t 1100=，钢筋采用HRB335级钢筋，钢筋强度设计值2/300mm N f y = 4、《建筑桩基技术规范》(GJG94-2008) 二、设计内容及要求： 1、按照持力层埋深确定桩长，按照长径比40-60确定桩截面尺寸； 2、计算单桩竖向承载力极限标准值和特征值； 3、确定桩数和桩的平面布置图； 4、群桩中基桩的受力验算； 5、软弱下卧层强度验算； 6、承台结构计算； 7、承台施工图设计：包括桩的平面布置图，承台配筋图和必要的图纸说明； 8、需要提交的报告：任务书、计算书和桩基础施工图。 注：1、计算书打印，按照A4页面，上下左右页边距设置为2.0cm ，字体采用宋小四号 2、图纸采用3号图幅，图纸说明即为图中的说明 3、任务书、计算书和桩基础施工图装订成一册 4、将电子稿按班打包交上来，每人的电子稿名称按照学号+姓名命名
《基础工程》课程设计 目录 一、概述 (2) 1、工程概况和设计任务 ......................................................................................................... 2 二．方案设计 .. (3) 1.基础类型和尺寸 .................................................................................................................... 3 2.地基持力层 ............................................................................................................................ 3 三、技术设计 .. (6) 1.荷载设计 (6) 2.计算变形系数α ................................................................................................................... 6 3.计算刚度系数1234ρρρρ ..................................................................................................... 6 4.电算求解承台变位..a b β和桩顶内力i i i N H M ................................................................. 7 5．绘制桩身弯矩图，剪力图和桩侧土的横向抗力图 ......................................................... 8 6.桩身配筋计算 ...................................................................................................................... 13 7.桩水平位移检算 .................................................................................................................. 13 8.桩单位转角检算 .................................................................................................................. 14 9.承台结构设计计算 .............................................................................................................. 17 四．施工方案 (19) 1.基础施工方式 ...................................................................................................................... 19 参考资料.. (21)
1 第四章桩基础的设计计算 1．本章的核心及分析方法 本节将介绍考虑桩与桩侧土共同抵抗外荷载作用时桩身的内力计算，从而解决桩的强度问题。重点是桩受横轴向力时的内力计算问题。 桩在横轴向荷载作用下桩身的内力和位移计算，国内外学者提出了许多方法。目前较为普遍的是桩侧土采用文克尔假定，通过求解挠曲微分方程，再结合力的平衡条件，求出桩各部位的内力和位移，该方法称为弹性地基梁法。 以文克尔假定为基础的弹性地基梁法从土力学观点看是不够严密的，但其基本概念明确，方法简单，所得结果一般较安全，在国内外工程界得到广泛应用。我国公路、铁路在桩基础的设计中常用的“m”法、就属此种方法，本节将主要介绍“m”法。 2．学习要求 本章应掌握桩单桩按桩身材料强度确定桩的承载力的方法，“m”法计算单桩内力的各种计算参数的使用方法，多排桩的主要计算参数及其各自的含义。掌握承台计算方法,群桩设计的要点及注意事项,了解桩基设计的一般程序及步骤。本专科生均应能独立完成单排桩和多排桩的课程设计。 第一节单排桩基桩内力和位移计算 一、基本概念 （一）土的弹性抗力及其分布规律 1．土抗力的概念及定义式 （1）概念 桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移及转角，
2 使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力zx σ，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用。土的这种作用力称为土的弹性抗力。 （2）定义式 z zx Cx =σ （4-1） 式中： zx σ——横向土抗力，kN/m 2； C ——地基系数，kN/m 3； z x ——深度Z 处桩的横向位移，m 。 2．影响土抗力的因素 （1）土体性质 （2）桩身刚度 （3）桩的入土深度 （4）桩的截面形状 （5）桩距及荷载等因素 3．地基系数的概念及确定方法 （1）概念 地基系数C 表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需施加的力，单位为kN/m 3或MN/m 3。 （2）确定方法 地基系数大小与地基土的类别、物理力学性质有关。 地基系数C 值是通过对试桩在不同类别土质及不同深度进行实测z x 及zx σ后反算得到。大量的试验表明,地基系数C 值不仅与土的类别及其性质有关，而且也随着深度而变化。由于实测的客观条件和分析方法不尽相同等原因，所采用的C 值随深度的分布规律也各有不同。常采用的地基系数分布规律有图下所示的几种形式，因此也就产生了与之相应的基桩内力和位移的计算方法。
基础工程课程设计 名称：桩基础设计 姓名：文嘉毅 班级：051124 学号：20121002798 指导老师：黄生根
桩基础设计题 高层框架结构（二级建筑）的某柱截面尺寸为1250×850mm ，该柱传递至基础顶面的荷载为：F=9200kN ，M=410kN?m ，H=300kN ，采用6-8根φ800的水下钻孔灌注桩组成柱下独立桩基础，设地面标高为±0.00m，承台底标高控制在-2.00m ，地面以下各土层分布及设计参数见附表，试设计该柱下独立桩基础。 设计计算内容： 1.确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值Q uk； 2.确定桩中心间距及承台平面尺寸； 3.计算复合基桩竖向承载力特征值R a及各桩顶荷载设计值N，验算基桩竖向承载力；计算基桩水平承载力R Ha并验算； 4.确定单桩配筋量； 5.承台设计计算； 湿 重 度 kN/m3
设计内容 一．确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值uk Q 1.确定桩端持力层及桩长 根据设计要求可知，桩的直径d =800mm 。 根据土层分布资料，选择层厚为4.5m 的层⑧粉质粘土为桩端持力层。根据《建筑桩基技术规范》的规定，桩端全断面进入持力层的深度，对粘性土、粉土不宜小于2d 。因此初步确定桩端进入持力层的深度为2m 。则桩长l 为： l =4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+2-2=32.5m 2.计算单桩极限承载力标准值 因为直径800mm 的桩属于大直径桩，所以可根据《建筑桩基技术规范》中的经验公式计算单桩极限承载力标准值uk Q ： pk uk sk pk sik i p si p Q Q Q u q l q A =+=ψ+ψ∑ （1-1） 其中桩的周长u =d π=2.513m ；桩端面积p A =2/4d π=0.503㎡；si ψ、p ψ为别为大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，si ψ=() 1/5 0.8/d =1， p ψ=()1/5 0.8/D =1。 根据所给土层及参数，计算uk Q ： uk Q =2.513×1×[23×(4.3-2)+20×3.8+28×2.8+40×2.3+28×4.4+48 ×3.0+66×2.5+ 58×2.9+60×5.7+52×0.8+60×2]+1×710×0.503=3883.6kN 确定单桩极限承载力标准值uk Q 后，再按下式计算单桩竖向承载力特征值：
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 =?+=∑ [3334.3300(2.5 6.5) 2.7 4.75 2.5 1.48475.425M KN =+?++? +?=∑（）] 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
桥墩桩基础设计计算书 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
基础工程课程设计一．设计题目：00 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，计算跨径，桥面宽13m （10+2×），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，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： （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*=150KN （2）活载 一跨活载反力：N5=，在顺桥向引起的弯矩：M1= kN·m； 两跨活载反力：N6=+8×100kN； （3）水平力 制动力：H1=300kN，对承台顶力矩； 风力：H2= kN，对承台顶力矩 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×。承台平面尺寸：长×宽=7×，厚度初定，承台底标高。拟采用4根钻孔灌注桩，设计直径，成孔直径，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=，荷载组合系数φ=，恒载分项系数γG=，活载分项系数γQ= 6、设计荷载 （1）桩、承台尺寸与材料 承台尺寸：××初步拟定采用四根桩，设计直径1m，成孔直径。桩身及承台
目 录 一、已知技术参数和条件 ................................... 1 1.1、地质与水文资料 ................................... 1 1.2、桩、墩尺寸与材料 ................................. 1 1.3、荷载情况 ......................................... 1 二、任务和要求 ........................................... 2 三、计算 ................................................. 3 3.1、桩长的计算 ....................................... 3 3.2、桩的内力计算 ..................................... 4 3.2.1确定桩的计算宽度b1 ........................... 4 3.2.2计算桩的变形系数 ............................ 4 3.2.3计算墩柱顶外力i i i M Q P 、、及局部冲刷线处桩上外力 00M Q P 、、 (4) 3.2.5局部冲刷线以下深度z 处横向土抗力zx P 计算 ....... 6 3.2.6桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算 ............ 7 3.2.7柱顶纵向水平位移计算 ......................... 9 四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等） 10 致谢 . (10)
桥桥墩桩基础基础设计 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
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31.9m，计算跨径31.5m，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：
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 M1? =； kN 3334.3 N4=，在顺桥向引起弯矩：m 两跨活载反力： N5=5030.04kN+学号×50kN=5030.04+16×50=5930.04kN\ （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 主要材料 承台采用C30混凝土，重度γ=25kN/m3、γ′=15kN/m3(浮容重)。
基础工程 课程设计报告 题目：某多层住宅小区基础工程设计院（系）：土木工程系 专业班级：2013级土木工程1班 学生姓名：**** 学号：13031**** 指导教师：任杰 2016年5月3日至2016年6月7日 课程设计成绩评定表
某建筑工地桩基础工程设计 一、基本设计资料 1.工程概况 某建筑工地，拟建高层建筑小区，地基基础采用桩基础，拟建小区面积长400m，宽300m。建筑物结构传至柱下端的荷载组合为：荷载标准组合，竖向荷载F k=3000KN，弯矩M k=200KN*m，荷载准永久组合，竖向荷载F Q=2000KN，弯矩M k=150KN*m,荷载基本组合，竖向荷载F=4000KN，弯矩M=300KN*m。桩径选择在0.5~1.2m之间取值，承台埋深2m。 2.地勘资料 地基土物理力学指标 根据钻探揭露情况及上述试验统计成果，并结合当地建筑经验，地基土物理力学指标评价见下表，地下水位位于地表以下5m处。 3.主要材料
混凝土：材料自选。 钢筋：主筋用HRB335，其它的自选。 4.计算方法 极限状态设计法（正常使用极限状态设计和承载能力极限状态设计）。 5.设计依据与参考资料 1)《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）； 2)《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） 3)《基础工程》教材； 4)提供的技术资料； 二、选择桩型、桩长 采用直径为800mm、长为1+1+4+1-2+0.2+0.1=5.3m的钻孔灌注桩，混凝土用C30，钢筋主筋采用HRB345，其他HPB300，经查表得fc=14.3N/mm2, ft=1.43N/mm2；fy=fy’=300N/mm2。初选第五层（强风化泥岩）作为持力层，桩端进入持力层不得小于0.2d=0.16m,同时不小于0.2m,所以实际取0.2米；初选承台底面埋深2m，桩顶嵌入承台不宜小于50mm，取0.1m。 三、确定单桩竖向承载力特征值R a 1.根据桩身材料确定，初选配筋率ρ=0.4%，ψc=0.8，计算得
基础工程课程设计二 一、设计题目 本课程设计的题目是“铁路桥墩桩基础设计” 二、设计目的 通过本次课程设计应全面掌握铁路墩台桩基础设计内容与步骤及主要验算内容与方法，了解现行《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5-2005）的有关规定，并初步具备独立进行桩基础设计的能力。三、设计资料 （一）线路及桥梁 1、线路：双线、直线、坡度4‰、线距5m，双块式2无石渣轨道 及双侧1.7m人行道，其重量为44.4kN/m。 2、桥跨：等跨L=31.1m无渣桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长 32.6m，梁端缝0.1m。梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN， 简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距 1.6m。轨底至梁底高度为 3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高 0.173m，梁底至支座铰中心0.09。 3、建筑材料：支撑垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采 用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。 （二）地质资料 墩柱下地层情况及主要物理力学指标如下： 地层号岩层名称标高() m 厚度 ()m 基本 承载力 （kPa） 容重 （kN/m3） 内摩擦 角 （°）
1-1 耕地 36.79～36.29 0.5 60 18 10 1-2 粉砂（中密） 36.29～23.31 12.98 200 19.5 18 1-3 粗砂（中密） 23.31～ 未揭穿 400 20.5 22 地下水位高程为-50m 。 地层分布情况见图1 23.31 粉 砂 粗 砂 比例 1：1000 图1 地质横断面示意图 （三）荷载资料 该墩柱与承台布置详见图2。
课程名称：基础工程 设计题目：铁路桥墩桩基础设计院系：土木工程系 专业：詹天佑班 年级：2009级 姓名：白越 学号：20097025 指导教师： 西南交通大学峨眉校区 2012 年12 月
课程设计任务书 专业詹天佑班姓名白越学号20097025 开题日期：2012年12月1日完成日期：2012 年12月23日 题目铁路桥墩桩基础设计 一、设计的目的 通过本次课程设计应全面掌握铁路墩台桩基础设计内容与步骤及主要验算内容与方法，了解现行《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5-2005）的有关规定，并初步具备独立进行桩基础设计的能力 二、设计的内容及要求 1、选定桩的类型、施工方法、桩与承台的连接方式，设计满足工程要求的桩基础 2、检算项目 （1）单桩承载力（双线、纵向、二孔重载）； （2）群桩承载力（双线、纵向、二孔重载）； （3）单桩桩身内力（双线、纵向、一孔重载）； （4）承台抗弯（双线、纵向、二孔重载）； （5）桩对承台冲切（双线、纵向、二孔重载）； （6）承台抗剪（双线、纵向、二孔重载）。 3、设计成果 （1）设计说明书； （2）设计计算书； （3）桩的平面及横断面布置图三、 指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
一、设计资料 1、 线路：双线、直线、坡度4‰、线距5m ，双块式2无石渣轨道及双侧1.7m 人行道，其重量为44.4kN/m 。 2、 桥跨： 等跨L=31.1m 无渣桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m ，梁端缝0.1m 。梁高3m ，梁宽13.4m ，每孔梁重8530kN ，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m ，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m 。轨底至梁底高度为3.7m ，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m ，梁底至支座铰中心0.09。 3、建筑材料：支撑垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C25混凝土。 4、地质与水文资料 墩柱下地层情况及主要物理力学指标如下： 地层号 岩层名称 标 高()m 厚度 ()m 承载力 （kPa ） 容重 （kN/m 3 ） 内摩擦角 （°） 1-1 耕地 36.79～36.29 0.5 60 18 10 1-2 粉砂（中密） 36.29～23.31 12.98 200 19.5 18 1-3 粗砂（中密） 23.31～ 未揭穿 400 20.5 22 地下水位高程为-50m 。 5、标高：承台底+33.31m 。 6、桥墩尺寸：如下图（单位：cm) 7 、
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
一设计题目 高层框架结构( 二级建筑) 的某柱截面尺寸为1000×800mm , 该柱传递至基础顶面的荷载为: F=9000kN , M=380kN?m , H=320kN , 采用6-8根φ600-φ800的水下钻孔灌注桩组成柱下独立桩基础, 设地面标高为±0.00m, 承台底标高控制在-1.70m , 地面以下各土层分布及设计参数见附表, 试设计该柱下独立桩基础。 设计计算内容: 1.确定桩端持力层, 计算单桩极限承载力标准值Q uk; 2.确定桩中心间距及承台平面尺寸; 3.计算复合基桩竖向承载力特征值R a及各桩顶荷载设计值N, 验算基桩竖向承载力; 计算基桩水平承载力R Ha并验算; 4.确定单桩配筋量; 5.承台设计计算; 6.绘制桩基结构图。
二 设计内容 一、.确定持力层 根据地质条件, 以层⑧粉质粘土为桩支持力层。采用φ700的水下钻孔灌注桩。对于黏土, 桩端全截面进入持力层的深度不宜小于2d=1.6m.取桩尖进入持力层厚度 2.2m,桩长33m,承台底面埋深1.7m 。 二、计算单桩极限承载力标准值Q uk 由《建筑桩基础技术规范JGJ94- 》式 5.3.5 uk sk pk sik i pk =Q =u q l q P Q Q A ++∑ 进行试算, 桩周长 0.80.5u m π== 桩横截面积 2 2 0.80.54p mm A π==
计算得: 2.5[23(4.3 1.7)20 3.828 2.840 2.348 3.0 uk Q =??-+?+?+?+? 66 2.558 2.9_60 5.7520.8 2.260]0.5700?+?+?+?+?+? =3555.5+350 =3905.5KN 三、 确定桩中心间距及承台平面尺寸 由《建筑桩基础技术规范JGJ94- 》表3.3.3-1知桩的最小中心间距为3.0d=2.4m 。先取桩数为6, 由于柱下桩基, 等距离排列, 桩在平面采用行列式布置, 中心间距3~4(3~4)0.8 2.4~3.2a d m S ≥=?=。边桩中心至承台边的距离为1d=0.8m 。此时承台边缘至桩边缘的距离为400mm,符合规范要求( 承台宽度不宜小于500mm,承台边缘距边桩中心的距离不应小于桩的直径, 且边缘挑出部分不应小于150mm) .承台平面尺寸为8.0 4.8m m ?.具体承台桩位布置如下: 承台桩位布置图( 单位:cm)
下穿铁路工程中桩板结构的设计和应用 【摘要】铁路工程下穿客运专线，采用桩板结构通过下穿区域，防止新建铁路荷载对既有铁路桥墩造成影响。桩板结构形式灵活，结果计算复杂，介绍和探讨桩板结构的设计和计算方法，为桩板结构提供了设计参考和实践经验。 1、工程概况 某新建国铁I级单线以浅挖路堑下穿既有秦沈客运铁路专线的桥梁工程，既有桥梁为明挖基础，埋深较浅。新建铁路距既有铁路桥梁基础较近，中心线距既有铁路基础2.17m。为防止新建铁路荷载对既有铁路桥墩造成影响，本处设置桩板结构通过下穿区域，并沿线路纵向在桩板结构两侧设置素混凝土过渡段，减少不均匀沉降。 2、桩板结构的设计 2.1结构选型 桩板结构是一种较为灵活的结构，分为桩基与承台板直接刚性连接的独立墩柱式；桩基与托梁刚性连接，托梁连接横向桩基，其上再与承台板相连，承台板与托梁固接或铰接的托梁式桩板结构；还有独立墩柱式和托梁式组合的复合式桩板结构。 本工程顶部为既有桥梁工程，净空受限，宜将道碴和轨道结构直接作用于承台板上，沿线路纵向单排布置桩基，四跨一联，中间跨桩与承台板间不设托梁，直接刚性连接，两端边跨端部设置托梁，桩与托梁刚性连接，板与托梁搭接，采用复合式桩板结构。标准承载板长18m，厚1.0m，宽3.9m，桩纵向跨距4.5m，
承载板底采用钢筋混凝土灌注桩。每联布置5根C40钢筋混凝土钻孔桩，桩径1.25m。根据地质情况，桩基嵌入基底强风化岩层中。 2.2结构计算 2.2.1设计荷载 作用在桩板结构上的荷载分为恒载、活载、附加力和特殊力。恒载主要为结构构件及轨道结构自重、混凝土收缩及徐变影响。本工程承载板埋深浅，需要考虑列车活载作用较多，如列车竖向静活载、列车竖向动力作用、横向摇摆力、离心力。作用在结构上的附加力主要为制动力和牵引力。结构在实际使用过程中，各种荷载并非同时作用于结构上，应按荷载可能出现的最不利组合情况进行计算。荷载计算参考《铁路桥涵设计基本规范》进行计算。 2.2.2计算方法 桩板结构为超静定结构，结构形式较为复杂，计算时以下假设为基础：（1）结构各构件本身轴力方向为刚体，忽略构件轴向变形以及剪切变形对内力的影响。（2）列车活载重复作用下时，承台板与板底土体完全脱离，不考虑土体对承台板的支撑作用。（3）土体为地基系数随深度增长的弹性变形介质。 计算过程中，将桩板结构简化为平面桁架结构，将桩板结构的纵横向分开考虑，承台板当做梁考虑，不考虑扭矩影响。采用地基系数法来考虑桩土相互作用。本工程利用Midas Civil建立桩板结构模型进行有限元分析计算，结构模型如图3：由Midas Civil模拟结果见表1：
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。
基础工程 课程设计 题目:铁路桥墩桩基础设计指导教师:郑国勇 姓名: 专业: 学号:
2014年9月28日 基础工程课程设计任务书 ——铁路桥墩桩基础设计一．设计资料 1. 线路：双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道及双侧1.7m 宽人行道，其重量为44.4kN/m。 2. 桥跨：等跨L=31.1m无碴桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m；梁高3m，梁宽1 3.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09m。 3. 建筑材料：支承垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C30混凝土。 4. 地质及地下水位情况： 土层平均重度γ＝20kN/m3，土层平均内摩擦角? =28°。地下水位标高：＋30.5。 5. 标高：梁顶标高+53.483m，墩底＋35.81。 6. 风力：w＝800Pa (桥上有车)。 7. 桥墩尺寸：如图1。 二．设计荷载
1. 承台底外力合计： 双线、纵向、二孔重载： N=18629.07kN，H=341.5kN，M= 4671.75kN·m 双线、纵向、一孔重载： N=17534.94kN，H=341.5kN，M=4762.57kN·m 2. 墩顶外力： 双线、纵向、一孔重载： H=253.44 kN，M ＝893.16 kN·m。 三．设计要求 1. 选定桩的类型和施工方法，确定桩的材料、桩长、桩数及桩的排列。 2. 检算下列项目 (1) 单桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）； (2) 群桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）； (3) 墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）； (4) 桩身截面配筋计算（双线、纵向、一孔重载）； (5) 桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载）。 3. 设计成果： (1) 设计说明书和计算书一份 (2) 设计图(计算机绘图) 一张 四．附加说明 1. 如布桩需要，可变更图1中承台尺寸； 2. 任务书中荷载系按图1尺寸进行计算的结果，如承台尺寸变更，应对其竖向荷载进行相应调整。
基础工程课程设计 说明书 二零一三年六月 土木工程
某框架结构条形基础设计计算书 一、工程概况 威海近郊五层两跨钢筋混凝土框架结构（相当于七层以上民用建筑），车间有三排柱，柱截面尺寸为400×600mm2，平面图如图1。作用在基础顶面的荷载特征值如表1，弯矩作用于跨度方向。室内外高差0.30m。 图1混凝土框架结构平面图 表1 荷载效应特征值 二、地质资料 1.综合地质柱状图如表2，地下水位在细砂层底，标准冻深为2m； 2.冻胀类别为冻胀。
表2 综合地质柱状图 三、设计要求 1.设计柱下钢筋混凝土条形基础； 2.计算该条形基础相邻两柱的沉降差； 3.绘制基础平面图（局部），基础剖面图，配筋图。 四、设计步骤 1.考虑冻胀因素影响确定基础埋深； 2.持力层承载力特征值修正； 3.计算基础底面尺寸，确定基础构造高度； 4.计算条形基础相邻两柱的沉降差； 5.按倒梁法计算梁纵向内力，并进行结构设计； 6.计算基础的横向配筋及翼缘高度； 7.绘制施工图。
五、工作量 1. 设计柱下钢筋混凝土条形基础； 2. 计算该条形基础相邻两柱的沉降差； 3. 完成课程设计计算说明书一份； 4. 完成铅笔绘制2号施工图一张； 5. 配合教师安排进行答辩。 六、内力计算 (一) 确定基础埋深 根据地质资料进入土层1.2m 为粘土层，其基本承载力特征值为147kPa ak f =,可知其为最优持力层，基础进入持力层大于30cm 。又有考虑冻胀因素的影响，根据规范可知，其设计冻深d z 应按下式计算：0 2.0 1.00.90.95 1.71m ...zs zw ze d z z ψψψ=???==，基础 埋深应在设计冻深以下，据此可初步确定基础埋深为2.3m 。根据基础埋深 2.3m>0.5m d =需进行持力层承载力特征值的深度修正，持力层为黄褐色粘性土层。液性指数 2618 0.50.853418 p L L p w w I w w --= = =<--，又0.70.85 e =<，查表可得，承载力修正系数0.3, 1.6b d ηη==，基础底面以上土的加权平均重度m γ= 317 1.2190.8 17.8kN/m 2.0 ?+?=， 条形基础的基础埋深一般自室内底面算起，室内外高差为0.3m ，取 2.30.3 2.6m d =+=， 则可得修正值为：(0.5)147 1.617.8(2.60.5)206.81kPa a ak d m f f d ηγ=+-=+??-=。 (二) 确定基础梁的高度、长度和外伸尺寸 根据规范要求，柱下条形基础梁的高度应该取为柱距的1/81/4倍 ，又有此处柱距取为6500mm ，故可得到基础梁的高度(1/81/4)6200(7751550)mm h =?=，取 1500mm h =，即为 1.5m h =。根据构造要求，条形基础端部外伸长度应为边跨跨距的1/41/3倍，故考虑到柱端存在弯矩及其方向，可以得到基础端部左侧延伸 1(1/4 1/3)(1/41/3)6200(1550 2067)m m l l ==?=，取1 2.0m l =。计算简图如图 2所示：