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修正系数入，按,桩端为透水性土选用，d4=4〜20,X=
0.70[力为桩端土的承载力根本容许值，第三层土[力50]=370kPa为承载力容许值随深度的修正系数，中密中砂取幺J J63=
4.0修为桩端至一般冲刷线各土层的加权平均重度，当持力层为透水性土7时，水中局部土层取浮重度近似取号土的浮重度#3为为桩端的埋置深度，对有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算8%=A+
3.2=-x
4.08x[50x2+60x/z-2]+
1.33x
0.8x
0.7x[370+4x
9.66x/z+
3.2-3]=
240.54+
151.1871[kN当双跨，常水位时，由乂=力[此]得求得h=
13.68m当单跨，常水位时，由乂=力[居]得求得/z=
16.98/n桩总长L=l+h=
6.5+1取机，即局部冲刷线以下桩
6.98=
23.48m,L=250长为桩底标/z=
19.7m,rWj
107.0mo此时桩端处的承载力容许值为由上式验算，可知桩的轴向承载力满足要求单桩桩顶所受外荷载计算
3.
3.桩的各参数确定1地基系数的比例系数11m假设为弹性桩，局部冲刷线以下选取值的计算深度垢为m桩间净距L0=
2.5—l=
1.5m构件局部冲刷线以下的计算深度幻=21+D=4m在深度内有两层土时，应将两层土的比例系数换算成一个值，作为整个深度hm m的值m⑵桩的计算宽度历n=2,故c=
0.6%=3xd+l=6由于L=
2.5—d=
1.5mO.6h=
3.6m,oI、I,1—C八/1一0・
61.5八cr所以左=C+---------^=
0.6+---------X——=
0.
970.6/z
0.660当时，要求满足b2d,nbB+ldNLOm].）桩的抗弯刚度口，受弯构件[
3、桩的变形系数2按弹性桩计算%=
8.
692.5,、单位“力〃作用局部冲刷线处，桩在该处变位魁、艰=咽、邓）3
（1）式中系数Kh当桩底置于非岩石类土上，且ah》
2.5,令Kh=O°⑵式中系数
4、Bi、Ci、Di值，根据方=a/z=
3.35查表确定，当c/z
4.0时,按方=查表确定a/z=
4.0o
4.单位“力〃作用桩顶时，桩顶变位计算与“、5MH=B HM、5MM.桩顶发生单位变位时，桩顶产生内力计算（单桩桩顶刚度系数）5
①、计算pi条件=
0.5,Lo=L5m,h=
19.7m,E=32xl06kPa,hEA=
2.512xl07kN且C=m h=2OOOOx
19.7=
3.94x105kN/m3o o
39.33Do=d+2Ltan（（p/4）=
1.0+2x
18.5x tan---=
6.95m4m,那么A x（4/2）2=
12.566m2,故（）p=3——---------—=------------；--------=
0.16xl06kN-mx――s1的[义2/o+
5.3+
0.
519.7_______1______EA+Q
40.79x
3.2x106+394000x
12.566
②、计算夕夕230桩底土受压面积.承台发生单位变位时，所有桩顶对承台作用反力之和
6.承台变位计算为、、0o7内力按承载能力极限状态下作用效应根本组合计算，除汽车荷载效应外，还考虑人群荷载、汽车制动力、风荷载的可变效应将汽车荷载作为最大的可变作用，即,任一桩顶分配的作用效应组合设计值表82承台底部中心荷载承台变位桩顶分配荷载荷载形式N HM b0a0po NimaxNimin HiMi双跨布载，高水位
9312.
89176.
32589.
680.
0078950.
0015790.
00045312630.
21001.26-
35.
367276.368短单跨布载，高水位
7566.
69158.
262106.
970.
0064480.
0015790.
00100812689.
07321.08-
131.
579963.257期效应组合双跨布载，常水位
14623.
89245.
261103.
260.
012380.
0032980.
0007921025.
6815730.68-
51.
0578398.357单跨布载，常水位
11260.
41251.
333209.
840.
013020.
0032980.
00134521985.
3513980.48-
146.
3891010.258双跨布载，高水位
10987.
26149.
682536.
270.
009210.
0009670.
0008621598.
6311258.37-
121.
699868.654单跨布载，高水位
9835.
60149.
682538.
260.
008210.
0009670.
00086714598.
579763.25-
122.
415858.388根本组合双跨布载，常水位
19012.
25217.
3631000.
013020.
0020760.
00110326021.
182001.35-
128.
987979.587单跨布载，常水位
17835.
98217.
363124.
050.
013980.
0020760.
00110824256.
361864.32-
132.
268967.354N HM NOmaxNOmin HOMO XODO短组期双跨布载，高
9312.
89176.
32589.
6812402.
6810109.22-
36.
482438.44826-
0.
016470.001987合效水位应单跨布载，高
7566.
69158.
262106.
9712496.
627389.093-
132.
57793.98107-
0.
060220.007678水位双跨布载，常
14623.
89245.
261103.
2621060.
2817057.93-
50.
942664.91198-
0.
022910.002662水位单跨布载，常
11260.
41251.
333209.
8421154.
2214337.8-
147.
037120.4448-
0.
066660.008353水位根本双跨布载，高
10987.
26149.
682536.
2715887.
0411543.06-
122.
61681.88027-
0.
055740.007151组水位合单跨布载，高
9835.
60149.
682538.
2614347.
189976.459-
123.
5382.40802-
0.
056150.007205水位双跨布载，常
19012.
25217.
36310025803.
7420237.18-
135.
335101.2057-
0.
061430.007785水位单跨布载，常水
17835.
98217.
363124.
0524263.
892414.450779-
136.
249101.7335-
0.
061850.007839位校核承台底部中心荷载局部冲刷线处的内力和位移荷载形式.校核:各桩顶所分配的力总和是否等于承台底面所受力
910.计算局部冲刷线上的外力N、儿、M.局部冲刷线处桩柱变位计算，表
113.局部冲刷线以下深度处桩身各截面内力、计算〔根本组合）12z MzQz表局部冲刷线以下深度桩身各截面内力4Mzrz ZA3B3C3D3单跨，高水位双跨，高水位双跨，常水位单跨，常水位
0.
20.507614-
0.00133-
0.
000130.
999990.
2000031.
8701155.
7914936.
0152582.
819970.
41.015228-
0.01067-
0.
002130.
999740.
399989.
3834365.
9744741.
4012697.
988370.
61.522843-
0.03600-
0.
010800.
998060.
599749.
57083973.
7683845.
40977109.
6030.
82.030457-
0.08532-
0.
034120.
991810.
798549.
50700578.
6418947.
7424116.
873312.538071-
0.16652-
0.
083290.
975010.
994459.
19041780.
4521448.
32717119.
58621.
23.045685-
0.28737-
0.
172600.
937831.
183428.
64336879.
3244647.
24662117.
92761.
43.553299-
0.45515-
0.
319330.
865731.
358217.
90738875.
6137644.
71438112.
42511.
64.060914-
0.67629-
0.
543480.
738591.
506957.
03407869.
8118141.
02093103.
80991.
84.568528-
0.95564-
0.
867150.
529971.
611626.
07764362.
4749636.
4908892.
9093225.076142-
1.29535-
1.
313610.
206761.
646285.
09206654.
1849431.
4610880.
58862.
25.583756-
1.69334-
1.90567-
0.
270871.
575384.
12592245.
4949226.
2491967.
67062.
46.091371-
2.14117-
2.66329-
0.
948851.
352013.
22033236.
899621.
1370554.
891322.
66.598985-
2.62126-
3.59987-
1.
877340.
916792.
40708828.
8099216.
3566442.
862232.
87.106599-
3.10341-
4.71748-
3.
107910.
197291.
71017621.
5687312.
0993232.
0935837.614213-
3.54058-
5.99979-
4.68788-
0.
891261.
14561515.
428798.
50509222.
961623.
58.883249-
3.91921-
9.54367-
10.3404-
5.
854020.
3458455.
8357842.
9240178.690773当桩的入土深度力之时，二深度以下桩身截面作用效应可忽略不计4/2=4/」,一其轴向力设计值’11I i
11.^5oN（产
2414.94+
1.2x（
19.9x
2.4-
9.53x
1.33x
2.4-
0.5x
4.08x
53.33x
2.4）=
2121.94如范围内有两层土，桩身实际最大弯矩可按下式进行修正/7m按偏心受压构件进行配筋设计根据和按偏心受压构件进行配筋计算Mmax=U
9.80KN N1=
2121.94A
1.N采用混凝土，二级钢筋C30f=
13.8MPat=280MPau计算偏心增大系数为长细比幽〉应考虑纵向弯曲对偏心距的影响取d2=2=
12.6815,1400r-加那么截面有效高度％=〃+《=
0.9r=
0.9x650=585n,650+585=1235mms里口么,平（）=
1.33x
56.45=
75.08mm计算受压区高度系数试算，当时，计算纵向力线与设计值相近这时得到的夕为负值4=
0.2X表5纵向力计算表4PA BC DNu
0.
20.
32440.2628-
1.
52961.4216-
0.
0076338956600.
210.
34810.2787-
1.
46761.4623-
0.
0079140730520.
220.
37230.2945-
1.
40741.5004-
0.
0081942510980.
230.
39690.3103-
1.
34861.5361-
0.
0084744295790.
240.
42190.3259-
1.
29111.5697-
0.
0087546075240.
250.
44730.3413-
1.
23481.6012-
0.
0090147852830.
260.
47310.3566-
1.
17961.6307-
0.
0092849635000.
270.
49920.3717-
1.
12541.6584-
0.009545141059由于规定的最小配筋率夕=故采用夕=计算min5,
0.005现选用20根公称直径为22的二级钢筋，A,=7602加钢筋布置图如下，Q45/加;纵向钢2筋的净距为满足规定的净距不应小于且不应大于的要求，按照构造要
200.0mm,50mm350mm求箍筋直径取间距取10mm,200mm验算
3.
4.单桩轴向承载力验算［短期效应组合］1由上式验算，可知桩的轴向承载力满足要求.墩台顶水平位移2应丫两足关系/=+例+3£7+2EI墩台水平位移见表6表6墩台水平位移见表荷载形式N IIMA双跨布载，高水位
8514.
61182.
4862620.
8150.016851单跨布载，高水位
7459.
23182.
4862724.
4150.017309长期组合双跨布载，常水位
15117.
59256.
2343129.
8230.022116单跨布载，常水位
14061.
91256.
2343140.
1830.022201,桩端最大压应力验算3桩端土为非岩石类土，且九=根据公桥基规，可不验算桩端土a0394X18=7,0923,5,压应力群桩根底承载力.桩底持力层验算4本设计中采用根基桩组成的群桩根底，因此可不验算群桩桩端平面处的承载力
8.软弱下卧层验算5持力层下无软弱下卧层，可不进行此项验算目录
3.420
一、哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名院〔系）专业班号任务起至日期年月日至年月日课程设计题目某公路桥20231126202311303号桥墩的根底与地基设计工程概况本设计对象为某级公路干线上的桥梁，该桥由跨预应力钢筋混凝土梁组成，桥墩为混凝土I530m实体桥墩，该桥位于直线平坡段上，与河流正交，该地区无流冰及地震，该河道不通航该桥梁的上部结构及桥墩局部设计已经完成，本课程设计的任务是完成号桥墩根底与地基的设计与检算墩帽尺寸8简图及墩身坡度见图1墩帽宽B=
3.2m；墩帽长b=
8.7m；墩帽厚d=
0.52m墩身坡l:m=l:20,墩帽顶面标高
145.32mo工程地质和水文地质表土的物理力学性质表1饱和容重土的相对密度土层土层顶面标土层厚土的名称编号高m度m状态Dr细砂中密#
1130.
03.
519.
530.35粉砂中密#
7126.
54.
519.
010.52中砂中密#
3122.
019.
660.40续表土的物理力学性质表2m土层编土的内摩擦角粘聚力C根本允许承载力侧摩阻力标准号名称\fa6\kPa值qik kPa9kPa kN/m4细砂#140°1500027050粉砂#733°1600019050中砂/#3452000037060水文情况高水位
142.0/施工水位
132.0/常水位
132.0%一般冲刷深度河底以下L60m局部冲刷深度河底以下5・30加荷载情况上部结构为血预应力钢筋混凝土梁，桥面净宽义小，设计汽车荷载为公路307%+
20.75I级，人群荷载标准值为攵因桥墩为实体墩故不计冲击力，同时因为线路为直线也不计离
3.0N//心力以顺桥向计算为主，计得至墩台顶的各作用标准值见表3表墩台顶各作用标准值3荷载情况PlkN H/kN M/kN-m结构重力（两跨）
2700.
00.
00.0汽车双列双孔
1302.
00.
0336.0人群双孔
135.
00.
00.0汽车双列单孔
987.
00.
0493.5人群单孔
67.
50.
033.8单孔制动力
0.
0165.
00.0风压强度125kPa设计要求综合分析设计资料，对三种常用的桥梁根底类型〔刚性扩大根底、桩根底和沉井根底）的
1.技术合理性进行比拟（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的根底方案对选定的根底方案进行详细设计
2..将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图3
二、地基和根底的方案比拟根底类型方案比拟浅根底浅根底一般埋深较浅，且根底侧面土体的横向抗力很小而可以忽略不计，对浅层土质的要求较高然而在本设计资料中，浅层土体承载力较低故不适用低承台桩基稳定性好，但在水中施工难度大，适用于季节性河低承台桩基流或冲刷深度较小的河流，有利于提高根底的稳定性高承台桩基适用于常年有水，水位较高，冲刷深度大且施工时不易排水的河流，施工较低承台桩基方便，然而在稳定性方面高承台桩基不如低承台桩基由于该河道不通航，无流冰故此处比拟选择高承台桩基深井适用于地基深层土的承载力大，而上部土层比拟软，易于开挖的地层但由于沉井在下沉过程中，在穿过地下水位以下沉井的细、粉砂层时，大量砂土涌入井内，使沉井倾斜，对沉井的施工造成困难对于本铁路桥梁根底而言，沉井根底施工不易，性价比过低故不适用
三、高承台桩基的设计与计算桩基的设计
3.1一承台尺寸确实定承台底面的标高
1.对于高承台桩基，为了节省坊工或便于施工，可将底面标高放于施工水位以上故此处，将承台底面的标高放于施工水位上承台高度确实定选用混凝土，厚度选用
2.C
302.0m承台板的厚度不宜小于混凝土强度等级不得低于
1.5m,C25承台平面尺寸确实定承台长为宽为
3.
10.5m,
5.0m墩帽顶面标高为
145.32m墩帽的长为宽为墩身坡为
8.7m,
3.2m,1:20承台底面标高为承台厚度为即承台顶面标高为
132.0m,
2.0m
134.0m墩身高度为
145.32-
0.52-134=
10.8m由此可计算得出，墩身底面长度为宽度为
8.5+
210.8/20=
9.58m,
4.08m考虑到材料刚性角要求，选取墩底加襟边〈应选取承台长为宽为c2xtan45=
210.5m,
5.0m
（二）作用在承台底面重心处的荷载设计主力包括恒载（包括浮力）、活载、冲击力和离心力，因为桥墩为实体故不计冲击力，同时当线路
1.为直线也不计离心力
①垂直静载（结构重力+墩帽重+墩身重+承台重+承台台阶上土重）⑴结构重力2700kN（）墩帽重
2333.32RN墩帽重=dy-[，（b-2x2）+—]21⑶墩身重
7287.01kN墩身体积V=；（A+A2+jAA2）其中，墩身顶部面积公+（b「6K墩身底部面积=；公;-心）心4+M1Q Q____________________故墩身体积V=—（
23.57+
35.51+V
23.57x
35.51）=
316.83m3墩身重=V・7=
316.83X23=
7287.01ZN）承台重[42625kN承台体积V=
10.5x5x2=1050承台重=V・7=105x25=2625kN〕承台台阶上士重150因承台底面标高处于施工水位上，承台台阶上没有土层覆盖，故承台台阶上土重为
②浮力常水位时承台处于水位线以上故浮力b=0高水位时F=
3340.56kN承台和局部墩身处于水位线以下对于承台V=
10.5x5x2=105m3片=g・V=
9.8x105=1029kN对于墩身其中，H=8m,V=—A Q_故v=
32.125+
26.92+
732.125x
26.92=
235.87m3综上,b=6+6=1029+
2311.56=
3340.56kN
③活荷载一孔活载:车辆人群
987.0kN,
67.5kN二孔活载车辆人群
1302.0kN,135kN附加力
2.
①制动力165kN
②风力忽略横向风力，只考虑纵向风力从不利荷载考虑，包括常水位和高水位时的风荷载风压强度为墩帽P]L25kPa=
8.7x
0.52xL25=
5.655kN，M=
5.655x
0.26+
12.8=
73.854kN-m墩身常水位时整个墩身皆位于水平面以上，此时o7-f2+958A=-——■__xl
0.8=
97.63m2P=
97.63x
1.25=
122.03kN2M m=
122.03x
7.4=
903.02^-9Q高水位时p3=—x
3.5+
3.78x
1.25=
12.74kN承台风力p=2x5xl.25=
12.5kN M=
12.5xl=
12.5kN・m、作用力系表考虑主力和纵向的附加力承台底面重心处荷载组合计算表3表承台底面重心处荷载组合计算表1双跨布载，高水位双跨布载，常水位单跨布载，高水位单跨布载，常水位荷载类型N H力臂M NH力臂M NH力臂M NH力臂M上部结构重力2700270013501350墩帽自重
333.
32333.
32333.
32333.32墩身自重
7287.
017287.
017287.
017287.01承台自重2625262526252625水浮力-
3340.560000-
3340.560000汽车荷载
1302302.
41302423.
2987302.
4987423.2人群荷载
13513567.
525.
967.
525.9制动力
16513.
722263.
816513.
722263.
816513.
722263.
816513.
722263.8墩帽
5.
6513.
0673.
795.
6513.
0673.
795.
6513.
0673.
795.
6513.
0673.79风荷载墩身
12.
7412.
9145.
24122.
038.
71061.
6612.
7412.
9145.
24122.
038.
71061.66承台
12.
5112.
512.
5112.5期N
9312.
8914623.
89756.
6911260.41应合H
176.
32245.
26158.
26251.33短效组M
589.
681103.
262106.
973209.84桩的设计
3.
2、桩材选择根据本工程的特点，选择钢筋混凝土钻孔灌注桩
1、桩径初步选定桩径为成孔桩径
21.0m,
1.05mo、桩长和桩数的估算3根据构造措施，钻孔中径不小于边桩外侧距承台边缘的距离不
2.50m,小于倍桩径设置根桩，行列式排列，布置图如下
0.58该地基土由三层土组成，根据公路基规中确定单桩轴向受压承载力容许值的经验公式初步反算桩长设该灌注桩局部冲刷线以下的桩长为良好地基，那么由轴向受压承载力要求得为一根桩受到全部竖向荷载，桩身自重与置换土重〔当自重计入浮力时，置换M土重也计入浮力的差值作为荷载考虑采用正常使用极限状态的短期效应组合，各系数取值如下桩身混凝土重度y=25kN/m3每米桩重考虑浮力〕—儿=9=xLC2x25—10=
11.78%N/m上层土的有效重度为/=
19.53-10=
9.53KN/m3中层土的有效重度为/=1901-10=901KN/m3底层土的有效重度为/=
19.66-10=
9.66KN/m3桩身截面积为A=—d2=—x
1.02=
0.79m244桩的自由长度/°=桩顶标高-局部冲刷线标高=132-
125.5=
6.5m桩数8当两跨布载，常水位时当单跨布载，常水位时加为单桩轴向受压容许承载力的抗力系数，按公桥规基表选用因计算使
5.
3.7用阶段，短期效应组合，荷载仅包括结构自重、汽车和人群荷载，所以,力=1[R]为摩擦桩一钻孔灌注桩的单桩轴向受压承载力容许值a桩的设计直径采用旋转钻施工，\d-那么d=
1.0m,5cm,桩周长1w=^xl.0=
3.14m2桩端面积A=—d2=—x
1.30=
0.79m244清底系数3m=
0.80。
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