沉井基礎(chǔ)設(shè)計

1、1 橋梁基礎(chǔ)工程橋梁基礎(chǔ)工程 課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書學生姓名 魯小濤 學 號 3041208125 所屬學院 水利與建筑工程學院 專 業(yè) 土木工程 班 級 12-2 指導教師 張勤玲 塔里木大學教務(wù)處制 20122012 屆課程設(shè)計屆課程設(shè)計2前前 言言 .2一、基本設(shè)計資料一、基本設(shè)計資料 .3二、沉井尺寸擬定二、沉井尺寸擬定 .4三、沉井作為整體剛性深基礎(chǔ)的驗算三、沉井作為整體剛性深基礎(chǔ)的驗算 .51 水平壓應(yīng)力驗算.72 基礎(chǔ)底面豎向壓應(yīng)力驗算.8四、沉井施工過程中各種驗算四、沉井施工過程中各種驗算 .81 沉井順利下沉自重驗算.82 第一節(jié)沉井驗算.83 刃腳計算.94 井壁計算

2、.145 封底混凝土與頂蓋版計算（略）.15致謝致謝 .16參考文獻參考文獻 .173前前 言言課程設(shè)計是土木工程專業(yè)本科大學生培養(yǎng)方案中的綜合性實踐性教學環(huán)節(jié)，也是大學生綜合素質(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)的大學生，未來社會主義建設(shè)事業(yè)的精英，肩負著時代艱巨使命，更應(yīng)該努力學習好自己的專業(yè)課，扎實基礎(chǔ)，培養(yǎng)專業(yè)技能。當然，理論基礎(chǔ)

3、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，其主要目標是在學時有限的條件下，使學生能夠?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)計是該課程學習的一個實踐環(huán)節(jié)。是對該課程進行綜合性學習和訓練，使

4、同學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，各種標準圖籍及參考書的能力。通過設(shè)計訓練，初步建立設(shè)計與施工的全面協(xié)調(diào)統(tǒng)一思想。4一、基本設(shè)計資料某橋一近岸橋墩為基礎(chǔ)頂設(shè)計標高為-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高零點。即河床標高為 0.00m。則河流洪水位 1.90m，最低水位 0.40 m，施工時的水位 1.40m，河床一般沖刷線標高為-1.0m，局部沖刷線標高-4.0m?；驹O(shè)計數(shù)據(jù)：上部結(jié)構(gòu)重力與汽車荷載

5、總豎向作用值為 9680KN。水平力為H=130KN,l 兩者在橋墩底產(chǎn)生的總彎矩為 1840。墩身自重為 2660KN。墩身底尺寸KN m為。4.07.2mm墩址處各土層資料見表 1。 表 1 各土層主要參數(shù)表土層代號土名厚度（m）容重（）3/KN m內(nèi)摩擦角（）土與井壁的摩阻力（kPap）低級系數(shù) m()4/KN m 0(kPa)粉砂4.019.026.011.0310 10II粉砂土10.0020.026.013.0320 10密實砂夾卵石21.035.016.0380(50) 10550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（容重取 24）3/KN m外，其余為 C

6、15（容重取 22） 。沉井沉至設(shè)計標高后，以水下混凝土封底，井孔3/KN m填以砂石，頂蓋厚為 1.50m 的鋼筋混凝土板。具體尺寸見圖 1。圖 1 沉井豎向標高與地質(zhì)資料圖51.90.91.40.00-0.1-1.0-4.0-13.0-14.5粉砂容重19KN/m3內(nèi)摩擦角26.0粉砂土容重20KN/m3內(nèi)摩擦角26.0密實砂夾卵石容重21KN/m3內(nèi)摩擦角35.0二、沉井尺寸擬定擬定用鋼板樁圍堰修筑人工砂島，在島上預制沉井不排水施工，砂島用中砂填筑?；敇烁?0.1m，基地標高根據(jù)地質(zhì)條件，持力層，取密實砂夾卵石層面下 0.5m，標高-14.5m。沉井高度。入土深度。0.1 14.514

7、.4Hm 14.5hm沉井襟邊取 0.5m，故沉井平面尺寸為。5.08.2mm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 單位：cm 650050030301508209Q1Q2BCDA115006038060440 三、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2.5h強度和穩(wěn)定性。水平力作用高度為 1840/14.15130mmHM 值計算：局部沖刷線以下有 2 層土。則： 223233422232(2)/ ()20000 1080 10(2 100.5)0.525578

8、10.5mmmhh hmKN mhh430/()80 10mKN m30255780.32080 10mm33308.2 5/34.266bhWm計算寬度：1/18.2 19.2bmb 73103182 (3)0.320 9.2 14.518 5 34.26742 0.320 (3 14.15 14.5)bhdWAh 666 1303.12 10674 25578 14.5HAmh210012(4)6/2(3)0.320 9.2 14.5(4 14.15 14.5)6 5 34.211.352 0.320 9.2 14.5 (3 14.15 14.5)bhhdWZmbhh 局部沖刷線以下深度

9、Z 處基礎(chǔ)截面上的彎矩和基礎(chǔ)水平側(cè)壓應(yīng)力計算為3100()(2)26()(2)zZXHbZMHhzZZhAHZ ZZAh詳細計算見表剛性樁要依據(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 ZmhZm()(1)Hhz02ZZ312HbZhA310(2)2HbZZZhA（2）(1)(2)KN m00022.700001113021.700.0611.38128.622226020.700.48810.10249.93339019.701.64732.45357.554452018.703.90473.00447.005565017.707.625134.96515.046

10、678016.7013.176220.04559.967791015.7020.923328.49581.5188104014.7031.232459.11580.8999117013.7044.469609.23560.771010130012.7061.000774.70525.31111143011.7081.191949.93480.071212156010.70105.4081127.8743270134.0171299.96390.04141418208.70167.3841456.24363.7614.514.518858.20185.9661524.9

11、2360.08續(xù)表 28Zm6HZAh（1）0ZZ（2）(1) (2)KN0011.35010.08010.350.82820.1609.351.49630.2408.352.00440.3207.352.35250.4006.352.54060.4805.352.56870.5604.352.43680.6403.352.14490.7202.351.692100.8001.351.080110.8800.350.308120.960-0.65-0.624131.040-1.65-1.716141.120-2.65-2.96814.51.160-3.15-3.6541 水平壓應(yīng)力驗算驗算=5

12、m，h=14.5 處。/3h/3124(tan)cos349.63(14.5tan26 ) 1 1101.03cos263hhc 式中 311229 1.5 10 2.5/9.63(10/);41.00,1hKN mC3浸g土的內(nèi)摩擦角；透水性土，按（KN m）=計算處時取粘聚力，粉砂C =0;靜定結(jié)構(gòu)等跨中墩基礎(chǔ)，恒載彎距M。 32.54101.03h 2124/()(tan)cos4(10 14.5tan350)495.783.654cos35hKN mhC滿足要求。92 基礎(chǔ)底面豎向壓應(yīng)力驗算沉井自重 W=6745KN作用基底/968026606745198085NKN 沉井底面積20/

13、8.2 541Am 密實砂夾卵石持力層允許承載力為 01 122(2)(3)KbKh其中 0550KPa3111/KN m 329 4 10 10 11 0.5/()9.7614.5KN m 5bm14.5h 14K 26K 2/()5504 11 (52)6 9.76 (14.53)1355KN m max2466.5min464.503190853 5 130/()41674 0.320NdhKN mAA 驗算通過。四、沉井施工過程中各種驗算1 沉井順利下沉自重驗算TP 井壁混凝土，底節(jié) C20，。其余 C15，。324/KN m322/KN m kP=W=6754KNT=Uh(58.2)

14、 23.9 100.5134942fKNQ 2 第一節(jié)沉井驗算 由于不排水施工，在下沉時可能發(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 H 處（如圖 2） 。井壁在 1-1 斷面處截面形心位置。 20.6 5.0 2.50.3 1.5 0.5 (4.41.5)3/2.430.6 5.00.5 0.3 1.5/52.432.57YmYm上下 慣性矩 1043232111.5/0.6 50.6 5 (2.52.43)0.3 1.50.5 0.3 1.5 (2.57)123635.272I m 3/2.272/2.432.17W mI Y上計算得，作用點距 1-1 面分別為 3.6

15、 與 1.62m，效應(yīng)分12333;220QKN QKN項系數(shù)取 1.2 得/()1.2 (333 3.6 1.65 2 220)2309.76dMKN m （配筋計算部分略）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 21/22 220333773()R KNQQ閣墻自重忽略 /()1.2 (773 3.9333 3.62 220 1.65)1307.88dMKN m （配筋計算部分略）3 刃腳計算1）刃腳向外撓曲驗算此時最不利狀態(tài)為刃腳沉至中途，刃腳切入土中 1.0m，沉井已全部接長，產(chǎn)生向外最大撓曲彎矩。刃腳標高為 -7.25m取刃腳 1m 寬計算，受力情況如圖

16、 3，具體計算見表 3。圖 3 刃腳向外撓曲計算W2e2Pw+eW3e3V1RV2GqTTHO33100表 3 刃腳向外撓曲單寬懸臂梁受力計算表11計算項目單位計算式211tan (45)2eH2/KN m22619 1.9 tan (45)214.102212tan (45)2eeH浸2/KN m22614.1 10 9.0 tan (45)249.2土壓力2323tan (45)2eeH浸2/KN m23549.2 11 1.5 tan (45)253.7220.5WH水2/KN m0.5 10 8.542.5靜水壓力33WH水2/KN m0.5 10 1050232qeW2/KN m53

17、.742.596.2,0.7 10 8559.559.5總壓力323qeW2/KN m49.25099.2,0.7 10 107070每米寬井壁自重 q（含刃腳）KN114.2 0.6 24(0.30.6) 1.5 242221每米寬井壁浮力 QKN1(14.2 0.60.3 1.5) 10283.0井壁全高土壓力2311231()22eeEe HHHKN149.253.714.1 1.9(9 1.5)22553.62KN0.5 553.62276.81井壁上全高的摩阻力0.5TETf KN15 12.4186取小值186刃腳部分總土壓力231()2kEee hKN1(49.253.7) 1.

18、5277.2KN0.5 77.238.6刃腳部分外壁摩阻力0.5TETf KN15 1.522.5取大值38.6續(xù)上表：12刃腳部分總水、土壓力23()2kWehPqqKN11.5 (59.570)297.1的作用點離踏面高度WePm1.5702 59.5()37059.5 0.73刃腳部分自重（扣除浮力）GKN1(0.30.6) 1.5 (24 10)29.45RqQTKN221 18683-48tanbZcm0.31.50.222RbVbaKN48 0.20.22 0.15 -19.212VRVKN48 19.2-28.82tan()HVKN19.2 tan(78.735 )-18.3R

19、作用點距離外邊緣的距離121()23bYVVRm10.150.228.819.2 (0.15)48230.132）刃腳向井內(nèi)撓曲驗算此時最不利情況是沉井沉至設(shè)計標高，刃腳下的土已挖空準備封底前，如圖 4。W2e2Pw+eW3e3GTO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。13 以上刃腳計算的水平分配系數(shù)為 441444410.10.1 3.91.40.051.50.05 3.9klhl 因，刃腳作為懸臂梁計算取。1.01.0 以上沉井刃腳豎向驗算的最終結(jié)果見表 5。 表表 4 刃腳內(nèi)向撓曲單寬懸臂梁受力計算刃腳內(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

20、)2-45(tan211He )2-45(tan2212水下浸Hee)2-45(tan2323水下浸HllkN/m2kN/m2kN/m2 )22645(tan9 . 119210.14 )22545(tan151110.14207.81 )23545(tan5 . 11107.81254.85沙礫層只有2.5m未分開計算靜水壓力水，水，33225 . 05 . 0HwHwkN/mkN/m0.51510 750.51610 80總壓力333222WeqWeqkN/mkN/m81.07+75 156.0785.54+80 165.54刃腳部分上總土、水壓力)(232qqhPkewkN 241.21

21、)54.16507.156(25 . 1作用點離踏面高度ewP)2(32323qqqqhXkm 0.74)07.15654.16507.156254.165(35 . 1刃腳部分總土壓力 )(232eehEk，kN 124.96)54.8507.81(25 . 1刃腳 ，ET5 . 0,外壁摩阻力 kfhT ，kNkN0.5124.96=62.48 取最小值1.51.51.0=22.5 22.5為使內(nèi)向彎矩最大刃腳部分自重（扣除浮力）GkN 9.45)1024(5 . 1)6 . 03 . 0(21 表表 5 刃腳為單寬懸臂的彎矩和剪力計算表（對刃腳根部中點）刃腳為單寬懸臂的彎矩和剪力計算表（

22、對刃腳根部中點）14沉井下沉至中途向外撓曲沉井沉至設(shè)計標高內(nèi)向撓曲項目水平力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kN-m水壓力及土壓力)(ewP-81.372. 068. 04 . 1 Xhk-58.5-206.60.72148.8土的水平反力 H+88.307. 133. 04 . 13/1kh+94.5土的垂直反力 R+320.832. 033. 065. 023 . 1Y+102.7刃腳部分外側(cè)摩阻力,T+21.065. 023 . 1+13.7+21.00.65+13.7刃腳部分自重 G-15.30.65-0.435=0.215-3.3-15.30.215

23、-3.3總計+7.0+326.5+149.1-206.6+5.7-138.43）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：44444421.40.3140.051.40.053.6kkhhl具體計算見下表 6：表表 6 刃腳井壁水平框架內(nèi)力計算表刃腳井壁水平框架內(nèi)力計算表離踏面高度 m距施工水位距離/whm土壓力 e2/KN m水壓力 e2/KN miewq2/KN m015.967.979.5147.41.414.562.272.5134.72.713.256.966122.93.712.252.861113

24、.86.09.943.549.5937.08.939.444.583.910.055.8527.129.356.4114.923.224.547.7井壁框架位置斷面高度框架上均布荷載 p(/)KNm沉井四角彎矩內(nèi)隔墻處彎矩長邊井壁中點彎矩短邊井壁軸向力長邊井壁軸向力內(nèi)隔墻軸向力15M ADMBMCNBNDN第一節(jié)沉井 =3.9m =3.6m1l2l01.4刃腳1.4=62p-74.7-63.042.8120.9114.9216.51.42.7刃腳1.3Q+P=355.8-428.9-361.5245.8693.8659.71242.52.73.7第一節(jié)沉井1.0118.4-142.7-120.

25、381.8230.9219.5413.5第二節(jié)沉井 =3.85m =3.55m1l2l6.07.0第一節(jié)沉井底部1.088.5-106.7-89.961.1172.6164.1309第一節(jié)沉井 =3.8m =3.5m1l2l100.5110 第三節(jié)沉井底部1.052.1-62.8-52.936.0101.696.6181.94 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。12/3.9/3.61.083Kll16沉井四角彎矩：33222222212 1.08310.09312(21)12(2 1.083 1)AKMplplplK 內(nèi)隔墻處井壁彎矩： 332222221 31 3 1.083 1.0830.078412(21)12(2 1.0