基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)--某公路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡介

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)-某公路橋 梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)題目:某公路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)條件要求本設(shè)計(jì)對象為某公路橋梁,該橋梁的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成,本課程設(shè)計(jì)的 任務(wù)是完成橋墩基礎(chǔ)與地基的設(shè)計(jì)與檢算。要求同學(xué)選擇(或由任課教師分配) 一個(gè)基礎(chǔ),按給定的條件完成相關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作。課程設(shè)計(jì)任務(wù)2.1工程概況某公路橋梁設(shè)計(jì)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05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(jì)直徑(即鉆頭直徑,精確至0.1m)自選,樁底沉渣厚度控制為t=(0.204)d。在局部沖刷線處

2、設(shè)置橫 系梁,其斷面尺寸可按構(gòu)造等要求確定,高度約10m。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 =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=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=163%。2.3設(shè)計(jì)荷載(1) 一跨上部結(jié)構(gòu)自重G1=2000X(L/20)1.2kN (取整),其中L為跨徑;蓋梁自重G2=350kN;2局部沖刷線以

3、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。設(shè)計(jì)汽車荷載為公路一II級,汽車可能產(chǎn)生的橫向偏心距為0.55m, 單孔活載時(shí)縱向偏心距為b=0.30m,并應(yīng)考慮沖擊力。行人荷載為35kPa。水平荷載單樁所受水平力如圖4所示。其中:Ht (制動力)=4.5kN; W風(fēng)力)=5kN;W2(風(fēng)力)=8kN局部沖刷 線 35.50m-H2.4材料樁身混凝土強(qiáng)度等級擬采用C25,混凝土彈性模量Eh=2.85X104MPa,可選擇的鋼筋有HPB235和HRB335。2.5具體任務(wù)要求如下:確定樁的長度,

4、進(jìn)行單樁承載力驗(yàn)算。具體計(jì)算時(shí)按如下不同標(biāo)準(zhǔn)跨徑分組進(jìn)行,同組人員的設(shè)計(jì)樁徑、樁長不得 全部相同。跨徑132025303540編組167121318192425303137(2)樁身強(qiáng)度計(jì)算;求出樁身彎矩圖,確定樁身最大彎矩值及其相應(yīng)截面 和相應(yīng)軸力,配置鋼筋,驗(yàn)算截面強(qiáng)度;(3)計(jì)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(jì)計(jì)算說明書和設(shè)計(jì)施工圖。課程設(shè)計(jì)報(bào)告書主要內(nèi)容課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書通常應(yīng)包含下述內(nèi)容:(1)工程概況和設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù);(2)地質(zhì)勘

5、察資料;(3)設(shè)計(jì)荷載;(4)方案設(shè)計(jì)。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(jì)的過程。包括:計(jì)算項(xiàng)目,計(jì)算過程和計(jì)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;(6)由設(shè)計(jì)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。課程設(shè)計(jì)要求(1)學(xué)生按時(shí)到課程設(shè)計(jì)指定地點(diǎn)簽到,遵守課程設(shè)計(jì)紀(jì)律。(2)學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。指導(dǎo)教師分時(shí)段驗(yàn)收學(xué)生完成的階段任 務(wù)。(3)學(xué)生按時(shí)提交課程設(shè)計(jì)成果和打印的課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。課程設(shè)計(jì)參考資料L1凌志平.

6、易經(jīng)武,基礎(chǔ)工程(第二版).人民交通出版社,1997.102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(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004),人民交通出版社,20044公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 024-85 ),人民交通出版社,1985基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一設(shè)計(jì)資料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:容重丫 =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 Y =19.5kN/m3,土粒比重 Gs=2

7、.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35.50m2樁、墩尺寸與材料該橋墩基礎(chǔ)由兩根鉆孔樁組成,旋轉(zhuǎn)鉆成孔。樁的設(shè)計(jì)直徑d=1.2m,樁底 沉渣厚度控制為Q0.3d。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=285 X 104MPa,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35-0.1=34.9m 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁(1 )

8、 一跨上部結(jié)構(gòu)自重 G1=2000 X (L/20)1.2 =3914kN,自重反力N1 = G1 = 1957kN(2)蓋梁自重反力N2= % = 175kN ;系梁自重反力N3 = 56 = 28kN(3 )兩跨活載反力為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 = 260.6kN設(shè)計(jì)汽車荷載為公路一II級,汽車可能產(chǎn)生的橫向偏心距為0.55m, 單孔活載時(shí)縱向偏心距為b=0.30m,并應(yīng)考慮沖擊力。行人荷載為35kPa。單樁所受水平力如圖所示。其中:HT (制動力)=45kN; W1(風(fēng)力)=5kN; W2(水壓力)=8kN,H T1

9、W -n局部沖刷線 35.50m y 圖2樁(直徑 1.2m)自重每延米q = ,;22 x 15 = 16.96kN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(jì)算1、樁的周長計(jì)算根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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)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:N = P = 1 U l t +入m A。+K Y (h -3) h2 i i00223當(dāng)兩跨活載時(shí):Nh = 1957 +175 + 28.125 +135.6 + 758 +(44.5 - 35.5)x 16.96 + 2 x 16.96 x h=3206.4 +

10、8.48h計(jì)算P 時(shí)取以下數(shù)據(jù):樁的設(shè)計(jì)樁徑為1.2m,成孔直徑為1.3m樁周長U =1.3 x兀=4.08m, A =4 = 1.13m2,人=0.7,m = 0.8l = 35.5 - 20 = 15.5mT = 50=(h-15.5m18.5 +19.5 -10 = 9kN/m(扣除浮力)。L1w - wp-w - w0.21-0.613 = 0.7340.227 - 0.6130.178 - 0.163=0.234w -w 0.227-0.163e01氣1 + W)Pw -1 = 0.77 ; e PG G + w)P 1 S2w 1 = 0.6802樁底為硬塑性亞粘土 e0 = e0

11、1 = 0.77查表得k2 = 2.5In 0 = 400kPap =2 x 4.08 x15.5 x 50 + (h - 15.5)x 70 + 0.7 x 0.8 x 1.13 xCl00 + 2.5 x 9 x(0 - 3)解 =142.8h - 210.406 = 3206.4 + 8.48h得:h=22.3m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= 142.8 x 22.5 - 409.338 = 2803.662 N = 2550.4 + 8.48 x 22.5 = 2748.4kN樁的軸向承載力滿足。2、樁的內(nèi)力計(jì)算確定樁的計(jì)算寬度 b1 = K x

12、(d +1)= 0.9 xG.2 +1)= 1.98m計(jì)算樁一土變形系數(shù)EI = 0.67E I = 0.67 x 2.85 x 107 x 0.049087 x 1.24 = 1943619其中 m=15000a= 5;虬=55000 L98 = 0.30* EI 5 1943619樁的換算深度h = ah = 0.3x22.5 = 6.75 2.5m所以按彈性樁計(jì)算(一)一k (3)計(jì)算墩柱頂外力P、Q、吃及最大沖刷線處樁身彎矩M0,水平力Q,及軸向力P 00墩帽頂?shù)耐饬?按一跨活載計(jì)算)P = N + N = 1957 + 669 = 2656kNQ = 4.5 + 5 = 9.5kNM

13、 = 200.7 + 4.5 x 14.7 + 5 x 140.5 = 337.1kN換算到最大沖刷線處P = 2656 +175 + 28 + 521.2 +116.96 x(44.5 - 35.5)= 4562kNQ = 4.5 + 5 + 8 = 17.5kNM = 200.7 + 4.5 x(9.8 +1.3 + 4 )+ 5 x(44.5 - 35.5 +14.05 )+ 8 x(44.5 - 35.5 + 9)=527.9kN(4)樁身最大彎矩位置及最大彎矩計(jì)算 由 Q = 0 得: C =也=.43 x 皿34 = 13.0817.5乙Q Q0由 C = 9.05 及 C = 1

14、.02 h = 0.351=C2M0 = 1.02x 527.9 = 538.458kN - m樁的最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計(jì)算a。一,a 2M -b = b o zA + bzB11無量綱系數(shù)A B AmBm查表得zZ = a zAmBm烏Aa mM 0 BmMz0.330.10.0001.0000.00527.90527.900.660.20.1970.99811.49526.84538.331.330.40.3770.98621.99520.51542.502.000.60.5290.95930.86506.26537.122.600.80.6460.91337.68481.97

15、519.653.301.00.7230.85142.17449.24491.414.001.20.7620.77444.45408.59453.044.601.40.7650.68744.62362.67407.295.301.60.7370.0.59442.98313.57356.556.001.80.6850.49939.95263.42303.376.602.00.6140.40735.81214.86250.678.002.40.4430.24325.84128.28154.129.302.80.2700.1206.9863.3579.1010.003.00.1930.0761.354

16、0.1251.3813.334.000000zZ = a zAXBXa _ - bQ0 ZjAx1a 2-b 2 M 0 吐b (kPa)ZX002.4401.6200000.330.12.2791.4511.4369.57411.010.660.22.1181.2912.68817.03619.7161.330.41.8031.0014.54313.20017.7432.000.61.5030.7505.68114.84620.5272.600.81.2240.5376.16914.17020.3393.301.00.9700.3616.11111.90918.024.001.20.7460

17、.2195.6408.67014.314.601.40.5520.1084.8694.9889.8575.301.60.3380.0243.4071.2674.6746.001.80.254-0.0362.880-2.1380.7426.602.00.147-0.0761.852-5.014-3.162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(jì)算x =- A +- B0 a 3 EI x a 2 EI x17.5x 2.44 + 5279x 1.620.33 x 19436190.32 x 1943619=0.005133m = 5.133mm 24.3mm 墩頂位移符合要求。3.樁

18、身截面的配筋計(jì)算及截面強(qiáng)度的校核:3.1計(jì)算軸向力N,偏心距e = M,偏心距增大系數(shù)門:J0 Nj最大彎矩發(fā)生在最大沖刷線以下Z=1.5m處,該處m ma538.458KNmN=1970+16093+13.7+0.5 x 】3.7+.5 x 16.96 乂 1.41-0.5 x 3.14 x 1.4X l50=80L355KN現(xiàn)擬定采用 C30 混凝土,HRB335 鋼筋,R = 12.5MPa, R = 280MPa因a h = 6.75 4,故樁的計(jì)算長度l = 0.5 x (l + 40) = 0.5 x (13.8 + 40) = 13.5667 m = 13566.7mm p0 a0.3長細(xì)比l / d = 13566.7/1200 = 11.3 7,可不考慮縱向彎曲對偏心矩的影響,取 p門=1.2 o計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)門 = 1.2 x 672 = 806.4mmr = d/2 = 1200/2 = 600mm取 a = 80mm, r = 600 一 80 = 520mm, g = - = = 0.87 ggr 600_ RBr A(e )旦 RC(e ) Dgr12.5 B x 600 A x 806.4 x 280 C x 806.4 一 D x 52026.78B - 36 A806.4C - 522

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