基礎(chǔ)工程課程設(shè)計 橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書第四版

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計 橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書第四版 大學(xué)生橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書題目:某公路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計1. 課程設(shè)計教學(xué)條件要求本設(shè)計對象為某公路橋梁，該橋梁的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)完成，本課程設(shè)計的任務(wù)是完成橋墩基礎(chǔ)與地基的設(shè)計與檢算。要求同學(xué)選擇（或由任課教師分配）一個基礎(chǔ)，按給定的條件完成相關(guān)的設(shè)計和計算工作。2. 課程設(shè)計任務(wù)2.1工程概況某公路橋梁設(shè)計采用樁（柱）式橋墩，初步擬定尺寸如圖1所示。該橋梁上部結(jié)構(gòu)為25米鋼筋混凝土裝配式T梁橋。橋面寬7米，兩邊各0.5米人行道。 該橋墩基礎(chǔ)由兩根鉆孔樁組成，旋轉(zhuǎn)鉆成孔。樁的設(shè)計直徑d（即鉆頭直徑，精確至0.1m）自選，樁底沉渣厚度控制為

2、t=(0.20.4)d。在局部沖刷線處設(shè)置橫系梁，其斷面尺寸可按構(gòu)造等要求確定，高度約1.0m。2.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)地質(zhì)資料：標(biāo)高20.00以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土，各物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重 1 g =18.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=21%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%；標(biāo)高20.00以下樁側(cè)及樁底均為硬塑性亞粘土，其物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重g =19.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。 2.3 設(shè)計荷載（1）一跨上部結(jié)構(gòu)自重G1=2000(L/20)1.2 kN（取整），其中L為跨

3、徑； （2）蓋梁自重G2=350kN；（3）局部沖刷線以上樁重應(yīng)分別考慮最低水位及常水位；汽車荷載應(yīng)考慮最不利荷載組合（雙孔和單孔布載）；人群荷載尚應(yīng)考慮最不利情況；荷載布載長度為梁長（L-0.1）m。（4）設(shè)計汽車荷載為公路級，汽車可能產(chǎn)生的橫向偏心距為0.55m，單。)=5kN；圖22.4 材料樁身混凝土強(qiáng)度等級擬采用C25，混凝土彈性模量Eh=2.85104MPa，可選擇的鋼筋有HPB235和HRB335。 2.5 具體任務(wù)要求如下： 2 （1）確定樁的長度，進(jìn)行單樁承載力驗(yàn)算。具體計算時按如下不同標(biāo)準(zhǔn)跨徑分組進(jìn)行，同組人員的設(shè)計樁徑、樁長不得全部相同。（2和相應(yīng)軸力，配置鋼筋，驗(yàn)算截面

4、強(qiáng)度；（3）計算主筋長度，螺旋鋼筋長度，鋼筋總用量；（4）初步?jīng)Q定修筑基礎(chǔ)的施工方案（5）繪出樁的鋼筋布置圖。將以上全部成果整理成設(shè)計計算說明書和設(shè)計施工圖。3. 課程設(shè)計報告書主要內(nèi)容課程設(shè)計計算說明書通常應(yīng)包含下述內(nèi)容：（1）工程概況和設(shè)計任務(wù)。包括：工程名稱，場地位置，上部結(jié)構(gòu)的類型、尺寸，本人承擔(dān)的課程設(shè)計任務(wù)；（2）地質(zhì)勘察資料；（3）設(shè)計荷載；（4）方案設(shè)計。包括：基礎(chǔ)選型，尺寸擬定，地基持力層的選取。需要闡明自己的思路和考慮的因素并列出必要的說明；（5）技術(shù)設(shè)計的過程。包括：計算項(xiàng)目，計算過程和計算結(jié)果，方案調(diào)整的理由和結(jié)果。需要闡明參數(shù)選取的理由、考慮的因素并列出必要的說明；（

5、6）由設(shè)計結(jié)果形成的施工圖，該圖用CAD制作完成；（7）施工方案（初步）。包括：基礎(chǔ)施工方式，主要施工機(jī)具。4. 課程設(shè)計要求（1） 學(xué)生按時到課程設(shè)計指定地點(diǎn)簽到，遵守課程設(shè)計紀(jì)律。（2） 學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計任務(wù)。指導(dǎo)教師分時段驗(yàn)收學(xué)生完成的階段任務(wù)。（3） 學(xué)生按時提交課程設(shè)計成果和打印的課程設(shè)計報告書。3 5課程設(shè)計參考資料1 凌志平.易經(jīng)武,基礎(chǔ)工程（第二版）.人民交通出版社，1997.10 2周景星等,基礎(chǔ)工程.清華大學(xué)出版社，19963 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）, 人民交通出版社,2004 4 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJ 024-85）,人民交通出

6、版社,1985 撰寫者：王曉琴課程設(shè)計評分表 指導(dǎo)教師：王曉琴4 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計報告書一 設(shè)計資料5 1 地質(zhì)資料標(biāo)高20.00以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土，各物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重g =18.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=21%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%；標(biāo)高20.00以下樁側(cè)及樁底均為硬塑性亞粘土，其物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重g =19.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。 常水位標(biāo)高為44.50m，一般沖刷線標(biāo)高為39.50m，最大沖刷線標(biāo)高為35.50m 2 樁、墩尺寸與材料該橋墩基礎(chǔ)由

7、兩根鉆孔樁組成，旋轉(zhuǎn)鉆成孔。樁的設(shè)計直徑d=1.2m，樁底沉渣厚度控制為t=0.3d。在局部沖刷線處設(shè)置橫系梁，其斷面尺寸可按構(gòu)造等要求確定，高度約1.0m。樁身混凝土強(qiáng)度等級擬采用C25，混凝土彈性模量Eh=2.85104MPa，可選擇的鋼筋有HPB235和HRB335。 3 荷載情況橋墩為單排雙柱式，橋面寬7米，兩邊各0.5米人行道，上部為25-0.1=24.9m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁（1）一跨上部結(jié)構(gòu)自重G1=2000(L/20)1.2 =2602kN，兩跨自重反力N1=G1=1301kN2（2）蓋梁自重反力N2=G256.25=28.125kN =175kN；系梁自重反力N3=22（3）兩

8、跨活載反力為758kN，一跨活載反力為669kN，所引起的彎矩M=200.7kN。常水位以上樁身自重N4=135.6kN（4）設(shè)計汽車荷載為公路級，汽車可能產(chǎn)生的橫向偏心距為0.55m，單孔活載時縱向偏心距為b=0.30m，并應(yīng)考慮沖擊力。行人荷載為3.5kPa。（5）單樁所受水平力如圖所示。其中：HT（制動力）=4.5kN；W1(風(fēng)力)=5kN；W2(風(fēng)力)=8kN6圖2（6）樁（直徑1.5m）自重每延米q=p1.22415=16.96kN(7)擬定樁基礎(chǔ)采用旋轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁基礎(chǔ),為摩擦樁。二 計算1、樁的周長計算根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中確定單樁容許承載力的經(jīng)驗(yàn)公式初步反算樁的長度，設(shè)

9、該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，則：Nh=P=1Uliti +m0 A0+K22(h3-3) 2當(dāng)兩跨活載時：1Nh=1301+175+28.125+135.6+758+(44.5-35.5)16.96+16.96h2=2550.4+8.48h計算P時取以下數(shù)據(jù)：樁的設(shè)計樁徑為1.2m，成孔直徑為1.3m 樁周長U=1.3p=4.08m,A=p1.224=1.13m2，l=0.7，m0=0.8l1=35.5-20=15.5m 7 g2=t1=50，l2=(h-15.5)m，t2=70，18.5+19.5-10=9kN/m(扣除浮力)。 2IL1=IL2=w-wpwL-

10、wp=0.21-0.613=0.734 0.227-0.613w-w0.178-0.163=0.234 w-w0.227-0.163e01=GS1(1+w)PwG(1+w)Pw-1=0.73 ；e02=S2-1=0.598 PP樁底為硬塑性亞粘土 e0=e01=0.73查表得 k2=2.5 s0=420kPa P=14.0815.550+(h-15.5)70+0.70.81.13420+2.59(0-3)解2=142.8h-409.338=2550.4+8.48h得：h=22.03m取整h=22.5m 樁底標(biāo)高為13m在20m以下滿足低級二層土要求即P=142.822.5-409.338=28

11、03.662Nh=2550.4+8.4822.5=2748.4kN樁的軸向承載力滿足。2、樁的其中m=15000 EI1943619樁的換算深度 h=ah=0.4322.5=9.682.5m 所以按彈性樁計算 （一） （3）計算墩柱頂外力Pi、Qi、Mi及最大沖刷線處樁身彎矩M0，水平力Q0，及軸向力P0墩帽頂?shù)耐饬Γò匆豢缁钶d計算）8 Pi=N1+N6=1301+669=1970kNQi=4.5+5=9.5kNMi=200.7+4.514.7+5(14.05-9)=292.1kN換算到最大沖刷線處 P0=1970+175+28.125+135.6+16.96(44.5-35.5)=2461.

12、365kNQ0=4.5+5+8=17.5kNM0=200.7+4.5(9.8+1.3+4)+5(44.5-35.5+14.05)+8(44.5-35.5+9)=532.34kN（4）樁身最大彎矩位置及最大彎矩計算 由Qz=0得：CQ= aM0Q0=0.43532.34=13.0817.50.343=0.8 0.43由CQ=13.08及h=9.68查表得zMmax=0.343故zmax=由zMmax=0.343及h=9.68查表得KM=1.008Mmax=KMM0=1.008532.34=536.56kNm （5）樁的最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算 szx=aQ0b1zAx+a2M0b1z

13、Bx無量綱系數(shù)AxBxAmBm查表得9 10 (6)樁頂縱向水平位移驗(yàn)算樁在最大沖刷線處水平位移和轉(zhuǎn)角計算 x0=Q0Ma3EIAx+0a2EIBX=17.50.43319436192.44+532.340.43219436191.62=0.0027m=2.7mm6mm符合規(guī)范要求j00=Qa2EIAj+M0aEIBj=17.50.4321943619(-1.62)+532.340.431943619(-1.75)=-0.0019rad該樁不是變截面，則n=1墩頂縱橋向水平位移的計算：l0=49.3-35.5=13.8m，2l0=5.7m，h2=44.5-35.5=9m，2h2=3.69m 查表得 Ax1=138.237,