基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書(1)-第四版

1、( )-基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書第四版 2011 年度橋梁基礎(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)計課程設(shè)計教學條件要求本設(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。課程設(shè)計任務(wù)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

2、厚度控制為 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工程地質(zhì)和水文地質(zhì)地質(zhì)資料：標高 20.00 以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土，各物理性質(zhì)指標為：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)指標為： 容重 =19.5kN/m 3，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% 。設(shè)計荷載（1）一跨上部結(jié)構(gòu)自重 G1=2000（L/20）1.2 kN （

3、取整），其中 L 為跨徑；（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）水平荷載單樁所受水平力如圖 4所示。其中： HT（制動力） =4.5kN ；W1（風力）=5kN ； W2（風力）=8kN局部沖刷線35.50mm07.4m50.4材料樁身混凝土強度等級擬采用 C25，混凝

4、土彈性模量 Eh=2.85104MPa ，可選 擇的鋼筋有 HPB235 和 HRB335 。具體任務(wù)要求如下：（1）確定樁的長度，進行單樁承載力驗算。 具體計算時按如下不同標準跨徑分組進行， 同組人員的設(shè)計樁徑、 樁長不得 全部相同。跨徑 （m）132025303540編組1891617242532334415（2）樁身強度計算；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，驗算截面強度；（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。課程設(shè)計報告書主要內(nèi)容課程設(shè)

5、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；（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，主要施工機具。課程設(shè)計要求（1）學生按時到課程設(shè)計指定地點簽到，遵守課程設(shè)計紀律。（2

6、）學生獨立完成課程設(shè)計任務(wù)。指導教師分時段驗收學生完成的階段任 務(wù)。（3）學生按時提交課程設(shè)計成果和打印的課程設(shè)計報告書。5課程設(shè)計參考資料凌志平.易經(jīng)武, 基礎(chǔ)工程（第二版） .人民交通出版社， 1997.10周景星等 , 基礎(chǔ)工程 . 清華大學出版社， 1996公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTG D60-2004）, 人民交通出版社 ,2004公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 （JTJ 024-85 ）, 人民交通出版社 ,1985撰寫 者：王曉 琴 指導 教師：王 曉琴課程設(shè)計評分表評分標準：學生是否嚴格遵守課程設(shè)計紀律， 按照規(guī)定時間完成設(shè)計任務(wù) （占 30%）課程設(shè)計報告書質(zhì)量： （占 40%

7、）（1）是否采用了良好的設(shè)計方法，獨立完成課程設(shè)計。（2）課程設(shè)計各分段的任務(wù)是否按時完成及完成的質(zhì)量。（3）是否完成課程設(shè)計任務(wù)書指定的全部要求。課程設(shè)計報告書的撰寫規(guī)范 （占 30%）課程設(shè)計報告書的撰寫規(guī)范要求與畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求相同。教師評分：學生出勤得分： 內(nèi)容質(zhì)量得分： 撰寫規(guī)范得分： 最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定） ： 教師評語：簽字：日期： 年月日基礎(chǔ)工程課程設(shè)計報告書一 設(shè)計資料地質(zhì)資料標高 20.00以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土， 各物理性質(zhì)指標為：容重 =18.5kN/m 3, 土粒比重 Gs=2.70，天然含水量 w=21% ，液限 wL=22.7%，塑限

8、 wp=16.3%；標 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=16.3% 。常水位標高為 44.50m，一般沖刷線標高為 39.50m，最大沖刷線標高為 35.50m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。樁身混凝土強度等級擬采用 C25，混凝土彈性模量 Eh=2.85 104

9、MPa ，可選擇的鋼筋有 HPB235 和 HRB335。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G1N1 1 1301kN2G（ 2 ） 蓋 梁 自 重 反 力 N2 G2 175kN ； 系 梁 自 重 反 力22N3 56.25 28.125kN32（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 135.6kN（4）設(shè)計汽車荷載為公路級，

10、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（風力 ）=5kN ； W2（風力）=8kNHTW1局部沖刷線35.50mm00.W2m50.4m07.4圖26）樁（直徑 1.5m）自重每延米 q1.221516.96kN（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：Nh

11、=P= 1Uli i +m0 A 0+K22（h 3-3）2當兩跨活載時：1Nh 1301 175 28.125 135.6 758 44.5 35.5 16.96 16.96 h22550.4 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 1.34.08m, A1.2241.13m2 ，0.7 ， m0 0.8l135.5 2015.5m50l2h 15.5 m2 7018.52219.5109kN / m（扣除浮力 ）。w -w p 0.21 0.613 L1L1 wL -w p 0.227 0.613w w 0.178 0.163 L2L2 w

12、 w 0.227 0.163GS1 1 w Pwe01 P10.73 ； e02樁底為硬塑性亞粘土e0e01 0.73查表得k21P 4.08 15.5 50h15.5 702142.8h 409.3382550.4 8.48h得： h=22.03mGS2 1 w PwS2 w 1 0.598P0 420kPa0.7 0.8 1.13 420 2.5 9 0 3 解取整 h=22.5m 樁底標高為 13m在 20m以下滿足低級二層土要求P 142.8 22.5 409.338 2803.662 N h 2550.4 8.48 22.5 2748.4kN 樁的軸向承載力滿足。2、樁的內(nèi)力計算1）

13、確定樁的計算寬度 b1K d 1 0.9 1.2 1 1.98m2）計算樁土變形系數(shù)EI0.67Eh0.67 2.8510 7 0.049087 1.24 19436195 mEbI115000 1.98519436190.43 其中 m=15000樁的換算深度 h h 0.43 22.5 9.68 2.5m 所以按彈性樁計算一） （3）計算墩柱頂外力 Pi、Qi、 M i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）Pi N1 N6 1301 669 1970kNQi 4.5 5 9.5kNM i 200.7 4.5 14.7 5 14.05 9

14、292.1kN換算到最大沖刷線處P01970 17528.125 135.616.9644.535.52461.365kNQ04.5 5 817.5kNM0200.7 4.59.8 1.3 45 44.535.514.058 44.5 35.5 9532.34kN4）樁身最大彎矩位置及最大彎矩計算由Qz0 得： CQM 0 0.43 532.34 13.08Q017.5由 CQ13.08及h9.68查表得 zM max0.343故 zmax0.343 0.80.43由 zM max0.343及 h 9.68 查表得K M 1.008M max K M M 0 1.008 532.34 536.

15、56kN m5）樁的最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算zxbQ0 zAxb12M0b1zBx無量綱系數(shù) AxBxAmBm 查表得zzzh 2hAmBmQ0 AmM 0 BmMz0.230.14.00.09960.999744.23514.15518.380.470.24.00.196960.998068.41513.34521.750.930.44.00.377390.9861716.11513.34529.451.630.74.00.592280.9381725.29511.15536.442.331.04.00.723050.8508930.87437.19468.063.491.54.

16、00.754660.6408132.22329.18361.404.652.04.00.614130.4065828.24209.12237.365.582.44.00.443340.2426218.93124.81143.746.983.04.00.193050.075958.2439.0647.309.34.04.00.000050.000090.010.050.06zzzAxBxQ0 zAx b122 M 0 zBx bzx (kPa )00000000.470.22.117791.290881.6212.9114.530.930.41.802731.000642.7620.0122.7

17、71.630.71.360240.638853.6422.3525.992.791.20.745880.219083.1110.9814.094.652.00.14696-0.07571.12-7.57-6.456.052.6-0.0398-0.1114-0.04-14.47-14.876.983.0-0.0874-0.0947-1.00-14.20-15.209.34.0-0.1078-0.0149-1.65-0.74-2.39最大沖刷線(6) 樁頂縱向水平位移驗算樁在最大沖刷線處水平位移和轉(zhuǎn)角計算x03EI AxM02EIBX17.533 2.440.433 19436192532.341.620.432 19436190.0027m2.7mm6mm符合規(guī)范要求Q2 0 A2EI17.50.432 1943619M0BEI1.62)532.340.431943619 ( 1.75)0.0019 rad該樁不是變截面，則 n=149.3