橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

1、橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)資料一、基本資料1地質(zhì)及水文資料河床土質(zhì)為卵石土，粒徑50-60mm約占60%,20-30mm約占30%,石質(zhì)堅(jiān)硬，孔隙大部分由砂填充密實(shí)，卵石層深度達(dá)58.6m；地基比例系數(shù)m120000kN/m4（密實(shí)卵石）；地基承載力基本容許值fa。1000kPa;樁周土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik500kPa；土的重度20.00kN/m3（未計(jì)浮力）；土內(nèi)摩擦角40。地面（河床）標(biāo)高69.50m；一般沖刷線標(biāo)高63.54m；最大沖刷線標(biāo)高60.85m；常水位河床 承臺(tái)底一般;幅蝶最犬情峨1.2承臺(tái)底標(biāo)高67.54m；常水位標(biāo)高69.80m,如圖1。承臺(tái)平面圖如寸阻的寸6馬5Q守67一549口

2、.日5縱橋向斷面橫橋向斷面圖1樁基剖面圖（單位：m）圖2單位：m2作用效應(yīng)上部為等跨30m的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁橋，荷載為縱向控制設(shè)計(jì)，作用于混凝土橋墩承臺(tái)頂面縱橋向的荷載如下。永久作用及一孔可變作用（控制樁截面強(qiáng)度荷載）時(shí):EN=40746kNH358.60kN（制動(dòng)力及風(fēng)力）EM=4617.30kNm（豎直反力偏心距、制動(dòng)力、風(fēng)力等引起的彎矩）永久作用及二孔可變作用（控制樁入土深度荷載）時(shí):N=46788.00kN3承臺(tái)用C20混凝土，尺寸為9.8X5.6乂2.0m承臺(tái)混凝土單位容重25.0KN/m3。4樁基礎(chǔ)采用高樁承臺(tái)式摩擦樁，根據(jù)施工條件，樁擬采用直徑d1.2m,以沖抓錐施工。二、設(shè)計(jì)

3、依據(jù)規(guī)范1 公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD63-2007）2 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）三、課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作設(shè)計(jì)滿足要求的群樁基礎(chǔ)，并形成圖紙與計(jì)算文件。計(jì)算文件包括以下內(nèi)容：1 .據(jù)單樁容許承載力擬定樁長(zhǎng)2 .群樁結(jié)構(gòu)分析（ 1） 計(jì)算樁頂受力（ 2） 計(jì)算沿樁長(zhǎng)度方向彎矩，水平壓應(yīng)力，并畫出相應(yīng)分布圖3)樁頂縱向水平位移驗(yàn)算3. 樁身截面配筋并繪出基樁構(gòu)造及鋼筋圖(橫截面，立面)，進(jìn)行樁截面強(qiáng)度校核4. 按地基土的支承力確定和驗(yàn)算單樁軸向承載力5. 承臺(tái)計(jì)算項(xiàng)目：局部受壓、抗沖剪6. 群樁基礎(chǔ)承載力檢驗(yàn)7. 參考文獻(xiàn)(1) 、王曉謀

4、.基礎(chǔ)工程.北京：人民交通出版社，2004(2) 、中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD62-2004).北京：人民交通出版社，2004(3) 、葉見(jiàn)曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京：人民交通出版社，2004(4) 、中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD63-2007).北京：人民交通出版社，2007(5) 江祖銘等主編.墩臺(tái)與基礎(chǔ).北京：人民交通出版社，1994設(shè)計(jì)計(jì)算1.承臺(tái)底面中心的荷載計(jì)算：1.1 恒載加一孔荷載：N407462.05.69.8(2510)42392.4KNH358.60KNM4617.30358.601.04975.

5、9KNm1.2 包載加二孔荷載：N46788.002.05.69.8(2510)48434.4KN2 .樁長(zhǎng)度的初步計(jì)算：2.1 樁長(zhǎng)的計(jì)算:由于地基土層單一，用確定單樁容許承載力公橋基規(guī)經(jīng)驗(yàn)公式初步反算樁長(zhǎng),設(shè)樁埋入最大沖刷線以下深度為h,一般沖刷線以下深度為h3,1則：NhpUliim0A0k2r2h332、 一人工一“1 22樁（直徑1.2m）自重每延米q=4251016.96 KNNh 48434.467.54 60.8561.224251025 10 h=8185. 489+8.48h計(jì)算P時(shí)取以下數(shù)據(jù)：樁的樁徑1.2m,沖抓錐成孔直徑1.3m,樁周長(zhǎng)U= x12221.3=4.08

6、m,A= -1=1.13 m2,4=0.7,m0=0.8, k2=10,0 =1000KPa,r2=10KN/m3（已扣除浮力），=500KPa,所以得:1P= 121.3 h 5000.7 0.8 1.131000 10 10h 2.69 3=1083.78h+613.18=8185.89+8.48h解得：h=7.04m現(xiàn)取 h=11.31m3 .群樁結(jié)構(gòu)分析:3.1 樁的計(jì)算寬度h:b1=kfk0kd已知：Li=2mhi=3(d+1)=6.6m;n=2b=0.6;,一,11kf=0.9;k0=1+1=1.833;d1.2，1bL110.6kb10.60.6%0.60.786.6b產(chǎn)kfko

7、kd=0.91.8330.781.21.54m3.2樁-土變形系數(shù)C30混凝土的受壓彈性模量Eh3.0104MPa,WJE=0.8X3.0107=2.40107KN/m2;I0.1017m4645mbi51200001.54EI0.83.01070.10170.597m樁在最大沖刷線以下深度h=11.31m,其計(jì)算長(zhǎng)度則為:hh0.59711.316.752.5,故按彈性樁計(jì)算3.3樁頂剛度系數(shù)12、3、4植的計(jì)算11l0=6.69m;h=11.31m;（根據(jù)公橋基規(guī)鉆挖孔樁米用），22mh 120000 11.31 1.357 106 kN/m3A=-d-=-1-=1.13m2,C0d2Ah

8、 tan -241.211.3124 42tan21.14m2,按樁中心距計(jì)算面4積，故?。篈03.228.04m242.195 1 06 KN m211-h6.69111.31AEhC0A0211.1313.01071.3571068.04=0.8993EI已知：hh6.75(4),取h=4,l0l00.5976.693.99查教材基礎(chǔ)工程附表17、18、19得：Xq=0.05989Xm=0.17312m=0.674333.4bo3EIxq0.59730.05989EI0.0127EI2EIxm0.59720.17312EI0.0617EIEIm0.5970.67433EI0.4026EI計(jì)

9、算承臺(tái)底面原點(diǎn)42392.4n160.8993EIO處位移a。、b。、0（單孔活載+恒載+制動(dòng)力等）7856.6EIn2_21X260.4026EI0.8993EI61.6216.23EIi160.0127EI0.0762EIn360.0617EI0.3702EI320.1370(EI)2a0n,2(n41x)Hn3Mi1n222n2(n41Xi)n3i116.23EI358.600,3702EI4975.9_20.0762EI16.23EI0.1370(EI)n2Mn3Hn/2、22n2(n41Xi)n3i10.0762EI4975.90.3702358.60_20.0762EI16.23E

10、I0.1370(EI)6967.33EI465.50EI3.5計(jì)算作用在每根樁頂上作用力P、QMi：豎向力：P1(b07856.6xi0)0.8993EI(E11.6465.57735.24kN水平力：Qi2a。300.0127EI6967.330.0617EI6395.64kN465.50一59.76KN彎矩:Mi3ao0.4026EIEIEI465.506967.330.0617EI242.47KNmEI校核:nQi59.76358.56KNH358.60KNnXiPii1nMi3(7735.246395.64)1.66(242.47)4975.26KNm4975.9KNmnnpii13(

11、7735.246395.64)42392.64KN42392.4KN3.6 計(jì)算最大沖刷線處樁身彎矩M。，水平力Q。，及軸向力P。:Mo=MiQilo=-242.47+59.76X6.69=157.32KNmQ=59.76KNP0=7735.24+1.13X6.69X(25-10)=7848.64KN3.7 最大沖刷線深度下沿樁身長(zhǎng)度方向彎矩、水平壓應(yīng)力的計(jì)算:3.7.1 樁身最大彎矩處及最大彎矩的計(jì)算：由：Qz=0 得：CqM00.597157.32,01.572Qo59.76由Cq=1.572且h=6.754取h=4.0,查教材基礎(chǔ)工程附表13得=0.84故Z”瑞=1.41m又由二二0.8

12、4及h=6.754取h=4.0,查教材基礎(chǔ)工程附表13得Km=1.341MmaxKmM0=1.341X157.32=210.97KN-m3.7.2 最大沖刷線深度下沿樁身長(zhǎng)度方向彎矩、水平壓應(yīng)力的計(jì)算:采用無(wú)量鋼法計(jì)算，由h=6.752.5,所以用摩察樁公式計(jì)算：Mz-AmM0BmQzQ0AQM0BQ其中圓=5976100.10KNQo=59.76KNM0=157.32KN0.597An、Bm、AQ、BQ的值查教材基礎(chǔ)工程附表3、4、7、8,計(jì)算如下表:zhAmBmAQBq色AmMoBmMZQoAqMoBqQz0001100157.32157.3259.76059.760.3350.20.19

13、6960.998060.95551-0.0279519.72157.01176.7357.10-2.6354.470.6700.40.377390.986170.83898-0.0955437.78155.14192.9250.14-8.9741.171.1730.70.592280.938170.58201-0.2268559.29147.59206.8834.78-21.3113.471.6751.00.727140.850890.28901-0.3505972.79133.86206.6517.27-32.93-15.662.5131.50.754660.64081-0.13952-0.

14、4671575.54118.72194.26-8.34-43.87-52.213.35020.614130.40658-0.38839-0.4491461.4763.96125.43-23.21-42.18-65.394.0202.40.443340.24262-0.44647-0.3631244.3838.1782.55-26.68-34.10-60.785.02530.193050.07595-0.36065-0.1905219.3211.9531.27-21.55-17.89-39.445.8633.50.050810.01354-0.19975-0.016725.092.137.22-

15、11.94-1.57-13.516.70040.000050.00009-0.00002-0.0004500.010.010-0.04-0.04彎矩圖如下-2ZX-QZAZBXZXxxbbzhAxBx春hAxb1dhBxb1zx002.440661.621000000.3350.22.278731.2908810.569.4019.960.6700.41.802731.0006416.7114.5731.281.1730.71.360240.6388522.0616.2838.341.6751.00.970410.3611922.4813.1535.632.5131.50.46614-0.06

16、28816.20-3.4312.773.3502.00.14696-0.075726.81-5.511.304.0202.40.00348-0.110300.19-9.64-9.455.0253.0-0.08741-0.09471-6.08-10.35-16.345.8633.5-0.10495-0.05698-8.51-7.26-15.776.7004-0.10788-0.01487-10.00-2.17-12.17橫向土抗應(yīng)力圖如下：最大沖刷線下水平壓應(yīng)力分布-43.004 10 radTQJ3.8 樁頂縱向水平位移驗(yàn)算:樁在最大沖刷線處水平位移X0和轉(zhuǎn)角0的計(jì)算:由Z=0h=6.754取

17、h=4查教材基礎(chǔ)工程附表1、2、5、6得:Ax=2.44066A=-1.62100Bx=1.62100B=-1.75058Xo-Q0-A冶AxM02EIBx59.760.5973 2.4 107 0.10172.44066157.320.5972 2.4 107 0.10171.621000.5739 10Q02eim=0.5739mmt6mm符合規(guī)范要求四BEI59.76一2_70.5972.4100.1017(1.6210)157.320.5971.7421070.10171.75058由 h=6.75 4,取 4, 103.9 墩頂縱橋向水平位移驗(yàn)算:100.5976.693.99可查得

18、：Ax1=64.75127A=Bx=16.623321x1B=5.750581Mo2eix-Ax13Ax3ei64.7512716.6233259.760.59732.41070.1017310.46103m10.46mm157.320.59722.41070.1017EI(16.62332)(5.75058)59.76157.320.5972.41070.1017樁頂?shù)目v向水平位移x1=10.46mm水平位移的容許值0.57302.74cm=27.4mm4.樁身截面的配筋計(jì)算及截面強(qiáng)度的校核：M：、一.一一4.1 計(jì)算軸向力Nj,偏心距e0j,偏心距增大系數(shù)Nj最大彎矩發(fā)生在最大沖刷線以下Z

19、=1.41m處，該處C zmax一,11NjPiqI。2qZmax-1.3 1.41 500117848.6416.966.69-16.961.41-Mmax=210.97KNm226535.154KN210.97e00.0323m32.3mm6535.154現(xiàn)擬定采用C30混凝土，HRB335鋼筋，Ra13.8MPa,Rg280MPa因h6.754,故樁的計(jì)算長(zhǎng)度4.04.01p0.5(10)0.5(6.69-)6.695m6695mmP0.597長(zhǎng)細(xì)比1p/d6695/12005.5797,可不考慮縱向彎曲對(duì)偏心矩的影響，取1。計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)eo132.332.3mmrd/21200/

20、2600mm.”%520-Mag80mm,rg60080520mm,g-0.87r600RaBrA(e。)RgC(e0)Dgr13.8B600A32.3280C32.3D5208280B445.74A9044C145600DNuRaaAr2Rgr2cs(600)20.9520.9513.8A(600)2280C1.251.253775680A76608000C則配筋率由下式計(jì)算:fcd Br Ae0fsd Ce0 Dgr計(jì)算結(jié)果如下表:ABCDNu(KNNj(KN)Nu/Nj1.212.97870.14352.72380.35940.00503912298.0256535.1541.8821.

21、222.98860.13552.73870.34760.00813412990.5766535.1541.9881.232.99820.12772.75320.33610.01161013769.0026535.1542.1071.243.00750.12012.76750.32480.01554814651.8406535.1542.2421.253.01650.11262.78130.31370.02008915669.7766535.1542.398由計(jì)算表可見(jiàn)，當(dāng)=1.23時(shí)，計(jì)算縱向力Nu與設(shè)計(jì)值Nj之比較為合理，故取=1.23,=0.011610 為計(jì)算值。0.87 214779m

22、m ,1 0.95 (11.2513.8 113097311.25280 14779)計(jì)算所需縱向鋼筋的截面積22_2Ar0.011610(600)13124mm現(xiàn)采用2428,Ag14779mm2,布置如圖所示?；炷羶舯Ｗo(hù)層C=80-31.6/2=64.2mm25mm,縱向鋼筋間凈距為136mm80mm。5、對(duì)截面進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核由前面的計(jì)算結(jié)果：e032.3mm;a80mm；%520mm；g4Ag2實(shí)際配筋率一g414779/(12002)0.013074。d2在垂直于彎矩作用平面內(nèi)長(zhǎng)細(xì)比lp/d5.5797,故縱向彎曲系數(shù)1.000p混凝土截面積為Ahd2/41130973mm2,實(shí)際縱向

23、鋼筋面積Ag則在垂直于彎距作用平面內(nèi)的承載力為：一11NubRaAhRgAgcs15006.616kNNj6535.154kN在彎距作用平面內(nèi)BRaDgRge。rARaCRgB13.8D0.0116100.87280600A13.8C0.0116102808280B1696.92D現(xiàn)采用試算法列表計(jì)算（見(jiàn)表4）ABCDemmemme/e1.212.97870.14352.72380.359435.98932.301.1142241.222.98860.13552.73870.347634.13632.301.0568531.232.99820.12772.75320.336132.34332.

24、301.0013441.243.00750.12012.76750.324830.60632.300.947543=1.23為計(jì)當(dāng)=1.23時(shí)，eo=32.34mm與設(shè)計(jì)的eo=32.30mnf艮接近，故取算值。在彎矩作用平面內(nèi)的承載力為:NuRaAr2c-C r2Rgs0.95 13.8 :1.2513768.992kN_22.9982 (600)0.951.25_22.7532 0.011610 (600)280Nj 6535.154kNMu”5 13.8 1.25289.592kN0.1277 (600)30.951.250.3361 0.011610 (600)2280m M j 210.97kN mRaBr3Dr2Rgag樁身配筋圖如下:6、S1D407；八口按地基土的支承力確定和驗(yàn)算樁基的承載能力:Ra1.2uqikliApqqm。fa0k