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=38209kN·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，γ=19.8kN/m3，m=10000kN/m4,土层Ⅱ：=70kpa,=500kpa,γ=21.8KN/m3m=20000kN/m41.5设计参数承台及基桩材料重度γ=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18m×13m×3.5m。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2.5×1.8=4.5m）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》（JTGD63—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Nh=[Ra]=12u∑i=1nqikli+Apm0λ{[fa0]+k2γ2(12.5+L2−3)}桩径为1.8m，桩周长u=π×1.8=5.655m，Ap=π×1.824=2.545m，q1=55kPa,q2=70kPaλ=0.85,m0=0.8,k2=6,[fa0]=500kPa,γ2近似取两层土的平均容重就（即γ2=19.8+21.82=20.8)所以得：[Ra]=12×5.655×(55×12.5+70L2)+2.545×0.85×0.8×[500+6×20.8×（9.5+L2)]=4861+414L2承台底面中心处的荷载为：N=Nz+G承台=74958+18×13×3.5×25=95433KNH=Hx=2895KNM=My+Hx×3.5=48342KN⋅m桩底所受的竖向荷载为：Nh=Nz+G承台12+π×1.824×(25−20.8)×(12.5+L2)=8087+10.7L2由Nh=[Ra]得：8087+10.7L2=4861+414L2解得L2=8m那么h=12.5+L2=20.5m现拟定桩长为21m，即L2=8.5m。由上式计算可知当h=21m时，[Ra]=8380KN>Nh=8177.1KN，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b1b1=k⋅kf⋅(d+1)已知，kf=0.9，d=1.8m，L1=3.2m，h1=3(d+1)=3×2.8=8.4m，n=3，b2=0.5mk=b2+1−b20.6×L1h1=0.5+1−0.50.6×3.28.4=0.817所以b1=0.817×0.9×2.8=2.06m2.4.2桩的变形系数αα=5√mb1EI,m=10000kN/m4E=0.8Ec=0.8×2.8×107kN/m3,I=πd464=0.515m4所以α=5√10000×2.060.8×2.8×107×0.515=0.282(m−1)桩的长度h为21m，那么h=αh=0.282×21=5.922>2.5，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ρPP、ρHH、ρMH、ρMM值计算ρPP=1l0+ξhAE+1C0A0l0=0m,h=21m,ξ=12,A=πd44=2.545m2,C0=m0h=20000×21=420000kN/m3取A0=π4S2=π4×52=19.6m2ρPP=112×212.545×0.8×2.8×107+1420000×19.6=3271589.303=0.284EI已知：h=αh=0.282×21=5.922(¿4),取用4。l0=αl0=088查附表17、附表18、附表19得：xQ=1.06423,xM=0.98545,ϕM=1.48375，那么：ρHH=α3EIxQ=0.2823×1.06423EI=0.0239EIρMH=...
