5.设计参数
承台及基桩材料重度^=25kN/m3,
基桩设计有关参数为：
Ec=2.8x107kN/m2,A=0.85,m0=0.8,
K2=6
旃銅
标1
12
3
4
标2、4
1S
3
4
标3
18
3
4
二、主墩群桩基础设计要求（以纵桥向控制设计）
（一）设计计算内容：
1•根据已知条件拟定承台平面尺寸；
2.进行基桩的平面布置；
3.拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力;
4.判断是否弹性桩；
5.桩顶荷载分配并校核；
6.确定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力；
7.单桩内力及位移计算及验算；
8.桩身截面配筋设计及桩截面强度验算；
9.群桩基础承载力和沉降量验算。
（二）设计完成后应提交的文件及图表
1.低桩承台群桩基础设计计算书（应附计算小图）；
2.桥墩及基础结构构造图；
3.基桩钢筋构造图。
三、设计依据规范及参考书
1.公路桥涵地基及基础设计规范（JTGD63-2007）
2•公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）
3.王晓谋•基础工程.北京：
人民交通出版社，2004
4.叶见曙.结构设计原理.北京：
人民交通出版社，2004
5.江祖铭等主编.墩台及基础•北京：
人民交通出版社，1994
一、拟定承台平面尺寸
钻孔灌注桩属于摩擦桩中的钻孔桩，根据规范要求，其中心距不应小于
桩径的2.5倍，此处，横、纵向桩中心距均取桩径的2.5倍
即：
横、纵向桩的中心距为1.8*2.5=4.5m
根据规范，为了避免承台边缘距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1.0m的桩不应小于0.3倍桩径并不小于0・5m。
故：
承台长厶=180x2.5x3+180x0.3x2+180=1638cm
承台宽D=180x2.5x2+180x0.3x2+180=1188cm
二、进行基桩的平面布置
桩的排列形式采用行列式，基桩布置如图1所示:
00
00
X~I
三、拟定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力承台每延米自重：
A^0=l1.88x16.38x（25-19.8）=1011.89kN/m
土层I中桩每延米自重：
a=-^xl.82x（25-l9.8）=13.232kN/m
4
土层II中桩每延米自重：
基础工程课程设计低桩承台基础设计
q2=l^xl.82x（25-21.8）=8.143kN/m
设：
第二层土中桩长为伽
根据要求，一般应将桩底至于岩层或坚硬的土层中，已得到较大的承载力和较小的沉降量，若在施工条件允许的深度内没有坚硬土层的存在,应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层，要避免是桩底坐落在软土层上或离软弱下卧层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉降。
显然，土层H相对于土层I更适合成为持力层。
桩底所承受的最大竖向荷载最大值为：
=（A；_/12+^1x3.5/12+12.5xl3.232+/?
ux8.143）
=74958/12+1011.89x3.5/12+13.232xl2.5+8.143x/?
u
=6707.03+^x8.143
计算出」时取以下数据：
_.ce■A.=—7rd2=-x^xl.82=2.54m
桩的周长"=/rd=/rxL8=5・65m144
2=0.85,/h0=0・&心=6[£o]=5OOkpa/2=（16x19.8+/%x21.8）/（16+/?
u）所以承载力：
[7?
a]=O.5x5.65x（55xl2.5+70x/?
u）+2.54x
（0.8x0.85x（500+6x（16xl9-8+21-8x/?
U）x（13^n）））
（16+知）U
=6707.83+8.143x/?
u
解之的伽=2"m取伽=3・5m
因此拟定桩长为：
^=12.5+3.5=16m
桩端以上各土层的加权平均重度值为:
16x19.8+3.5x21.8
=20.16kN/m3
5/25
桩端处土的承载力容许值：
=O.8xO.85[5OO+6x20」6x（19.5-3）]
=1697.2kPa
因为乞=1697.2kPa>1450kPa所以取％=1450kPa
单桩轴向受压承载力容许值的计算：
//-I
=gx5.65x（55x12.5+70x3.5）+2.54x1450
=6317・31kN
桩底所承受的最大竖向荷载
M=（皿/12+"]><3・5/12+12・5><13・232+伽><8・143）
=6735.53kN
因为不满足要求，所以需重新拟定桩长。
2x
6735.53-2.54x1450
5^65
-55x12.5/70=5.6m
取知=6.5m。
验算单桩轴向受压容许承载力
桩端以上各土层的加权平均重度值为:
/2=
16x19.8+65x21.8
16+6.5
=20.38kN/m3
桩端处土的承载力容许值:
4=叫必[[]+哄5一3）]
=0.8x0.85[500+6x20.38x（22.5-3）]
=1961.43kPa
因为①
=1961.43kPa>1450kPa所以取s=1450kPa
单桩轴向受压承载力容许值的计算:
[&]冷£皿+也
=^-x5.65x（55x12.5+70x6.5）+2.54x1450
=6910.56kN
桩底所承受的最大竖向荷载
心=（N：
/12+Mx3.5/12+12.5xl3.232+伽x&143）=6759.96kN
因为血=<［和,满足要求。
此时拟定的桩长为：
^=12.5+6.5=19m
四、判断是否为弹性桩
当6/=1.8>1.0m时,故桩的计算宽度为：
4=他（〃+1）
平行于水平力作用方向的桩间净距为厶=必-1.8=2.7m
地面线以下桩的计算埋入深度几=3（〃+1）=3x（1.8+1）=8.4m,且
厶=2.7m式中：
b厂-桩的计算宽度（m）,b】S2d；
d--桩径（m）；
%--桩形换算系数，本题取k£=0.9：
优一_与水平外力作用方向的一排桩的桩数“有关的系数，本题取b：
=0.5o
计算可得：
k=b,+=0.5+—x—=0.7679
-0.6h、0.68.4
b、=kkf（d+1）=0.7679x0.9x（1.8+1）=1.935m
b、=1.935m<2d=3.6m,符合要求。
hm=2（〃+1）=2x（1.8+1）=5.6m故整个深度的地基系数比例系数m取第一层土的m,即iooookn/N
Z=—^/4=0.5153m4惯性矩64
抗弯刚度=0.8^7=0.8x2.8x107x0.5153=11542720kN>m2
25
”=19m>—=8.976m
桩的入土深度°-2785,故按照弹，性桩计算。
五、桩顶荷载分配并校核
<1）桩顶刚度系数Opp、AnpQ踰值的计算:
厶=0,力=19m,g=—,州=—7rd2=2.54m2
式中：
24
C<）=w（）/?
=190000kN/m3人=尹二彳x4.5U5.90m2
即：
2.54x0.8x2.8x107+190000x15.90
=0.174E/
已知：
％=必=0・2785乂19=5・2915〉4,取用4。
石=°
查附表17.附表1&附表19得:
q=1.06423、也=0.98545.
艸=1佃75,由下式可得:
pn[{=a^EIxq=0.0230E/py}[[=a2EIxM=0.0764E/P^=aEIxM=°・413曰
⑵计算承台底面原点0处位移％5、几,低桩承台要考虑桩一土一承台
的共同作用。
即：
n
7aa=E%siJy+pIJHcos2%）+3尸1-1
n
7pa=7”=工[（£"一PhZsinqcosa厂cosat]+Bf
n
YfiP=工[9〃sin，a+pH„cos2ajx；+2xgsin%+pMM）+BJr-l
其中
fc力.f3
@=0,尸=5如$=—,厂=掘,3严3+1,为承台侧面计算宽度2612
c”=mh”,B]=11.88+1=12.88,考虑到各桩直径相等:
N7495.835899.43
°一％一12x0.174曰一EI
5P卿+P击）H+np約M+BJH—B$M
兔=;
吓〃〃（5侧+%1＞：
）+吓〃声厂+（npMM+pPPXx2）BXFC+B；VFc-B；s'+2”"声S「-心爲/-Ir-1
npMM+ppp^x2=12x0.413E1+0.174EZx8x4.52=33.144E/
1-1
;?
pw/=12x0.0764E/=0.9168E/,np////=12x0.0230E/=0.276E/,n＞2=0.841（E7）2
■Mil
=0.1395£7』]S‘=0・0797E/』|严=0・0683E/
12670.05
£/
（"〃m+B]F）M-（_”m〃+3SJH
nPHH（nPMM+%1＞：
）+吓〃声厂+（npMM+Ppp士小BF+B：
rF-B：
S”+2〃必声SJ"“/-Ir-1
代入0（）=
1537.97
EI
⑶计算作用在每根桩顶上的作用力E、Q、帆
竖向力：
A=Pw（CO+XiA））
=0.174£/x（
35899.43
El
±4.5x
7450.73KN
6246.50KNQ=0）
5042.27KN
水平力:
Qi=ZWo_Qhm0o=173.91KN
弯矩值:
M,=AfMA-An^o=-332.8lKNem
校核
单位宽度水平抗力：
EfF+0抄=76.60kN/m单位宽度弯矩值：
施=恋‘+射=95.06kN水平力校核：
nQ=12x173.91+76.70x12.88=3074/CN〜2895KN
竖向力校核：
£*=4x（7450.73+6246.50+5042.27）=7495.8KN二工N=7495.8KN
弯矩值校核：
乞=4X（7450.73—5042.27）X4.5+12X（-332.81）+95.06x12.88=40482/fN・m
/-I
=38209AT4.m
显然，校核结果符合要求。
六、确定桩长并验算单桩轴向受压容许承载力
由上一问可知，单桩桩顶所受到的最大轴向压力g"450.73RN
竖向最大荷载：
他叭=7450.73+13.232x12.5+&143x6.5=7669.06kN
基础工程课程设计低桩承台基础设计
因为％=7669.06kN>[Rj=6910.56kN,不满足要求，所以进行重新计算。
/?
n=2x7669°6-2皿x145°一55%12.5/70=10.34m
取加=11.5m。
桩端以上各土层的加权平均重度值为:
/2=
=20.64kN/nr
16x19.8+11.5x21.8
16+11.5
桩端处土的承载力容许值：
乞=叭仇[[£（>]+底人（力一3）]
=0.8x0.85[500+6x20.64x24.5
=2403.17kPa
因为4=2403.17kPa>1450kPa所以取乞=1450kPa
单桩轴向受压承载力容许值的计算：
12
=-^-x5.65x（55x12.5+70x11.5）+2.54x1450
=7899.3lkN
因为/Vnux=7669.06kN<[^]=7899.31kN，满足要求。
重新确定桩长为Lw=24m七、单桩内力及位移计算及验算
（1）桩身弯矩Mz以及桩身最大弯矩Mmax计算
1）由于创>4,故可以采用无量纲法
即：
心和+以=624.4轴+33沁
无量纲系数AM,BM分别由附表查的，Mz计算如下表:
MZ计算列表
Z=az
Z
Aw
Mz
0.0
0.00
0
1.00000
0.00
332.81
332.81
0.1
0.36
0.09960
0.99974
62.20
332.72
394.92
0.2
0.72
0.19696
0.99806
122.99
332.16
455.16
0.3
1.08
0.29010
0.99382
181.15
330.75
511.91
0.4
1.44
0.37739
0.98617
235.66
328.21
563.87
0.5
1.80
0.45752
0.97458
285.70
324.35
610.05
0.6
2.15
0.52938
0.95861
330.57
319.03
649.61
0.7
2.51
0.59228
0.93817
369.85
312.23
682.08
0.8
2.87
0.64561
0.91324
403.15
303.94
707.09
0.9
3.23
0.68926
0.88407
430.41
294.23
724.64
1.0
3.59
0.72305
0.85089
451.51
283.18
734.69
1.1
3.95
0.74714
0.81410
466.55
270.94
737.49
1.2
4.31
0.76183
0.77415
475.72
257.64
733.37
1.3
4.67
0.76761
0.73161
479.33
243.49
722.82
1.4
5.03
0.76498
0.68694
477.69
228.62
706.31
1.5
5.39
0.75466
0.64081
471.25
213.27
684.52
1.6
5.75
0.73734
0.59373
460.43
197.60
658.03
1.7
6.10
0.71381
0.54625
445.74
181.80
627.54
1.8
6.46
0.68488
0.49889
427.67
166.04
593.71
1.9
6.82
0.65139
0.45219
406.76
150.49
557.25
2.0
7.18
0.61413
0.40658
383.49
135.31
518.81
2.2
7.90
0.53160
0.32025
331.96
106.58
438.54
2.4
8.62
0.44334
0.24262
276.84
80.75
357.59
2.6
9.34
0.35458
0.17546
221.42
58.39
279.81
2.8
10.05
0.26996
0.11979
168.58
39.87
208.44
3.0
10.77
0.19305
0.07595
120.55
25.28
145.83
3.5
12.57
0.05081
0.01354
31.73
4.51
36.23
4.0
14.36
0.00005
0.00009
0.03
0.03
0.06
2）桩身最大弯矩Mmax最大弯矩位置确定
由QZ=O得：
由0=0.533及応4,查附表13,得Z-=L0091,故
由^=1-0091及％=4,查书中附表13,得KM=1.780
Mnm=KM=1.780x332.81=592.40kTV・m
（2）桩身剪力Qz计算
Qz=Q）州+沁Bq=173.91血+92.69Bq
无量纲系数AQ,BQ分别由附表查的，Qz计算如下表
QZ计算列表
Z=az
Z
Aq
Bq
Q°Aq
0
0.0
0.00
1.00000
0
173.91
0.00
173.91
0.1
0.36
0.98833
-0.00753
171.88
-0.70
171.18
0.2
0.72
0.95551
-0.02795
166.17
-2.59
163.58
0.3
1.08
0.90468
-0.05820
157.33
-5.39
151.94
0.4
1.44
0.83898
-0.09554
145.91
-8.86
137.05
0.5
1.80
0.76145
-0.13747
132.42
-12.74
119.68
0.6
2.15
0.67486
-0.18191
117.36
-16.86
100.50
0.7
2.51
0.58201
-0.22685
101.22
-21.03
80.19
0.8
2.87
0.48522
-0.27087
84.38
-25.11
59.28
0.9
3.23
0.38689
-0.31245
67.28
-28.96
38.32
1.0
3.59
0.28901
-0.35059
50.26
-32.50
17.77
1.1
3.95
0.19388
-0.38443
33.72
-35.63
-1.92
1.2
4.31
0.10153
-0.41335
17.66
-38.31
-20.66
1.3
4.67
0.01477
-0.43690
2.57
-40.50
-37.93
1.4
5.03
-0.06586
-0.45486
-11.45
-42.16
-53.61
1.5
5.39
-0.13952
-0.46715
-24.26
-43.30
-67.56
1.6
5.75
-0.20555
-0.47378
-35.75
-43.91
-79.66
1.7
6.10
-0.26359
-0.47496
-45.84
-44.02
-89.86
1.8
6.46
-0.31345
-0.47103
-54.51
-43.66
-98.17
1.9
6.82
-0.35501
-0.46223
-61.74
-42.84
-104.58
2.0
7.18
-0.38839
-0.44914
-67.54
-41.63
-109.18
2.2
7.90
-0.43174
-0.41179
-75.08
-38.17
-113.25
2.4
8.62
-0.44647
-0.36312
-77.65
-33.66
-111.30
2.6
9.34
-0.43651
-0.30732
-75.91
-28.49
-104.40
2.8
10.05
-0.40641
-0.24853
-70.68
-23.04
-93.72
3.0
10.77
-0.36065
-0.19052
-62.72
-17.66
-80.38
3.5
12.57
-0.19975
-0.01672
-34.74
-1.55
-36.29
4.0
14.36
-0.00002
-0.00045
0.00
-0.04
-0.05
（3）水平位移Xz计算
*产嘉人+鑰〃F6.97xg”i+3.72x1。
*,
无量纲系数Ax,Ex分别由附表查的，Xz计算如下表
XZ计算列表
Z=az
Z
Bx
Xz
0.0
0.00
2.44066
1.62100
17.01
6.03
23.04
0.1
0.36
2.27873
1.45094
15.88
5.40
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