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1、基础工程课程设计基础工程课程设计基础工程：基础工程：结构物的地基和基础的设计与施工。结构物的地基和基础的设计与施工。基础基础 浅基础浅基础深基础深基础桩基础桩基础沉井基础沉井基础课程设计题目课程设计题目“桥桩基础设计桥桩基础设计”设计要求设计要求1、通过课程设计，要求学生对基础工程设计内容和通过课程设计，要求学生对基础工程设计内容和过程有较全面地了解和掌握，熟悉基础工程的设过程有较全面地了解和掌握，熟悉基础工程的设计规范、规程、手册和工具书。计规范、规程、手册和工具书。2 2、按设计任务书的要求进行设计计算。、按设计任务书的要求进行设计计算。3 3、在教师指导下，、在教师指导下，独立完成独立完
2、成课程设计任务指导书规课程设计任务指导书规定的全部任务。定的全部任务。4 4、设计说明书要求计算正确、步骤清晰完整，文理、设计说明书要求计算正确、步骤清晰完整，文理通顺，字迹工整；施工图布置合理、表达清晰，通顺，字迹工整；施工图布置合理、表达清晰，比例合理，字体端正，线条清晰，符合制图标准。比例合理，字体端正，线条清晰，符合制图标准。5 5、不准用计算机输出，不准用透明纸绘图。用不准用计算机输出，不准用透明纸绘图。用A4A4纸纸装订成册，图纸要求用装订成册，图纸要求用A4A4或或A3A3。进度计划进度计划 课程设计时间：一周课程设计时间：一周时时 间间 课程设计内容课程设计内容 1 1 布置设
3、计任务布置设计任务 熟悉设计资料熟悉设计资料 2 2 计算计算 3 3 计算绘图计算绘图 4 4 计算绘图计算绘图 5 5 上交课设说明书和有关图纸，上交课设说明书和有关图纸，答辩答辩 成绩评定办法成绩评定办法评定考核项目为设计说明书（包括设计评定考核项目为设计说明书（包括设计图纸）（图纸）（70%70%）和答辩（）和答辩（30%30%）两部分。）两部分。考核根据设计说明书和设计图纸成绩分考核根据设计说明书和设计图纸成绩分优、良、中、及格、不及格五等优、良、中、及格、不及格五等 桩基础设计思路桩基础设计思路验算验算1 1、首先应该搜集必要的资料，包括上部结构型式与、首先应该搜集必要的资料，包括
4、上部结构型式与使用要求，荷载的性质与大小，地质和水文资料，使用要求，荷载的性质与大小，地质和水文资料，以及材料供应和施工条件等；以及材料供应和施工条件等；2 2、综合分析设计资料，、综合分析设计资料，拟定拟定出设计方案（包括选择出设计方案（包括选择桩基类型、桩长、桩径、桩数、桩的布置、承台桩基类型、桩长、桩径、桩数、桩的布置、承台位置与尺寸等）；位置与尺寸等）；3 3、然后进行基桩和承台以及桩基础整体的强度、稳、然后进行基桩和承台以及桩基础整体的强度、稳定、变形验算。定、变形验算。设计原则是保证承台、基桩和地基在强度、设计原则是保证承台、基桩和地基在强度、变形及稳定性方面满足安全和使用上的要求
5、，并变形及稳定性方面满足安全和使用上的要求，并同时考虑技术和经济上的可能性与合理性，最后同时考虑技术和经济上的可能性与合理性，最后确定较理想的设计方案。确定较理想的设计方案。1 1、综合分析设计资料：综合分析设计资料：1 1）荷载为轴向荷载，因此不考虑桩在水平力）荷载为轴向荷载，因此不考虑桩在水平力作用下的基桩内力和位移问题，按桩身材料作用下的基桩内力和位移问题，按桩身材料进行承载力验算考虑轴向受压即可。进行承载力验算考虑轴向受压即可。2 2）根据地质情况，本次设计应选择摩擦桩，）根据地质情况，本次设计应选择摩擦桩，不存在负摩阻力问题。不存在负摩阻力问题。3 3）不考虑河水的冲刷问题）不考虑河
6、水的冲刷问题 4 4）属于低）属于低承台桩，但由于无水平荷载，不用承台桩，但由于无水平荷载，不用考虑承台侧面土的水平抗力，考虑承台侧面土的水平抗力，设计要点设计要点2 2、选择持力层、选择持力层 一般都希望把桩底置于岩层或坚硬的土层上，一般都希望把桩底置于岩层或坚硬的土层上，以得到较大的承载力和较小的沉降量。如在施以得到较大的承载力和较小的沉降量。如在施工条件容许的深度内没有坚硬土层存在，应尽工条件容许的深度内没有坚硬土层存在，应尽可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持可能选择压缩性较低、强度较高的土层作为持力层，要避免使桩底坐落在软土层上或离软弱力层，要避免使桩底坐落在软土层上或离软弱下卧
7、层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉下卧层的距离太近，以免桩基础发生过大的沉降。降。3 3、拟定桩基础尺寸、构造及施工工艺拟定桩基础尺寸、构造及施工工艺拟定桩基础尺寸、构造应满足规范公路桥涵地基拟定桩基础尺寸、构造应满足规范公路桥涵地基与基础设计规范（与基础设计规范（JTJ D63-2007 JTJ D63-2007）条的要求。）条的要求。施工工艺：施工工艺：1 1、沉桩（预制桩），按沉桩方式分：、沉桩（预制桩），按沉桩方式分：（1 1）打入式）打入式 （2 2）振动下沉式）振动下沉式 （3 3）静力压桩）静力压桩2 2、灌注桩：、灌注桩：分分钻挖孔灌注桩、沉管灌注桩钻挖孔灌注桩、沉管灌注桩、
8、爆扩桩、爆扩桩灌注桩。灌注桩。3 3、管桩（直径较大、管桩（直径较大1-5m1-5m的预制桩）的预制桩）4 4、确定单桩容许承载力、确定单桩容许承载力按土的支撑力的确定单桩轴向容许承载力。按土的支撑力的确定单桩轴向容许承载力。按设计规范经验公式确定，按施工方法选按设计规范经验公式确定，按施工方法选择计算公式：择计算公式：沉桩（预制桩）沉桩（预制桩）灌注桩灌注桩 管管 桩桩1.1.摩擦桩：摩擦桩：2.2.（1 1）打入式：）打入式：3.3.式中：式中：P P单桩轴向受压容许承载力（单桩轴向受压容许承载力（KNKN），），4.4.当荷载组合为附加或临时施工荷载时，容许承载当荷载组合为附加或临时施工
9、荷载时，容许承载力力5.5.可适当提高；可适当提高；UU桩的周长（桩的周长（m m），按成孔直径计算；），按成孔直径计算；l li i承台底面或局部冲刷线以下低承台底面或局部冲刷线以下低i i层土的厚层土的厚度（度（m m）；）；i i与与 l li i对应的各土层与桩壁的极限摩阻力对应的各土层与桩壁的极限摩阻力（KPaKPa），按表（），按表（3-3)3-3)采用；采用；R R桩端处土的极限承载力（桩端处土的极限承载力（KPaKPa），可查表），可查表3-43-4；AA桩底横截面面积（桩底横截面面积（m m2 2）。）。（2 2）钻（挖孔）灌注桩：）钻（挖孔）灌注桩：式中：式中：m m0 0
10、 清底系数，按表清底系数，按表3-9 3-9 采用；采用；考虑桩入土深度影响的修正系数，考虑桩入土深度影响的修正系数，见表见表3-83-8；0 0 桩端处土的容许承载力（桩端处土的容许承载力（kPakPa），），按表按表2-4,2-52-4,2-5的数值采用；的数值采用；5 5、确定桩数和桩的平面布置、确定桩数和桩的平面布置（一）桩的根数估算（一）桩的根数估算 基础所需桩的根数可根据承台底面上的基础所需桩的根数可根据承台底面上的竖向荷载和单桩容许承载力按下式估算：竖向荷载和单桩容许承载力按下式估算：（二）桩间距的确定应满足规范公路桥涵地（二）桩间距的确定应满足规范公路桥涵地基与基础设计规范（基
11、与基础设计规范（JTJ D63-2007 JTJ D63-2007）条的）条的要求。要求。6 6、基桩桩身受力验算、基桩桩身受力验算 荷载为轴向荷载，因此不考虑桩在水平力荷载为轴向荷载，因此不考虑桩在水平力作用下的基桩内力和位移问题，按桩身材作用下的基桩内力和位移问题，按桩身材料进行承载力验算考虑轴向受压即可料进行承载力验算考虑轴向受压即可（P104P104）。）。7 7、群桩承载力及沉降验算、群桩承载力及沉降验算由基桩群（由基桩群（2 2根以上基桩）与承台组成的桩根以上基桩）与承台组成的桩基础叫群桩基础。基础叫群桩基础。规范规定：对于规范规定：对于摩擦桩群桩基础，摩擦桩群桩基础，桩中心桩中心
12、距小于倍桩径时，考虑群桩效应。距小于倍桩径时，考虑群桩效应。群桩效应群桩效应：群桩不同于单桩的工作状态所：群桩不同于单桩的工作状态所产生的效应，主要表现为对群桩承载力和产生的效应，主要表现为对群桩承载力和沉降的影响，是由于承台、桩、土相互作沉降的影响，是由于承台、桩、土相互作用而产生。用而产生。按所给资料，本次桩基设计必须考虑群桩按所给资料，本次桩基设计必须考虑群桩效应问题，进行群桩承载力及沉降验算。效应问题，进行群桩承载力及沉降验算。（）桩底持力层的允许承载力验算（）桩底持力层的允许承载力验算（P144P144）桩群作为整体基础时，桩基可视为如桩群作为整体基础时，桩基可视为如4-314-31
13、中的中的cdefcdef范围内的实体基础。范围内的实体基础。按下式验算：按下式验算：（467467）持力层下有软弱土层时，还应验算软弱下卧持力层下有软弱土层时，还应验算软弱下卧层的承载力。层的承载力。（2）群桩基础沉降验算）群桩基础沉降验算 桩中心距桩中心距倍桩径时，摩擦桩群桩基础则倍桩径时，摩擦桩群桩基础则作为实体基础考虑，用分层总和法计算桩端以下作为实体基础考虑，用分层总和法计算桩端以下持力层的沉降量（图持力层的沉降量（图4-324-32）。墩台基础的沉降。墩台基础的沉降应满足：应满足：（468468）8 8、承台结构设计及验算、承台结构设计及验算l承台是桩基础的一个重要组成部分。承台应有
14、足承台是桩基础的一个重要组成部分。承台应有足够的强度和刚度，以便把上部结构的荷载传递给够的强度和刚度，以便把上部结构的荷载传递给各桩，并将各单桩联结成整体。各桩，并将各单桩联结成整体。l承台设计包括承台材料、形状、高度、底面标高承台设计包括承台材料、形状、高度、底面标高和平面尺寸的确定以及强度验算，并要符合构造和平面尺寸的确定以及强度验算，并要符合构造要求。除强度验算外，上述各项均可根据本章前要求。除强度验算外，上述各项均可根据本章前叙有关内容初步拟定，经验算后若不能满足有关叙有关内容初步拟定，经验算后若不能满足有关要求，仍须修改设计，直至满足为止。要求，仍须修改设计，直至满足为止。l承台按承
15、台按极限状态极限状态设计，一般应进行局部受压、抗设计，一般应进行局部受压、抗冲剪、抗弯和抗剪验算冲剪、抗弯和抗剪验算 （1）桩顶处的局部受压验算）桩顶处的局部受压验算P47 P47 式（式（4-694-69）l 结构重要性系数取（桥梁安全等级为三级）；结构重要性系数取（桥梁安全等级为三级）；l荷载组合系数、荷载安全（分项）系数取荷载组合系数、荷载安全（分项）系数取l 即混凝土轴轴心抗压强度设计值即混凝土轴轴心抗压强度设计值 （2）桩对承台的冲剪验算）桩对承台的冲剪验算 P148 P148 式（式（4-704-70）即抗剪强度设计值即抗剪强度设计值 （3）承台抗弯及抗剪强度验算）承台抗弯及抗剪强
16、度验算 承台应有足够的厚度及受力钢筋以保证其承台应有足够的厚度及受力钢筋以保证其抗弯及抗剪切强度。承台在桩反力作用下，抗弯及抗剪切强度。承台在桩反力作用下，作为双向受弯构件尚无统一验算方法，现以作为双向受弯构件尚无统一验算方法，现以图图4-344-34，桩基础重力式桥墩为例，说明常采，桩基础重力式桥墩为例，说明常采用的承台内力在两个方向上分别进行单向受用的承台内力在两个方向上分别进行单向受力的近似计算方法。力的近似计算方法。在确定承台的验算截面在确定承台的验算截面后，可根据钢筋混凝土后，可根据钢筋混凝土矩形截面受弯构件矩形截面受弯构件按按极限状态设计法进行承台配筋计算或验算截极限状态设计法进行承台配筋计算或验算截面抗弯强度。面抗弯强度。