中墩設(shè)計(jì)書(2)

1、中墩設(shè)計(jì)書 設(shè)計(jì)人：姚濤 設(shè)計(jì)單位;道橋二班 設(shè)計(jì)時(shí)間：二0一一年五月十二日 設(shè)計(jì)資料（1） 上部構(gòu)件：30m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，橋面凈寬8m2×1.5m。（2） 下部構(gòu)件：混凝土重力式橋墩。（3） 設(shè)計(jì)荷載：公路-級(jí)，人群荷載為3.0kNm²（4） 地質(zhì)資料。 地質(zhì)柱狀圖見圖6-29。圖6-29 地質(zhì)柱狀圖（尺寸單位：cm）地基土的物理性質(zhì)指標(biāo)見表6-16地基圖物理性質(zhì)指標(biāo)表6-16層次土名（kN/m3）GS(%)L(%)P(%)eIL1黏性土a19.82.7221.0626.8812.600.6390.6302黏性土b18.72.7433.0938.6417.750

2、.9310.734（5） 水文資料設(shè)計(jì)水位高程85.9，常水位高程79.3，河底高程78.1，一般沖刷線高程76.8，局部沖刷線高程75,4（高程均以m計(jì)）。（6） 其他：橋梁處于公路直線段上，無冰凍，風(fēng)壓為50×0.01kpa，擬在枯水季節(jié)施工。作用于基頂（墩底）處的效應(yīng)組合見表6-17。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)橋的中墩基礎(chǔ)。作用于基礎(chǔ)（墩底）處的效應(yīng)組合 表6-17序號(hào)效應(yīng)組合情況作用于基頂（墩底）處的力和力矩N（kN）H（kN）M（kN·m）1用于驗(yàn)算地基強(qiáng)度和偏心距組合9876026A:恒載雙孔車輛雙孔人群98460328B:恒載單孔車輛單孔人群組合A:恒載雙孔車輛雙孔

3、人群雙孔制動(dòng)力常水位時(shí)風(fēng)力98762262110B:恒載單孔車輛單孔人群?jiǎn)慰字苿?dòng)力常水位時(shí)風(fēng)力984622624122用于驗(yàn)算基礎(chǔ)穩(wěn)定性組合恒載單孔車輛單孔人群設(shè)計(jì)水位時(shí)的浮力85420328組合A:恒載單孔車輛單孔人群?jiǎn)慰字苿?dòng)力設(shè)計(jì)水位時(shí)風(fēng)力設(shè)計(jì)水位時(shí)浮力85422262041B:恒載單孔車輛單孔人群?jiǎn)慰字苿?dòng)力常水位時(shí)風(fēng)力常水位時(shí)浮力754122621112. 設(shè)計(jì)說明 針對(duì)基礎(chǔ)的埋置深度選擇，需要從地質(zhì)條件來考慮，考慮的指標(biāo)是液性指數(shù)IL,空隙比e進(jìn)一步去確定承載力容許值，然后根據(jù)液性指數(shù)IL判斷土質(zhì)是否是透水，最后由水文資料所給的水位高程，一般沖刷線高程等選定基礎(chǔ)埋置深度。針對(duì)基礎(chǔ)尺寸的

4、選擇，根據(jù)荷載的地基承載和地基承載力的情況，然后由基礎(chǔ)臺(tái)階的厚度、寬度，算出臺(tái)階擴(kuò)展角，進(jìn)一步確定基礎(chǔ)的尺寸。針對(duì)所用材料的選擇，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料中上下部構(gòu)造，以及橋面所受荷載和地基荷載和地基承載力來確定，選定安全系數(shù)較高且又經(jīng)濟(jì)的材料進(jìn)行施工。三.驗(yàn)算 1.確定基礎(chǔ)埋置深度. 從地質(zhì)條件看，表層黏土厚約6米。其液性指數(shù)IL=(W-WP)/(WL-WP)=(21.6-12.6)/(26.88-12.6)=0.63 e=0.639.查表3-2得承載力容許值fa0=289kPa.對(duì)二級(jí)公路而言。土質(zhì)不壞可作為持力層，考慮黏土IL=0.631.0.可視為不透水層，常水位79.3-78.10=1.2.可

5、采用土圍堰明挖法修筑擴(kuò)大淺基礎(chǔ)。因此，初定基礎(chǔ)底面設(shè)在局部沖刷線以下2.75米處。高程為75.4-2.75=72.65米。 2.基礎(chǔ)尺寸的擬定 選用C5片石混凝土基礎(chǔ)，根據(jù)荷載和地基承載力情況。初定基礎(chǔ)設(shè)三層臺(tái)階、每厚75lcm。臺(tái)階寬50cm。則擴(kuò)展角=arctan（50/75）=34°max=40°。符合要求，則基礎(chǔ)頂面尺寸。l2=1280+0.5×2=13.8（m）b1=198+0.5×2=2.98（m）基礎(chǔ)底面尺寸為：L2=1280+0.5×6=15.8（m）B2=198+0.5×6=4.98（m）根據(jù)本橋情況，順橋向驗(yàn)算應(yīng)控

6、制設(shè)計(jì)、故以下均為縱向驗(yàn)算。 3.計(jì)算各種效應(yīng)組合下作用于基礎(chǔ)底面行心處的N、H和M值。（表6-17） 4.臺(tái)力偏心距驗(yàn)算 由臺(tái)力偏心距組合e0=m/n.對(duì)照表6-17中序號(hào)中 組合B，其M=2412kN·m屬最大。而N=9846比組合A中的N小得不多。基礎(chǔ)底面面積：A=4.98×15.8=78.684（m2）截面抵抗矩：=1/6×15.8×4.892=65.31 L=/A=65.31/78.684=0.83e0=M/N=2412/9846=0.24 5.地基強(qiáng)度驗(yàn)算 （1）持力層強(qiáng)度按地質(zhì)資料，采用規(guī)范方法。先求得持力層的承載力容許值:fa=fa0+k

7、1r1(b-2)+k2r2(h-3)+10h持力層為黏土，查得fa0=289kPa.由l2=0.63、查表3-9，得k1=0,k2=1.5,故五寬度修正、由于h=76.8-72.65=4.15m.(從一般沖刷線算起)持力層為塑態(tài)，黏土可視為不透水層，故應(yīng)考慮地面影響h=79.3-76.8=2.5m, 于是：fa=289+1.5×19.8×（4.15-3）+10×2.5=448.2（kPa） 對(duì)于組合來說，承載力容許值抗力系數(shù)rR=1.25.按照表6-17序號(hào)的荷載組合B計(jì)算，e0=M/N=2412/65.31=0.24.P=/A=0.83m. e0<P0.故

8、基底應(yīng)力為：Pmaxmin=N/M±M/=9846/78.684±2412/65.31=162188(kPa)各種效應(yīng)組合下的基底應(yīng)力列于下表中。表列結(jié)果中Pmax均小于fa=448.2kPa.肯定符合Pafa要求。故持力層強(qiáng)度足夠基底應(yīng)力計(jì)算表效應(yīng)組合情況N(kN)M(kN·m)N/A(kPa)M/(kPa)Pmax(kPa)Pmin(kPa組合A9876261260126125B98463281255130120組合A987621101263215894B984624121253716288（2） 軟弱下臥層強(qiáng)度 下臥層為黏土。由IL=(W-WP)/(WL-W

9、P)=(33.09-17.75)/(38.64-17.75)=0.734、e=0.913查表3-2得fa0=223.5小于持力層fa0=273kPa故為軟弱下臥層。 由IL>0.5、得k1=0、k2=1.5、又因?yàn)槌至硬煌杆⒖捎?jì)入水深修正，故軟弱下臥層的承載力容許值為：fah+z=fa0+k1r1(b-2)+k2r2(h+z-3)+10h =223.5+0+1.5×18.7×(4.15+2.25-3)+10×2.5=343.87(kPa)上式中，由于持力層不透水，2采用黏土層得飽和重度值，2= f=(Gs+e)/(1+e)=(2.72-0.639)/(1

10、+0.639)=20.1(kN/m3)下臥層頂面應(yīng)力為： Ph+z=1=（h+z）+(P-1h)其中，h應(yīng)從河底算起，故h=78.10-72.65=5.45m.(h+z)和h范圍內(nèi)均為黏土，計(jì)算時(shí)用其天然重度，故1=2=19.8kN/m3.因?yàn)閦/b=2.25/4.98=0.45<1、取P=（p-+Pmax）/2.組合IA時(shí)：P=126kPa、由l/b=15.8/4.98=3.17,查表-14,經(jīng)內(nèi)插得 =0.862.故Pz=19.8×(5.45+2.25)+0.862×(126-19.8×5.45)=168.對(duì)組合，Pz<fah+z .故符合要求：組合A時(shí)。P=(126+158)/2=142(kPa)Pz=19.8×(5.45+2.25)+0.862×(126-19.8×5.45)=168kPa對(duì)組合，Pz<Rfah+z,故符合要求6.基礎(chǔ)穩(wěn)定性 (1)抗傾覆穩(wěn)定性K0=S/e0,其中S=b/2=4.98/2=2.49、e0=M/N、取不利效應(yīng)組合。K0計(jì)算如下表、結(jié)果符合要求：K0計(jì)算表效應(yīng)組合N（kN）M()kP·m)e0(m)R0要求最小穩(wěn)定系數(shù)組合85423280.03865.51.5組合754121110.288.91.3（2） 抗滑動(dòng)穩(wěn)定性.