基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-3"\h\u19885一、已知技術(shù)參數(shù)和條件 一、已知技術(shù)參數(shù)和條件1.1、地質(zhì)與水文資料地基土為密實(shí)細(xì)砂夾礫石，地基土水平向抗力系數(shù)的比例系數(shù)；地基土的樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（土層單一，故樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值用表示）；地基土內(nèi)摩擦角，粘聚力；地基土容許承載力基本容許值；土重度（已考慮浮力）；一般沖刷線(xiàn)高程為335.34m，常水位高程為339.00m，局部沖刷線(xiàn)高程為330.66m。1.2、樁、墩尺寸與材料墩帽頂高程為346.88m，樁頂高程為339.00，墩柱頂高程為345.31m。墩柱直徑1.50m，樁直徑1.70m。樁身混凝土用C20，其受壓彈性模量。1.3、荷載情況橋墩為單排雙柱式，橋面寬7m，設(shè)計(jì)荷載公路—Ⅱ級(jí)，人行荷載3KN/m2,兩側(cè)人行道各寬1.5m。上部為30m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁，每一根柱承受的荷載：兩跨恒載反力N1=1341KN；蓋梁自重反力N2=283KN；系梁自重反力N3=76.40KN；一根墩柱（直徑1.5m）自重=279.00KN。局部沖刷線(xiàn)以上樁（直徑1.7m）自重每延米（已扣除浮力）。局部沖刷線(xiàn)以下樁重（直徑1.7m）等于樁身自重與置換土重每延米的差值（已扣除浮力）。兩跨汽車(chē)荷載反力N5=800.60KN（已計(jì)入沖擊系數(shù)的影響)；一跨汽車(chē)荷載反力=400.30KN（已計(jì)入沖擊系數(shù)的影響)；車(chē)輛荷載反力已按偏心受壓原理考慮橫向分布的分配影響。兩跨人群荷載反力=270.00KN；一跨人群荷載反力=135.00KN。在順橋向引起的彎距M=120.09KN·m；在順橋向引起的彎距M=40.50KN·m；制動(dòng)力H=30.00KN（已按墩臺(tái)及支座剛度進(jìn)行分配）?？v向風(fēng)力：蓋梁部分W1=3.00KN，對(duì)樁頂力臂7.06m；墩身部分W2=2.70KN，對(duì)樁頂力臂3.15m；樁基礎(chǔ)要用沖抓錐鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，為摩擦樁。二、任務(wù)和要求設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求的樁基礎(chǔ)，并形成圖紙（基樁構(gòu)造及鋼筋圖(橫截面，立面)）與計(jì)算文件。計(jì)算文件包括以下內(nèi)容：1.據(jù)單樁容許承載力擬定樁長(zhǎng)2.樁結(jié)構(gòu)分析（1）計(jì)算樁頂受力（2）計(jì)算沿樁長(zhǎng)度方向彎矩，水平壓應(yīng)力，并畫(huà)出相應(yīng)分布圖（3）樁頂縱向水平位移驗(yàn)算3.樁身截面配筋并繪出基樁構(gòu)造及鋼筋圖(橫截面，立面)，進(jìn)行樁截面強(qiáng)度校核4.按地基土的支承力確定和驗(yàn)算單樁軸向承載力三、計(jì)算3.1、樁長(zhǎng)的計(jì)算由于地基土層單一，用《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）確定單樁軸向受壓承載力允許值經(jīng)驗(yàn)公式初步反算樁長(zhǎng)，該樁埋入局部沖刷線(xiàn)以下深度為h，一般沖刷線(xiàn)以下深度為h3，則根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）第1.0.8條，地基進(jìn)行豎向承載力驗(yàn)算時(shí)，傳至基底的作用效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)的短期效應(yīng)組合采用，且可變作用的頻遇值系數(shù)均取1.0。當(dāng)兩跨活載時(shí)，樁底所承受的豎向荷載最大，則計(jì)算[Ra]時(shí)取以下數(shù)據(jù)：樁的設(shè)計(jì)樁徑1.70m，樁的周長(zhǎng)，，，，，，（已扣除浮力），，所以得現(xiàn)取h=12m，樁底高程為318.66m，樁周長(zhǎng)為20.34m，上式計(jì)算中4.68為一般沖刷線(xiàn)到局部沖刷線(xiàn)的距離。由上式計(jì)算可知，h=12m時(shí)，，樁的軸向受壓承載力符合要求。3.2、樁的內(nèi)力計(jì)算3.2.1確定樁的計(jì)算寬度b13.2.2計(jì)算樁的變形系數(shù)其中樁的換算深度，所以按彈性樁計(jì)算。3.2.3計(jì)算墩柱頂外力及局部沖刷線(xiàn)處樁上外力墩柱頂?shù)耐饬τ?jì)算按一跨活載計(jì)算。根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）第1.0.5條，按承載能力極限狀態(tài)要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身承載力應(yīng)采用基本組合驗(yàn)算。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）第4.1.6條，恒載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，汽車(chē)荷載、人群荷載及制動(dòng)力作用的分項(xiàng)系數(shù)均取1.4，風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.1；當(dāng)除汽車(chē)荷載（含汽車(chē)沖擊力）外尚有一種可變作用參與組合時(shí)，其組合系數(shù)取0.6。換算到局部沖刷線(xiàn)處：3.2.4局部沖刷線(xiàn)以下深度z處樁截面的彎矩Mz及樁身最大彎矩Mmax計(jì)算局部沖刷線(xiàn)以下深度z處樁截面的彎矩Mz計(jì)算無(wú)量綱系數(shù)由附表3、附表7分別查的，Mz計(jì)算列表如下，其結(jié)果以圖表示。Mz計(jì)算列表表3-2-4-1=αzzAMBMQ0/α·AMM0BMMz0.00.000.000001.000000.00661.86661.860.20.640.196920.9980521.40660.57681.970.41.290.377060.9860740.97652.64693.610.61.930.528320.9582757.40634.24691.640.82.570.643180.9124669.88603.92673.801.03.220.718480.8494278.06562.20640.261.23.860.754250.7717381.95510.78592.731.44.500.753460.6832781.86452.23534.091.85.790.662780.4918872.01325.56397.572.27.070.496350.3091653.93204.62258.552.68.360.306890.1606233.34106.31139.653.09.650.140680.0600015.2939.7155.003.511.250.023580.00632.564.176.734.014.230.000050.000090.0050.060.06樁身最大彎矩及最大彎矩位置計(jì)算由得：由及，查附表13得：，故由及，查附表13得：。3.2.5局部沖刷線(xiàn)以下深度z處橫向土抗力計(jì)算無(wú)量綱系數(shù)由附表1,、附表5分別查的，計(jì)算列表如下，其結(jié)果以圖表示。pzx計(jì)算列表表3-2-4-1Z-=αzzAxBxαQ0/b1·Z-Axα2M0/b1·Z-Bxpzx(kpa)00.002.496001.631590.000.000.000.20.642.144301.300751.856.858.700.41.291.827401.009793.1610.6413.800.61.931.525500.758243.9611.9915.940.82.571.244640.544964.3011.4915.7913.220.989370.368124.289.7013.971.23.860.762710.225173.967.1211.071.44.500.566180.11313.434.177.601.85.790.26212-0.032922.04-1.560.482.27.070.06360-0.100090.60-5.80-5.202.68.36-0.05501-0.11731-0.62-8.04-8.6539.65-0.12322-0.10826-1.60-8.56-10.153.511.25-0.17527-0.08343-2.67-7.69-10.363.2.6樁身配筋計(jì)算及樁身材料截面強(qiáng)度驗(yàn)算由上可知，最大彎矩發(fā)生在局部沖刷線(xiàn)以下z=1.55m處，該處計(jì)算軸向力時(shí)，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）第4.1.6條，恒載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，汽車(chē)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4，人群荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4；人群荷載組合系數(shù)取0.8，則縱向鋼筋的面積樁內(nèi)豎向鋼筋按含筋率0.2%配置：現(xiàn)選用12根Φ22的HRB335級(jí)鋼筋：，樁采用C20混凝土，計(jì)算偏心距增大系數(shù)η因?yàn)殚L(zhǎng)細(xì)比：所以偏心距增大系數(shù)：其中：計(jì)算截面實(shí)際偏心距④根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62—2004）求軸向力偏心距其中：r=0.85m，ρ=0.002，并設(shè)g=0.9，則以下采用試算法列表計(jì)算由表可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)，，與實(shí)際的很接近，故取0.71為計(jì)算值。表3-2-4-1ξABCD(e0)(mm)e0(mm)(e0)/e00.71.810.652301.12941.440.330.321.030.711.840.648301.18761.400.320.321.010.721.870.643701.2441.370.310.320.98⑤截面承載力復(fù)核滿(mǎn)足要求。根據(jù)受彎分布，樁基的鋼筋骨架宜至樁底，如考慮分段配筋，在截面處為界：按均質(zhì)材料驗(yàn)算該截面應(yīng)力：截面面積截面彈性抵抗矩截面未出現(xiàn)拉應(yīng)力，且小于，可在此處（z=0.07m）截面切除一半主鋼筋。⑥裂縫寬度計(jì)算根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62—2004）第6.4.5條，圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的截面受拉區(qū)最外緣鋼筋應(yīng)力，可不必驗(yàn)算裂縫寬度。其中：作用短期效應(yīng)組合下樁身最大彎矩及最大彎矩位置位于局部沖刷線(xiàn)以下處，此位置所對(duì)應(yīng)的則說(shuō)明在作用短期效應(yīng)組合下樁身彎矩最大截面最外緣鋼筋處于受壓狀態(tài)，可不必驗(yàn)算裂縫寬度。3.2.7柱頂縱向水平位移計(jì)算樁在局部沖刷線(xiàn)處水平位移和轉(zhuǎn)角：因?yàn)閦=0m，查附表的：所以由墩頂縱橋向水平位移的計(jì)算：，查附表14和附表15得：。由式中計(jì)算得：。故由，得：。四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等）(1)、王曉謀.基礎(chǔ)工程.北京：人民交通出版社，2004(2)、中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）.北京：人民交通出版社，2004(3)、