1、橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)目錄第一章概述2第一節(jié)工程概況和設(shè)計(jì)任務(wù)2第二節(jié)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料7第三節(jié)設(shè)計(jì)依據(jù)8第二章方案設(shè)計(jì)9第一節(jié)地基持力層的選擇9第二節(jié)荷載計(jì)算9第三節(jié)基礎(chǔ)類型的比選16第四節(jié)基礎(chǔ)尺寸的擬定17第三章技術(shù)設(shè)計(jì)19第一節(jié)樁基礎(chǔ)的平面分析19第二節(jié)橫向荷載下單樁的內(nèi)力和位移計(jì)算23第三節(jié)樁身截面配筋26第三節(jié)單樁軸向承載力檢算28第四節(jié)墩臺(tái)頂?shù)乃轿灰茩z算29第五節(jié)群樁基礎(chǔ)的承載力和位移檢算30第六節(jié)單樁基底最大豎向應(yīng)力及側(cè)面土抗力檢算30第四章初步組織施工設(shè)計(jì)32第一節(jié)基礎(chǔ)的施工工藝流程32第二節(jié)主要施工機(jī)具35第三節(jié)主要工程數(shù)量和材料用量36第四節(jié)保證施工質(zhì)量的措施37第一章

2、 概述第一節(jié)工程概況和設(shè)計(jì)任務(wù)1 工程名稱某I級(jí)鐵路干線上的特大橋（單線）。2 橋跨及附屬結(jié)構(gòu)橋跨由38孔32m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁【圖號(hào)：專橋（01）2051】組成，該梁全長(zhǎng)32.6m，梁高2.65m，跨中腹板厚度0.18m，下翼緣梁端寬0.88m，上翼緣寬1.92m，為分片式T梁，兩片梁腹板中心距為2.0m，橋梁跨中縱斷面示意如圖11所示。每孔梁的理論重量為2276 kN，梁上設(shè)雙側(cè)人行道，其重量與線路上部建筑重量為35.5kN/m。梁縫10cm，橋墩支承墊石頂面高程1178.12m，軌底高程1181.25m，全橋總布置見圖12。 圖11橋梁跨中縱斷面示意圖圖12全橋總布置圖3 支座及墩臺(tái)

3、橋墩采用圓端形橋墩【圖號(hào)：叁橋（2005）4203】和空心橋墩【圖號(hào)：叁橋（2005）4205】2種，其中1#6#、33#37#采用圓端形橋墩，7#32#采用空心橋墩。圓端形橋墩支承墊石采用C40鋼筋混凝土，頂帽采用C30鋼筋混凝土，墩身采用C30混凝土，圓端形橋墩構(gòu)造圖見圖13。空心橋墩支承墊石采用C40鋼筋混凝土，頂帽采用C30鋼筋混凝土，墩身采用C30混凝土，空心橋墩構(gòu)造圖見圖14。橋梁支座采用SQMZ型鑄鋼支座【圖號(hào)：通橋（2006）8057】，支座鉸中心至支承墊石頂面的距離為40cm。4 本人承擔(dān)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)任務(wù)本人承擔(dān)16號(hào)橋墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與檢算，橋墩為空心橋墩，地面高程為1130.1

4、9m。圖13圓端形橋墩構(gòu)造圖圖14空心橋墩構(gòu)造圖第二節(jié)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料1 工程地質(zhì)本段線路通過構(gòu)造剝蝕低中山區(qū)、河谷階地、河流峽谷區(qū)等地貌單元，大部分穿行山前緩坡，地形起伏大，海拔在10001500m，地形起伏大，相對(duì)高差100200m，山頂覆蓋新黃土或風(fēng)積砂，溝谷發(fā)育。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，大橋地層自上而下依次為新黃土、白堊系泥巖夾砂巖，河谷處主要為沖積砂及礫石土，各橋位的地層分布詳見鉆孔柱狀圖（圖15為22號(hào)橋墩所在圖）。各地層的主要物理、力學(xué)參數(shù)見表11。場(chǎng)地勘察未發(fā)現(xiàn)滑坡、巖溶、斷層、破碎帶等不良地質(zhì)現(xiàn)象。表11地層的主要物理、力學(xué)參數(shù)注：W4泥巖為全風(fēng)化泥巖，相關(guān)的參數(shù)按照黏性

5、土取值，W3泥巖和W3砂巖為強(qiáng)風(fēng)化泥巖和強(qiáng)風(fēng)化砂巖，相關(guān)的參數(shù)按照碎石土取值，W2泥巖和W2砂巖為微風(fēng)化泥巖和微風(fēng)化砂巖。新黃土不需要考慮濕陷性。2 水文地質(zhì)本區(qū)蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，為貧水地區(qū)，地下水量一般不大且埋藏較深，局部地段有泉水出露。按其賦存條件可分基巖裂隙水、第四系孔隙潛水。地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給，局部受地表水補(bǔ)給。其排泄路徑主要為蒸發(fā)。地下水及地表水對(duì)普通混凝土不具侵蝕性。地表河流為常年流水，設(shè)計(jì)頻率水位1122.60m，設(shè)計(jì)流速1.8m/s，常水位1121.50m，流速1.2m/s，一般沖刷線1119.50m，局部沖刷線1118.30m。該橋所在地區(qū)的基本風(fēng)壓為800Pa。第三

6、節(jié)設(shè)計(jì)依據(jù)（1）鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.5-2005）（2）鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005）（3）鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.3-2005）（4）鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院編鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)橋涵地基和基礎(chǔ)（5）西南交通大學(xué)巖土工程系編橋梁基礎(chǔ)工程（6）橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第二章 方案設(shè)計(jì)第一節(jié)地基持力層的選擇一 地基持力層的確定由16號(hào)橋墩鉆孔柱狀圖知，地面以下土層依次為新黃土、W3泥巖、W3砂巖、W3泥巖、W2泥巖。本橋墩高度為47.53米，對(duì)地基壓力大，則地基容許承載力也應(yīng)達(dá)到比較大的數(shù)值，排除用新黃土與W2泥巖作

7、為持力層的方案。W3砂巖基本承載力為600kPa，W3泥巖基本承載力為400kPa，選擇基本承載力達(dá)的W3泥巖作為持力層。第二節(jié)荷載計(jì)算一 橋墩及承臺(tái)尺寸墩身高H=1178.12-1130.19-0.4-2=47.53m, 基礎(chǔ)底部標(biāo)高取至地表1130.19m，承臺(tái)底部標(biāo)高1128.19m。橋墩底面尺寸l=6.4+2×47.5345=8.512mb=3.6+2×47.5345=5.712m.8.512+2×2×tan45°=12.512m，5.712+2×2×tan45°=9.712m , 根據(jù)橋墩底面尺寸和剛性角

8、要求取承臺(tái)尺寸為12×8×2。 二 主力計(jì)算1 恒載（1）由橋跨傳來(lái)的恒載壓力等跨梁的橋墩，橋跨通過橋墩傳至基底的恒載壓力為單孔梁重及左右孔梁跨中間的梁上線路設(shè)備、人行道的重量，即NI=2276+35.5×32.6+0.1=3436.85KN,（2）頂帽重量頂帽體積V2=1×2×0.35×2=1.4m3頂帽重量N2=鋼筋混凝土V2=25×1.4=35KN（3）墩身重量墩身體積V3-1=2.8×3.6×3.5+×1.82×3.5=70.89m3 S1=2.8×3.6+×

9、;1.82=20.259m2 S2=2.8×1.556+0.778*0.778=6.258m2 S2=2.8×2.578+×1.2892=12.348m2 S2=2.8×4.379+×2.192=27.329m2 S2=2.8×5.712+×2.8562=41.619m2 S2=2.8×2.578+×1.2892=12.348m2 墩身重量N3=混凝土V3=14938.04KN（4）承臺(tái)重量承臺(tái)體積V4=12×8×2=192m3承臺(tái)重量N4=混凝土V4=23×192=4416

10、KN（5）承臺(tái)上覆土體重量因?yàn)槌信_(tái)頂部在局部沖刷線上，所以覆土重量不用考慮。N恒=N1+N2+N3+N4=22825.89kN2活載（1）列車豎向靜活載單孔重載圖3-1 單孔重載加載圖示根據(jù)M=0.可得支點(diǎn)反力R1為R1=1/32×92×25.2×(25.2/2-0.35)+220×5×(32.7-0.35-3)=1896.42KN作用在基底上的豎向活載為N活I(lǐng)=RI=1896.42KN令基底橫橋方向中心軸為x-x軸，順橋方向中心軸的y-y軸，則R1對(duì)基底x-x的力矩M活I(lǐng)為 M活I(lǐng)=0.35×1896.42=663.61KNm單孔輕

11、載圖3-2 單孔輕載加載圖示支點(diǎn)反力R2為R2=1/32×92×25.2×(25.2/2-0.35+7.5)+220×5×(3-0.35)=1521.98KN作用在基底上的豎向活載為N活2=R2=1521.98KNR2對(duì)基底x-x的力矩M活2為 M活2=0.35×1521.98=532.69KNm雙孔重載圖3-3 雙孔重載加載圖示根據(jù)G1/L1=G2/L2確定最不利荷載位置x，本橋梁為等跨梁，故G1=G2，G1和G2分別為左右兩跨上的活載重量，G1=220×5+92×（32.35-7.5-x）=3386.2-92x

12、G2=92×30-(32.35-7.5-x)+80×32.7-30-(32.35-7.5-x)=2677.8+12x由G1=G2得x=6.81m。則支點(diǎn)反力R3、R4為R3=1/32×92×(32.35-7.5-6.81)×32.35-1/2×(32.35-7.5-6.81) +220×5×（3+6.81）=1547.23R4=1/32×92×11.96×(20.74-0.35+11.96/2)+80×20.74×(20.74/2-0.35)=1426.72KN作用

13、在基底上的豎向活載為N活3=R3+R4=1547.23+1426.72=2973.51KN M活3=0.35×(1521.98-1426.72)=42.33KNm雙孔空車荷載圖3-4 雙孔輕載加載圖示支點(diǎn)反力R5=R6=1/2×32.7×10=163.5kN作用在基底上的豎向活載為N活4=R5=R6=163.5×2=327KNR5、R6對(duì)基底的力矩M活4=0。（2）離心力直線橋離心力為0。（3）橫向搖擺力橫向搖擺力取為100kN，作為一個(gè)集中荷載取最不利位置，以水平方向垂直線路中心線作用于鋼軌頂面。（4）活載土壓力橋墩兩側(cè)土體已受擾動(dòng)，活載土壓力為0。三

14、附加力計(jì)算（1） 制動(dòng)力（或牽引力）單孔重載與單孔輕載的制動(dòng)力（或牽引力）H1=10%×220×5+92×(32.7-7.5)=341.84 kNH1對(duì)基底x-x軸的力矩：MH1=341.84×(47.53+0.4+2)=17068.07kN.m雙孔重載的制動(dòng)力（或牽引力）左孔梁為固定支座傳遞的制動(dòng)力（或牽引力）H2-1=10%×220×5+92×(32.35-7.5-6.81)×100%=275.97KN右孔梁為滑動(dòng)支座傳遞的制動(dòng)力（或牽引力）H2-2=10%×80×32.7-(30-18.0

15、4)+92×30-(32.35-7.5-6.81)×50%=137.98KN傳到橋墩的制動(dòng)力（或牽引力）H2=275.97+137.98=413.95KN>341.84KN故雙孔重載時(shí)采用的制動(dòng)力（或牽引力）為H2=341.84KNH2對(duì)基底x-x軸的力矩：MH2=341.84×(47.53+2+0.4)=17068.07kN.m（2）縱向風(fēng)力風(fēng)荷載強(qiáng)度W=K1K2K3W0=0.8×1.37×1.2×800=1.052kPa其中K1根據(jù)長(zhǎng)邊迎風(fēng)的圓端形截面lb<1.5,由課本表28查得為0.8，K2根據(jù)軌頂離常水位的高度(

16、1181.25+0.192-1121.15=59.94)，線性內(nèi)插得K2=1.37，K3根據(jù)橋址所處地形為構(gòu)造剝蝕山區(qū)，河谷階地，河流峽谷區(qū)，所以K3取1.2。頂帽風(fēng)力H3-1=W×A=1.052×1×0.35×2=0.74KNH3-1對(duì)基底xx軸的力矩MH3-1為 MH3-1=0.74×(47.53+2+0.4)=36.82KNm墩身風(fēng)力H3-2=W×A=1.052×(6.4+8.512)/2×47.53=372.81KNH3-2對(duì)基底xx軸的力矩MH3-2為 MH3-2=372.81×(23.765+

17、2)=9605.49KNm縱向風(fēng)力在承臺(tái)底產(chǎn)生的荷載H3=H3-1+H3-2=0.74+372.81=373.55KN MH3=MH3-1+MH3-2=36.82+9605.49=9642.31KNm（3）流水壓力因?yàn)樵摌蚨詹惶幱谒髦?，所以流水壓力?四荷載組合活載布置圖示單孔重載雙孔重載單位N(kN)H(kN)M(kN.m)N(kN)H(kN)M(kN.m)主力恒載22825.890.000.0022825.890.000.00活載1896.420.00663.612973.510.0042.34附加力制動(dòng)力0341.8417068.070341.8417068.07風(fēng)力0373.5596

18、42.310373.559642.31（1）單樁軸向承載力檢算最不利荷載組合為縱向主+附，雙孔重載。（2）墩臺(tái)頂?shù)乃轿灰茩z算最不利荷載組合為縱向主+附，單孔重載。（3）樁身截面配筋檢算最不利荷載組合為縱向主+附，單孔重載。（4）群樁基礎(chǔ)承載力檢算最不利荷載組合為縱向主+附，雙孔重載。第三節(jié)基礎(chǔ)類型的比選根據(jù)荷載的大小和性質(zhì)、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、料具的用量?jī)r(jià)格（包括料具的數(shù)量）、施工難易程度、物質(zhì)供應(yīng)和交通運(yùn)輸條件以及施工條件等等，經(jīng)過綜合考慮后決定以下四個(gè)可能的基礎(chǔ)類型，進(jìn)行比較選擇，采用最佳方案。方案比較表基礎(chǔ)類型方案比較淺基礎(chǔ)一般指基礎(chǔ)埋深小于基礎(chǔ)寬度或深度不超過5m的基礎(chǔ)。建筑物的淺平

19、基多用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土等材料組成，因?yàn)椴牧系目估阅懿?，截面?qiáng)度要求較高，埋深較小，用料省，無(wú)需復(fù)雜的施工設(shè)備，因而工期短，造價(jià)低，但只適宜于上部荷載較小的建筑物。低承臺(tái)樁基穩(wěn)定性較好，但水中施工難度較大，故多用于季節(jié)性河流或沖刷深度較小的河流，航運(yùn)繁忙或有強(qiáng)烈流水的河流。位于旱地、淺水灘或季節(jié)性河流的墩臺(tái)，當(dāng)沖刷不深，施工排水不太困難時(shí)，選用低承臺(tái)樁基有利于提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。高承臺(tái)樁基當(dāng)常年有水，且水位較高，施工不易排水或河床沖刷較深，在沒有和不通航河流上，可采用高承臺(tái)樁基。有時(shí)為了節(jié)省圬工和便于施工，也可采用高承臺(tái)樁基。然而在水平力的作用下，由于承臺(tái)及部分樁身露出地面或局部沖刷線

20、，減少了及自由段樁身側(cè)面的土抗力，樁身的內(nèi)力和位移都將大于低承臺(tái)樁基，在穩(wěn)定性方面也不如低承臺(tái)樁基。沉井沉井基礎(chǔ)占地面積小，施工方便，對(duì)鄰近建筑物影響小，沉井內(nèi)部空間還可得到充分利用。沉井法適用于地基深層土的承載力大，而上部土層比較松軟，易于開挖的地層。通過研究設(shè)計(jì)資料，我把持力層選為W3泥巖，W3泥巖為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，天然重度為20kN/m3,壓縮模量120MPa,基本承載力400kPa,莊周土的極限側(cè)阻力100kPa。場(chǎng)地勘察未發(fā)現(xiàn)滑坡、巖溶、斷層、破碎帶等不良地質(zhì)現(xiàn)象。本區(qū)蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，為貧水地區(qū)，地下水量一般不大且埋藏較深，地下水及地表水對(duì)普通混凝土不具侵蝕性。橋墩所處位置無(wú)流水，施

21、工較容易，上部荷載較大。綜合以上原因，選用低承臺(tái)樁基，承臺(tái)底面的標(biāo)高為1178.12-0.4-47.53-2=1128.19m>1118.30(局部沖刷線),打入樁適用于稍松至中密的沙類土、粉土和流塑、軟塑的粘性土；震動(dòng)下沉樁適用于沙類土、粉土、粘性土和碎石類土；樁尖爆擴(kuò)樁硬塑粘性土以及中密，密實(shí)的沙類土、粉土；鉆孔灌注樁可用于各類土層，巖層；挖孔灌注樁可用于無(wú)地下水或少量地下水的土層。根據(jù)地質(zhì)條件，這里選用鉆孔灌注樁，選用摩擦樁。第四節(jié)基礎(chǔ)尺寸的擬定一承臺(tái)尺寸確定墩身底面尺寸：8.512×5.712承臺(tái)平面尺寸：12×8承臺(tái)厚度：承臺(tái)采用C30混凝土，厚度定為2m。

22、承臺(tái)底面標(biāo)高：1178.12-0.4-47.53-2=1128.19m，二樁長(zhǎng)和樁徑鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)樁徑一般采用0.8m、1.0m、1.25m、1.5m，不宜小于0.8m.這里初步擬定樁徑為1.5m。樁長(zhǎng)范圍為11.8-2.43=9.37m<l<40.1-2.43=37.67m，這里初步擬定樁長(zhǎng)為27m。三確定樁數(shù)及其平面布置1 單樁軸向容許承載力的確定p=12Ufili+m0A選擇沖擊錐，成孔樁徑1.5+0.05=1.55，所以U=1.55×3.14=4.87m。各土層極限摩阻力新黃土f1=60kPa，l1=11.6m，W3泥巖f2=100kPa，l2=2.3m，W3砂

23、巖，f3=120kPa，l3=6.1m，W3泥巖，f4=100kPa，l4=7m。鉆孔灌注樁樁底支撐力折減系數(shù)m0，經(jīng)查表，土質(zhì)較好，取為0.6。A=d2/4=1.77m2，h>10d，所以=0+k22(4d-3)+k'22(6d)，W3泥巖參數(shù)按碎石取，物理狀態(tài)為中密，所以地基允許承載力深度修正系數(shù)k2取5，k'2=1/2k2=2.5,。2=(15.5×11.6+20×2.3+22×6.1+20×7)/27=18.52kN/m3=400+5×18.52×(4×1.5-3)+2.5×18.52

24、×6×1.5=1094.5kPaP=0.5×4.87×(60×11.6+100×2.3+120×6.1+100×7)+0.6×1.77×1094.5=6901.588kN作用于承臺(tái)底面的最大豎向荷載 N=N恒+N活=22825.89+2973.51=25799.4kN樁數(shù)n=N/P=1.2×25799.4/6901.588=4.49，取n=6.鉆孔灌注摩擦樁的中心距不應(yīng)小于2.5倍成孔直徑，2.5d=3.875m,取4m各類樁的承臺(tái)板邊緣至最外一排樁的凈距當(dāng)樁徑d<=1m時(shí)，不得

25、小于0.5d，且不得小于0.25m。布樁形式和承臺(tái)尺寸圖第三章 技術(shù)設(shè)計(jì)第一節(jié)樁基礎(chǔ)的平面分析一b0、m、a的確定b0=0.9(d+1)kn樁間凈距l(xiāng)0=2.45m，計(jì)算深度h0=3(d+1)=7.5m，n=3，C=0.5 k=C+1-C0.6l0h0=0.5+0.5×2.450.6×7.5=0.772b0=0.9(1.5+1)×0.772×3=5.211m假設(shè)為彈性樁，hm=2(d+1)=5.1m新黃土m1=15，h1=13.6m。在hm深度范圍內(nèi)只有一層土， m=m1=15MPa/m2C30受壓彈性模量Eh=3.2×107kPaI=d4/6

26、4=0.25m4，EI=0.8EhI=6.4×106kNm2a=5b0mEI=55.211×15×10006.4×106=0.414.ah=11.19m>2.5m，所以應(yīng)按彈性樁設(shè)計(jì)。二單樁剛度系數(shù)計(jì)算鉆孔灌注樁=0.5，樁在地面以上長(zhǎng)度l0=0m；樁在地面以下長(zhǎng)度l=27m；內(nèi)摩擦角取所穿越土層平均值=(23×11.6+42×2.3+45×6.1+42×7)/27=34.51°。d0=d+2ltan(/4)=9.69m>4m。故A0=4d02=12.57m2C0=mh=60000×

27、27=16200001=1l0+lEA+1C0A0=3.48×106al0=0，al=0.424×32=11.19>4查表得YQ=1.064,YM=0.985,M=1.4842=3EIYQ=0.4143×6.4×106×1.064=4.83×105,3=2EIYM=0.4142×6.4×106×0.985=1.08×106,4=EIYM=0.414×6.4×106×1.484=3.93×106,三群樁剛度系數(shù)計(jì)算B0=B+1=12+1=13,h=2,

28、Ch=15000×2=30000bb=n1=6×3.48×106=2.088×107aa=n2+=6×4.83×105=2.898×106a=-n3=-6×1.08×106=-6.48×106=n4+n1x2=6×3.93×106+4×3.48×106×42=2.463×108'aa=aa+B0Chh2=3.29×106'a=a+B0Chh26=-6.22×106'=+B0Chh312=2.4

29、7×108四樁頂位移及次內(nèi)力計(jì)算1 荷載組合為縱向主+附，雙孔重載水平力H=341.84+373.55=715.39kN豎向力N=22825.89+2973.51=25799.4kN對(duì)承臺(tái)x-x軸力矩M=26710.38+42.33=26752.71kNm（1）計(jì)算承臺(tái)位移承臺(tái)豎向位移 b0=Nbb=25799.42.088×107=1.24×10-3m承臺(tái)水平位移a=H-aMaa-2a=2.47×108×715.39+6.22×106×26752.713.29×106×2.47×108-(6.

30、22×106)2=4.43×10-4m承臺(tái)轉(zhuǎn)角=aaM-aHaa-2a=3.29×106×26752.71-6.22×106×715.393.29×106×2.47×108-(6.22×106)2=1.19×10-4（2）計(jì)算樁頂位移及內(nèi)力樁頂豎向位移b1i=b0+x1i=1.24×10-3+4×1.19×10-4=1.72×10-3mb2i=b0+x2i=1.24×10-3-4×1.19×10-4=7.64

31、5;10-4m樁頂水平位移ai=a=4.43×10-4m樁頂轉(zhuǎn)角i=-=-1.19×10-4,樁頂處軸向力N1i=Nn+x1i1=25799.46+4×1.19×10-4×3.48×106=5956.38kN,N2i=Nn=25799.46=4299.9kNN3i=Nn+x3i1=25799.46-4×1.19×10-4×3.48×106=2643.42kN,樁頂處橫向力Qi=a2-3=4.43×10-4×4.83×105-1.19×10-4×1

32、.08×106=85.45kN,樁頂處力矩Mi=4-a3=1.19×10-4×3.93×106-4.43×10-4×1.08×106=-10.77kNm2 荷載組合為縱向主+附，單孔重載水平力H=341.84+373.55=715.39kN豎向力N=22825.89+1896.42=24722.31kN對(duì)承臺(tái)x-x軸力矩M=17068.07+9642.31+663.75=27374.13kNm（1）計(jì)算承臺(tái)位移承臺(tái)豎向位移 b0=Nbb=24722.312.088×107=1.18×10-3m承臺(tái)水平位移

33、a=H-aMaa-2a=2.47×108×715.39+6.22×106×27374.133.29×106×2.47×108-(6.22×106)2=4.48×10-4m承臺(tái)轉(zhuǎn)角=aaM-aHaa-2a=3.29×106×26752.71+6.22×106×715.393.29×106×2.47×108-(6.22×106)2=1.19×10-4（2）計(jì)算樁頂位移及內(nèi)力樁頂豎向位移b1i=b0+x1i=1.18

34、15;10-3+4×1.19×10-4=1.66×10-3mb2i=b0+x2i=1.18×10-3-4×1.19×10-4=7.04×10-4m樁頂水平位移ai=a=4.48×10-4m樁頂轉(zhuǎn)角i=-=-1.19×10-4,樁頂處軸向力N1i=Nn+x1i1=24722.316+4×1.19×10-4×3.48×106=5776.87kN,N2i=Nn=24722.316=4120.385kNN3i=Nn+x3i1=24722.316+4×1.19

35、15;10-4×3.48×106=2463.91kN,樁頂處橫向力Qi=a2-3=4.48×10-4×4.83×105-1.19×10-4×1.08×106=87.86kN,樁頂處力矩Mi= a3-4=4.48×10-4×1.08×106-1.19×10-4×3.93×106=16.17kNm第二節(jié)橫向荷載下單樁的內(nèi)力和位移計(jì)算計(jì)算采用的荷載組合為常水位時(shí)，縱向主+附，單孔重載產(chǎn)生的單樁內(nèi)力及位移。水平力Q0=Qi=87.86kN對(duì)承臺(tái)x-x軸的力矩M0=

36、Mi+Qil0=16.17+144.04×0=16.17kNml=0.414×27=11.19>2.5,故可用簡(jiǎn)潔算法。1 任意深度y處樁身橫向位移Xy=Q03EIAx+M02EIBx=1.935×10-4Ax+1.47×10-5BxX0=1.935×10-4×2.441+1.47×10-5×1.621=4.962×10-4m2任意深度y處樁身轉(zhuǎn)角y=Q02EIA+M0EIB=8.01×10-5A+6.10×10-6B0=8.01×10-5×(-1.621)+

37、6.10×10-6×(-1.751)=-1.405×10-43任意深度y處樁身截面上的彎矩 My=Q0AM+M0BM=212.22AM+16.17BM4任意深度y處樁身截面上的剪力 Qy=Q0AQ+M0BQ=87.86AQ+6.69BQ5任意深度y處樁側(cè)土的橫向壓應(yīng)力xy=Q0b0A+2M0b0B=6.98A+0.532B6 My和xy列表計(jì)算如下ayyAmBmMyABxy000116.170000.10.2415460.1137.3920.2280.1451.668580.20.4830920.1970.99857.9450.4240.2583.0967760.

38、30.7246380.290.99477.616780.5880.3424.2861840.40.9661840.3770.98695.950560.7210.45.245380.51.2077290.4580.975112.96250.8250.4355.989920.61.4492750.5290.959127.77140.9020.456.535360.71.6908210.5920.938140.80170.9520.4476.8827640.81.9323670.6460.913151.85730.9790.437.062180.92.1739130.6890.884160.5139

39、0.9840.47.0811212.4154590.7230.851167.19570.970.3616.9626521.12.6570050.7470.814171.69070.940.3156.728781.22.8985510.7620.774174.22720.8950.2636.3870161.33.1400970.7680.732174.82140.8380.2085.9598961.43.3816430.7650.687173.45710.7720.1515.4688921.53.6231880.7550.641170.59110.6990.0944.9290281.63.864

40、7340.7370.594166.01110.6210.0394.3553281.74.106280.7140.546160.35390.54-0.0143.7617521.84.3478260.6850.499153.43950.457-0.0643.1558121.94.5893720.6510.452145.46410.375-0.112.5589824.8309180.6140.407136.88430.294-0.1511.9717882.25.314010.5320.32118.07540.142-0.2190.8746522.45.7971010.4430.24397.94277

41、0.008-0.265-0.085142.66.2801930.3550.17578.16785-0.104-0.29-0.88022.86.7632850.270.1259.2398-0.193-0.295-1.5040837.2463770.1930.07642.18738-0.262-0.284-1.979853.58.4541060.0510.01411.0496-0.367-0.199-2.6675349.661836000-0.432-0.059-2.79655故Mmax=174.8214kN.m，y=3.14m；max=7.08112kPa，y=2.18m。第三節(jié)樁身截面配筋由單

42、樁的內(nèi)力計(jì)算得知：Mmax=378.65 kNm,Nmin=2463.91kN,Nmax=5956.38kN一 計(jì)算偏心距初始偏心距：e0=MNmin=378.652463.91=0.154偏心距放大系數(shù)=11-KN2EhIh/lc2其中，影響系數(shù)=0.10.2+e0/h+0.6=0.10.2+0.108/1.5+0.6=0.93計(jì)算長(zhǎng)度：lc=0.5(l0+4/)=0.5(0+4/0.93)=2.151m主力+附加力，所以K=0.6。=11-0.6×2463.910.932××8×106/2.1512=1.0008，e'=e0=1.0008&#

43、215;0.154=0.154,二 基礎(chǔ)配筋根據(jù)灌注樁構(gòu)造要求，橋梁樁基主筋宜采用光圓鋼筋，主筋直徑不宜小于16mm，凈距不宜小于120mm，且任一情況下不得小于80mm，主筋凈保護(hù)層不應(yīng)小于60mm。在滿足最小間距的情況下，盡可能采用單筋、小直徑的鋼筋，以提高樁的抗裂性，所以主筋采用I級(jí)鋼筋。樁身混凝土為C25，根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，取min=0.5%,則As,min=minAc=0.5%××15002/4=8835.7mm2,選用2024的級(jí)鋼筋，As=9047.8mm2，取凈保護(hù)層厚度as=60mm，采用對(duì)稱配筋，則主筋凈距為：2R20-d=2××(750

44、-60-12)20-24=189mm>120mm,樁與承臺(tái)的聯(lián)結(jié)方式為主筋伸入式，樁身伸入承臺(tái)板0.1m，主筋伸入承臺(tái)的長(zhǎng)度（算至彎鉤切點(diǎn)）對(duì)于光圓鋼筋不得不小于45倍主筋直徑（即1080mm），取1200mm,箍筋采用8200mm，為增加鋼筋籠剛度，順鋼筋籠長(zhǎng)度每隔2m加一道18的骨架鋼筋。樁身截面配筋如設(shè)計(jì)圖紙。三 判斷大小偏心n=EsEc=2.1×1053×104=7,換算截面面積：A0=d24+nAs=1830480.5mm2換算截面慣性矩I0=R44+12nAsrs2=×75044 + 12×7×9047.8×(750

45、-60-12)2=2.631×1011mm4核心距k=I0A0y=2.631×10111830480.5×750=191.62mm>108mm故屬小偏心構(gòu)件。小偏心構(gòu)件，豎向力越大越不利，故應(yīng)取Nmax。四 應(yīng)力檢算小偏心構(gòu)件，全截面受壓c=NA0+MyI0=5956.38×1031830480.5+1.0008×378.65×106×7502.631×1011=4.33MPa<b=13.8MPa五 穩(wěn)定性檢算樁計(jì)算長(zhǎng)度lc=2.151m, d=1.5m, lc/d=1.434<7查表取得 =1.

46、0，m=12.4c=N(Ac+mA's)=5956.381(1767146+12.4×9047.8)=3.17MPa<c=7.6MPa穩(wěn)定性滿足要求。第三節(jié)單樁軸向承載力檢算單樁的軸向允許承載力應(yīng)按土的阻力和樁身材料強(qiáng)度進(jìn)行檢算。按土的阻力計(jì)算單樁允許承載力 P，上面已經(jīng)計(jì)算出P= 8480.12kN，摩擦樁樁頂承受的軸向壓力加上樁身自重與樁身入土部分所占同體積土重之差，不得大于按土壓力計(jì)算的單樁受壓容許承載力，當(dāng)主力+附加力作用時(shí)，軸向允許承載力可提高20%，所以N+(G-Apl)1.2P.在雙孔重載時(shí)，軸向力最大，最不利荷載組合為縱向主+附（雙孔重載）N=5956.

47、38kN G=3.14×1.52×27×25/4=1192.82kN=11.6×15.5+2.3×20+6.1×22+7×2027=18.52kN/m3N+(G-Apl)=5956.38+(25×4×1.52×2)-（18.52×4×1.52×27）=6265.56kN<1.2×6901.588=8281.91kN檢算合格。第四節(jié)墩臺(tái)頂?shù)乃轿灰茩z算彈性樁墩臺(tái)頂水平位移檢算公式=x0-0(l0+h')+0,最不利荷載組合為縱向主+附（單孔重載

48、）x0=4.962×10-4m, 0=-1.405×10-4, l0+h'=51.93m由于無(wú)基礎(chǔ)和墩臺(tái)身變形引起墩臺(tái)頂水平位移，所以0=0mm=x0-0(l0+h')+0=4.962×10-4+1.405×10-4×51.93+0=7.79mm<=5L=527=25.98mm,檢算合格。第五節(jié)群樁基礎(chǔ)的承載力和位移檢算一 樁的重量樁的體積V樁=6××1.52×27/4=286.28m3樁的重量N樁=25×286.28=7156.94kN二 土的重量=(23×11.6+42

49、×2.3+45×6.1+42×7)/27=34.51°.土體范圍尺寸a=L0+d+2ltan(/4)=8+1.5+2×27tan(34.51/4)=17.69m.b=B0+d+2ltan(/4)=4+1.5+2×27tan(34.51/4)=13.69m.土的體積V土=17.69×13.69×(27+2)-286.28-2×12×8=6544.83m3土的重量N土=6544.83×18.52=121210.25kN三 基礎(chǔ)檢算最不利荷載組合為縱向主附（雙孔重載）豎向力：N=N恒+N活+

50、N土+N樁=22825.89+2973.51+121210.25+7156.94=154166.59kN對(duì)承臺(tái)中心力矩M=26752.71kNm樁基底面面積A=17.69×13.69=242.18m2樁基底面截面模量W=13.692×17.69/6=552.57m3將基礎(chǔ)視為實(shí)體基礎(chǔ)進(jìn)行檢算NA+MW=154166.59242.18+26752.71552.57=684.99kPa<=1094.5kPa檢算合格。第六節(jié)單樁基底最大豎向應(yīng)力及側(cè)面土抗力檢算一 基底最大豎向壓應(yīng)力計(jì)算本設(shè)計(jì)屬于非巖石地基上的樁，且4/a=8.45m<h=32m,可以不檢算基底應(yīng)力，只

51、按下式進(jìn)行檢算：N+G=5956.38+1192.82=7149.2kN1.2P=5881.906kN當(dāng)主力+附加力作用時(shí)，軸向允許承載力可提高20%，通過驗(yàn)算。二 基礎(chǔ)側(cè)面橫向壓應(yīng)力檢算因?yàn)闃?gòu)件側(cè)面土的最大橫向壓應(yīng)力發(fā)生在y=2.18m 處， y<h/3=9m,所以按下式進(jìn)行檢算：max12KyKp-Ka+2cKp+Ka式中：max為深度y處的橫向壓應(yīng)力，為7.08kPa；土的容重，為15.5kN/m3c土的黏聚力，為15.4kPa；1系數(shù)，本設(shè)計(jì)為1；2考慮總荷載中恒載所占的比例系數(shù)，因h=27>4/=7.2m,=1-0.5MnMm, 其中恒載彎矩為0；Ka=tan245

52、76;-2=tan245°-34.51°2=0.2767Kp=tan245°+2=tan245°+34.51°2=3.6141 系數(shù)，=b0b=1.7371.5=1.158,為基礎(chǔ)側(cè)面土抗力的計(jì)算寬度，為實(shí)際寬度；K相互影響系數(shù)，為0.816。12KyKp-Ka+2cKp+Ka=1×1×0.816×15.5×2.18×(1.158×3.614-0.277)+2×15.4×(1.158×1.901+0.526)=216.054kPamax=7.08kPa檢算

53、合格。第四章 初步組織施工設(shè)計(jì)第一節(jié)基礎(chǔ)的施工工藝流程一 施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備包括：選擇鉆機(jī)、鉆具、場(chǎng)地布置等。鉆機(jī)是鉆孔灌注樁施工的主要設(shè)備，可根據(jù)地質(zhì)情況和各種鉆孔機(jī)的應(yīng)用條件來(lái)選擇。二 樁位放線1.樁位放線依據(jù)：建設(shè)單位提供的放線依據(jù)和設(shè)計(jì)圖紙要求。2.樁位放線：依據(jù)放線依據(jù)采用經(jīng)緯儀、鋼尺，以通視測(cè)量法放出軸線、樁位，確保軸線、樁位的位置準(zhǔn)確。3.樁位檢測(cè)：放出樁位后，填寫放線記錄與技術(shù)復(fù)核，報(bào)請(qǐng)總包、監(jiān)理驗(yàn)收，驗(yàn)收通過后，準(zhǔn)備開始施工。4樁位復(fù)測(cè)：施工期間對(duì)樁位定期復(fù)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)問題會(huì)同有關(guān)人員及時(shí)處理解決。三 開挖泥漿池、排漿溝 四 護(hù)筒埋設(shè)鉆孔成敗的關(guān)鍵是防止孔壁坍塌。當(dāng)鉆孔較深時(shí)，在

54、地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會(huì)向孔內(nèi)坍塌、甚至發(fā)生流砂現(xiàn)象。鉆孔內(nèi)若能保持壁地下水位高的水頭，增加孔內(nèi)靜水壓力，能為孔壁、防止坍孔。護(hù)筒除起到這個(gè)作用外，同時(shí)好有隔離地表水、保護(hù)孔口地面、固定樁孔位置和鉆頭導(dǎo)向作用等。制作護(hù)筒的材料有木、鋼、鋼筋混凝土三種。護(hù)筒要求堅(jiān)固耐用，不漏水，其內(nèi)徑應(yīng)比鉆孔直徑大（旋轉(zhuǎn)鉆約大20cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm），每節(jié)長(zhǎng)度約23m。一般常用鋼護(hù)筒。五 鉆機(jī)就位，孔位校正安裝鉆孔機(jī)的基礎(chǔ)如果不穩(wěn)定，施工中易產(chǎn)生鉆孔機(jī)傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基穩(wěn)固。對(duì)地層較軟和有坡度的地基，可用推土機(jī)推平，在墊上鋼板或枕木加固。為防止樁位不準(zhǔn)

55、，施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機(jī)，對(duì)有鉆塔的鉆孔機(jī)，先利用鉆機(jī)的動(dòng)力與附近的地籠配合，將鉆桿移動(dòng)大致定位，再用千斤頂將機(jī)架頂起，準(zhǔn)確定位，使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護(hù)筒中心在一垂線上，以保證鉆機(jī)的垂直度。鉆機(jī)位置的偏差不大于2cm。對(duì)準(zhǔn)樁位后，用枕木墊平鉆機(jī)橫梁，并在塔頂對(duì)稱于鉆機(jī)軸線上拉上纜風(fēng)繩。六 泥漿制備 鉆孔泥漿由水、粘土(膨潤(rùn)土)和添加劑組成。具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。調(diào)制的鉆孔泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿，應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地層情況來(lái)確定泥漿稠度，泥漿稠度應(yīng)視地層變化或操作要求機(jī)動(dòng)掌握，泥漿太

56、稀，排渣能力小、護(hù)壁效果差；泥漿太稠會(huì)削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進(jìn)速度。七 成孔 鉆孔是一道關(guān)鍵工序，在施工中必須嚴(yán)格按照操作要求進(jìn)行，才能保證成孔質(zhì)量，首先要注意開孔質(zhì)量，為此必須對(duì)好中線及垂直度，并壓好護(hù)筒。在施工中要注意不斷添加泥漿和抽渣(沖擊式用)，還要隨時(shí)檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。采用沖擊式或沖抓式鉆機(jī)施工時(shí)，附近土層因受到震動(dòng)而影響鄰孔的穩(wěn)固。所以鉆好的孔應(yīng)及時(shí)清孔，下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。鉆孔的順序也應(yīng)實(shí)事先規(guī)劃好，既要保證下一個(gè)樁孔的施工不影響上一個(gè)樁孔，又要使鉆機(jī)的移動(dòng)距離不要過遠(yuǎn)和相互干擾。八 清孔 鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關(guān)系到成裝置量與樁身曲直。為此，除了鉆孔過

57、程中密切觀測(cè)監(jiān)督外，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，應(yīng)對(duì)孔深、孔位、孔形、孔徑等進(jìn)行檢查。在終孔檢查完全符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行孔底清理，避免隔時(shí)過長(zhǎng)以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。對(duì)于摩擦樁當(dāng)孔壁容易坍塌時(shí)，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；當(dāng)孔壁不易坍塌時(shí)，不大于20cm。對(duì)于柱樁，要求在射水或射風(fēng)前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的鉆機(jī)不同而靈活應(yīng)用。通?？刹捎谜h(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)真空吸泥機(jī)以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥機(jī)清孔，所需設(shè)備不多，操作方便，清孔也較徹底，但在不穩(wěn)定土層中應(yīng)慎重使用。其原理就是用壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣吹入吸泥機(jī)管道內(nèi)將泥渣吹出。九 下鋼籠和混凝土導(dǎo)

58、管 十 灌注水下混凝土 清完孔之后，就可將預(yù)制的鋼筋籠垂直吊放到孔內(nèi)，定位后要加以固定，然后用導(dǎo)管灌注混凝土，灌注時(shí)混凝土不要中斷，否則易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。十一 成樁第二節(jié)主要施工機(jī)具主要機(jī)具設(shè)備：回轉(zhuǎn)鉆機(jī)?；剞D(zhuǎn)鉆機(jī)是由動(dòng)力裝置帶動(dòng)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)帶有鉆頭的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，由鉆頭切削土壤。切削形成的土碴，通過泥漿循環(huán)排出樁孔。根據(jù)樁型、鉆孔深度、土層情況、泥漿排放條件、允許沉碴厚度等條件，泥漿循環(huán)方式選擇使用正循環(huán)方式。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是以鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)切削巖土，同時(shí)利用泥漿泵向鉆桿輸送泥漿（或清水）沖洗孔底，攜帶巖屑的沖洗液沿鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間上升，從孔口流向沉淀池，凈化后再供使用，反復(fù)運(yùn)行，由此形成正循環(huán)排渣