橋梁墩臺課程設(shè)計

1、13 屆課程設(shè)計課程設(shè)計說明書 學(xué)生姓名 趙 龍 帥 學(xué) 號 3041209217 所屬學(xué)院 水利與建筑工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 班 級 13-1 指導(dǎo)教師 李妙玲日 期 2012.塔里木大學(xué)教務(wù)處制目錄前言課程設(shè)計是土木工程專業(yè)本科大學(xué)生培養(yǎng)方案中的綜合性實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是大學(xué)生綜合素質(zhì)和畢業(yè)后實際工作能力，適應(yīng)社會能力中的最大環(huán)節(jié)。因此它對擴大我們的專業(yè)知識也是極其重要。課程設(shè)計集理論與實踐一體，通過一個整體的課程設(shè)計，對于相關(guān)設(shè)計規(guī)范，手冊，標(biāo)準圖以及工程實踐中常用的方法有較系統(tǒng)地認識了解。因此，充分重視課程設(shè)計環(huán)節(jié)對提高大學(xué)生的綜合能力有十分重要的意義。作為道路橋梁專業(yè)的大學(xué)生，未

2、來社會主義建設(shè)事業(yè)的精英，肩負著時代艱巨使命，更應(yīng)該努力學(xué)習(xí)好自己的專業(yè)課，扎實基礎(chǔ)，培養(yǎng)專業(yè)技能。當(dāng)然，理論基礎(chǔ)是必要的，但光有書本知識顯然不夠，我們需通過實踐加強動手能力，理論聯(lián)系實踐，學(xué)得真本事才是根本。是最基礎(chǔ)也是非常重要的的一部分。橋梁基礎(chǔ)工程是土木工程道橋?qū)I(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在土木工程學(xué)科的知識體系中占據(jù)了重要地位。橋梁基礎(chǔ)工程課程的特點是綜合性強、設(shè)涉及面廣，所有對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計計算有關(guān)的的課程內(nèi)容，在該課程中都會有所體現(xiàn)和應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革是在上述背景條件下展開的，其主要目標(biāo)是在學(xué)時有限的條件下，使學(xué)生能夠?qū)φn程的知識體系有較為系統(tǒng)和整體的把握，重點掌握其基本理論和基本方

3、法，并具有一定的工程概念和知識。橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計是該課程學(xué)習(xí)的一個實踐環(huán)節(jié)。是對該課程進行綜合性學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使同學(xué)們更好的掌握該課程知識為今后的畢業(yè)設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)，對以后的工作也有著重要的意義。課程設(shè)計的目的是為加強對橋梁基礎(chǔ)設(shè)計知識的進一步鞏固，了解橋梁基礎(chǔ)設(shè)計的主要過程，培養(yǎng)正確熟練地運用結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范手冊，各種標(biāo)準圖籍及參考書的能力。通過設(shè)計訓(xùn)練，初步建立設(shè)計與施工的全面協(xié)調(diào)統(tǒng)一思想。1 基本設(shè)計資料某橋一近岸橋墩為圓端形，基礎(chǔ)頂設(shè)計標(biāo)高為-0.30m，擬采用鋼筋混凝土沉井基礎(chǔ)。以橋址處河床為相對標(biāo)高零點，即河床標(biāo)高為0.00m，則河流洪水位1.90m，最低水位0.40m，施工時的

4、水位1.40m，河床一般沖刷線標(biāo)高為-1.0m，局部沖刷線標(biāo)高-4.0m?；驹O(shè)計數(shù)據(jù)：雙孔上部結(jié)構(gòu)重力與汽車荷載總豎向作用值為9677kN，水平力為H=130kN，兩者在橋墩底產(chǎn)生的總彎矩為1750kN·×7.2m。墩址處各土層資料見表1。表1 各土層主要參數(shù)表土層代號土名層厚（m）容重kN/m3內(nèi)摩擦角（°）土與井壁的摩阻力（kPa）地基系數(shù)kN/m40（kPa）粉砂8×103165粘砂土20×103290密實砂夾卵石80（50）×103400沉井材料采用鋼筋混凝土，除底節(jié)與頂蓋板混凝土等級為C20（容重為24kN/m3）外，其余

5、均采用C15（容重為22kN/m3）。沉井沉至設(shè)計標(biāo)高后，以水下混凝土封底。井孔填以砂石，頂蓋為厚1.5m的鋼筋混凝土板。具體尺寸見圖1。圖1沉井豎向標(biāo)高與地質(zhì)資料圖2 沉井尺寸擬定擬定用鋼板樁圍堰修筑人工砂島，在島上預(yù)制沉井不排水施工，砂島用中砂填筑?；A(chǔ)底面標(biāo)高，根據(jù)地質(zhì)條件，持力層，取密實砂夾卵石層面下0.5m，標(biāo)高-14.5m。沉井高度，入土深度。沉井襟邊取0.5m，故沉井平面尺寸為。沉井分三節(jié)接長，第一節(jié)、第二節(jié)為5m，第三節(jié)為4.4m。沉井細部尺寸見圖2。圖2 沉井細部尺寸（cm）3 沉井作為整體剛性深基礎(chǔ)的驗算沉井入土深度超過5.0m，考慮土的水平抗力作用，按的剛性深基礎(chǔ)驗算低級

6、強度和穩(wěn)定性。水平力作用高度為M值計算：局部沖刷線以下有2層土，則：計算寬度：局部沖刷線以下深度Z處基礎(chǔ)截面上的彎矩和基礎(chǔ)水平側(cè)壓應(yīng)力計算（詳細計算見表2）剛性樁要依據(jù)彎矩配筋，而對沉井可不算彎矩。表2 沉井作為剛性深基礎(chǔ)計算表彎矩水平側(cè)向力0-1.04 -135.20 56.96 0.00 0.00 -135.20 0.00 28.48 0.00 1-0.04 -5.20 55.96 0.06 3.08 -8.28 0.07 27.48 1.98 20.96 124.80 54.96 0.44 24.18 100.62 0.14 26.48 3.82 31.96 254.80 53.96 1

7、.49 80.13 174.67 0.22 25.48 5.51 42.96 384.80 52.96 3.52 186.42 198.38 0.29 24.48 7.06 53.96 514.80 51.96 6.88 357.23 157.58 0.36 23.48 8.46 64.96 644.80 50.96 11.88 605.40 39.40 0.43 22.48 9.72 75.96 774.80 49.96 18.87 942.50 -167.70 0.50 21.48 10.84 86.96 904.80 48.96 28.16 1378.71 -473.91 0.58 20

8、.48 11.81 97.96 1034.80 47.96 40.10 1922.96 -888.16 0.65 19.48 12.64 108.96 1164.80 46.96 55.00 2582.80 -1418.00 0.72 18.48 13.32 119.96 1294.80 45.96 73.21 3364.50 -2069.70 0.79 17.48 13.86 1210.96 1424.80 44.96 95.04 4273.00 -2848.20 0.87 16.48 14.26 1311.96 1554.80 43.96 120.84 5311.91 -3757.11 0

9、.94 15.48 14.51 1412.96 1684.80 42.96 150.92 6483.52 -4798.72 1.01 14.48 14.62 13.46 1749.80 42.46 167.67 7119.45 -5369.65 1.05 13.98 14.62 3.1 水平壓應(yīng)力驗算驗算，處式中-土的內(nèi)摩擦角；-透水性土，按（計算h處時取）-粘聚力，砂C=0；-靜定結(jié)構(gòu)；-等跨中墩基礎(chǔ)，恒載彎矩，。滿足要求。3.2 基礎(chǔ)底面豎向壓應(yīng)力驗算沉井自重（包括貧混凝土填心，并扣除低水位浮力）W=6745KN；作用基底；沉井底面積；密實砂夾卵石持力層允許承載力為其中；驗算通過。4 沉井

10、施工過程中各種驗算4.1 沉井順利下沉自重驗算井壁混凝土，底節(jié)C20，其余C15，；;4.2 第一節(jié)沉井驗算由于不排水施工，在下沉?xí)r可能發(fā)生的最不利情況為(1) 在長邊中間擱住，危險斷面為隔墻外邊緣1-1處（如圖2）,井壁在1-1斷面處截面形心位置。慣性矩計算得,作用點距1-1面分別為3.20m與1.375依據(jù)以上計算結(jié)果進行驗算，根據(jù)混凝土自身承載能力，確定是否配置第一節(jié)沉井上緣水平鋼筋或僅從構(gòu)造配筋（具體驗算略）。（2） 在短邊四角擱住危險斷面仍為1-1，按簡支梁計算彎矩。支反力為依據(jù)以上結(jié)果驗算，確定是否配置第一節(jié)沉井下緣水平鋼筋或僅考慮構(gòu)造配筋。4.3刃腳計算（1） 刃腳向外撓曲驗算取

11、刃腳1m寬計算，受力情況如圖3，具體計算見表3。圖3 刃腳向外撓曲計算表3 刃腳向外撓曲單寬懸臂梁受力計算表計算項目單位計算式土壓力靜水壓力50總壓力，70每米寬度井壁自重q（含刃腳）每米寬井壁浮力Q井壁全部高度上的土壓力井壁上全高度 上的摩阻力 186刃腳部分總土壓力刃腳部分 外壁摩阻力 刃腳部分總水、土壓力的作用點離踏面高度刃腳部分自重（扣除浮力）GR作用點距離外邊緣距離（2）刃腳向井內(nèi)撓曲驗算此時最不利情況是沉井沉至設(shè)計標(biāo)高，刃腳下的土已挖空準備封底前，如圖4所示圖4 刃腳向內(nèi)撓曲計算取1m寬刃腳進行計算，具體計算見表4以上刃腳計算的水平分配系數(shù)為因，刃腳作為懸臂梁計算取以上沉井刃腳豎向

12、驗算的最終結(jié)果見表5表4 刃腳內(nèi)向撓曲單寬懸臂梁受力計算計算項目單位計算式附注土壓力密實砂夾卵石層只有0.5m，未分開計算靜水壓力7580總壓力刃腳部分上總土、水壓力作用點離踏面高度刃腳部分總土壓力 刃腳外壁摩阻力 取最小值刃腳部分自重（扣除浮力）表5 刃腳為單寬懸臂的彎矩和剪力計算表（對刃腳根部中點）項目沉井下沉至中途向外撓曲沉井沉至設(shè)計標(biāo)高內(nèi)向撓曲水平力kN垂直力kN力臂kN彎矩kN-m水平力kN垂直力kN力臂kN彎矩kNm水壓力及土壓力-7土的水平反力H+土的垂直反力R+刃腳部分外側(cè)摩阻力+20.45+刃腳部分自重G-0.45-0.435=0.015-10.15-總計+3-2+-1（2）

13、 刃腳作為水平框架計算刃腳作為水平框架計算最不利情況是沉井沉至設(shè)計標(biāo)高，刃腳下的土已挖空準備封底之前，其外側(cè)水平力分配系數(shù)為：具體計算見下表6：表6刃腳井壁水平框架內(nèi)力計算表離踏面高度距施工水位距離土壓力e水壓力w井壁框架位置斷面高度（m）框架上均布荷載P沉井四角彎矩MA內(nèi)隔墻處彎矩MD長邊井壁中點彎矩MB短邊井壁軸向力NC長邊井壁軸向力NB內(nèi)隔墻軸向力ND0第一節(jié)沉井 l1=3.9m l20-1.4（刃腳）1.4-2.7（刃腳）662.7-3.7（第一節(jié)沉井）61第二節(jié)沉井 l1=3.85m l26.0-7.0（第一節(jié)沉井底部）第三節(jié)沉井 l1=3.8m l210.05-11（第三節(jié)沉井底部

14、）11注：（1） 刃腳根部以上井壁水平框架尚需承擔(dān)刃腳懸臂作用向內(nèi)撓曲時傳來的剪力，即 （2） 土壓力按4.4 井壁計算(1)井壁水平計算井壁水平向計算最不利位置是沉井沉至設(shè)計標(biāo)高，其平面為雙孔對稱矩形框架，驗算位置為刃腳根部以上及各變截面處。沉井四角彎矩內(nèi)隔墻處井壁彎矩井壁長邊中點井壁短邊軸向力井壁長邊軸向力內(nèi)隔墻軸向力詳細計算見表6。(2) 井壁豎向計算單寬井壁重500kN，浮力Q=200kN。單寬井壁所受最大拉力為4.5 封底混凝土與頂蓋版計算（略）致謝經(jīng)過了這十多天的學(xué)習(xí)和做課程設(shè)計的鍛煉，使我得到了很多寶貴的經(jīng)驗和學(xué)習(xí)的方法。這個過程不僅讓我學(xué)會怎樣去做一門設(shè)計，還讓我更加深入的理解了本門課程的重要性，更使我加深了對本課程的學(xué)習(xí)和理解。通過這段時間的學(xué)習(xí)，對以前所學(xué)的專業(yè)知識有了更全面、更系統(tǒng)的認識，使我們對所學(xué)的基本理論知識有了進一步的認識和體會，基本上能將所學(xué)的課程進行綜合利用，真正做到了學(xué)以致用，克服了課本的局限性。之所以這次我們可以最后完成這次設(shè)計，我想這和我們的張老師的辛勤工作是分不開的，在我們做設(shè)計的這個過程中張老師給予了我們耐心的幫助和細心的指