廣工橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

1、廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書題目名稱橋梁群樁基礎(chǔ)設(shè)計學(xué)生學(xué)院土木與交通工程學(xué)院專業(yè)班級姓 名學(xué) 號一、課程設(shè)計（論文）的內(nèi)容在學(xué)習(xí)橋梁基礎(chǔ)工程等課程的基礎(chǔ)上，根據(jù)給定基本資料（地質(zhì)及水文資料，荷載）進(jìn)行橋梁群樁基礎(chǔ)的設(shè)計，初步掌握橋梁樁基礎(chǔ)的設(shè)計與計算方法。 二、課程設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù)（一）基本資料1 地質(zhì)及水文資料河床土質(zhì)為卵石土，粒徑50-60mm約占60%，20-30mm約占30%，石質(zhì)堅硬，孔隙大部分由砂填充密實， 卵石層深度達(dá)58.6m；地基比例系數(shù)（密實卵石）；地基承載力基本容許值；樁周土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值； 土的重度 (未計浮力)；土內(nèi)摩擦角。地面(河床)標(biāo)高69.50m；

2、一般沖刷線標(biāo)高63.54m；最大沖刷線標(biāo)高60.85m；承臺底標(biāo)高67.54m；常水位標(biāo)高69.80m，如圖1。承臺平面圖如圖2所示。 縱橋向斷面 橫橋向斷面 圖1 樁基剖面圖（單位：m） 圖2 承臺平面圖（單位：m）2 作用效應(yīng)上部為等跨30m的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁橋，荷載為縱向控制設(shè)計，作用于混凝土橋墩承臺頂面縱橋向的荷載如下。 永久作用及一孔可變作用 (控制樁截面強度荷載) 時:N=40746kN (制動力及風(fēng)力) M=4617.30kN.m（豎直反力偏心距、制動力、風(fēng)力等引起的彎矩) 永久作用及二孔可變作用(控制樁入土深度荷載)時: N=46788.00kN3 承臺用C30混凝土，尺寸為

3、9.85.62.0m，承臺混凝土單位容重。4 樁基礎(chǔ)采用高樁承臺式摩擦樁，根據(jù)施工條件，樁擬采用直徑，以沖抓錐施工。（二）主要設(shè)計依據(jù)規(guī)范1 公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTG D63-2007 ）2 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTGD62-2004）三、課程設(shè)計（論文）應(yīng)完成的工作設(shè)計滿足要求的群樁基礎(chǔ)，并形成圖紙與計算文件。計算文件包括以下內(nèi)容：1. 群樁結(jié)構(gòu)分析（1） 計算樁頂受力（2） 計算沿樁長度方向彎矩，水平壓應(yīng)力，并畫出相應(yīng)分布圖（3） 樁頂縱向水平位移驗算2. 基樁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)行樁截面強度校核3 按地基土的支承力確定和驗

4、算單樁軸向承載力4承臺驗算驗算項目：角樁向上沖切承臺的沖切承載力驗算四、課程設(shè)計（論文）進(jìn)程安排序號設(shè)計（論文）各階段內(nèi)容地點起止日期1布置任務(wù)，設(shè)計內(nèi)容講解，查閱資料2015.6.82完成單樁樁頂荷載分配計算（群樁到單樁）2015.6.8-2015.6.93完成單樁設(shè)計2015.6.104完成樁基相關(guān)檢算內(nèi)容2015.6.115總結(jié)，撰寫設(shè)計說明書2015.6.12五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(JTG D63-2007）.北京:人民交通出版社,20072 中華人民共和國行業(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)計規(guī)范（JTGD62-2

5、004）.北京:人民交通出版社，20043 葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（第三版）.北京:人民交通出版社,20144廖朝華主編.墩臺與基礎(chǔ)（第二版）.北京:民交通出版社,2013發(fā)出任務(wù)書日期： 2015 年 06 月 6日 指導(dǎo)教師簽名：吉小明 計劃完成日期： 2015 年 06 月 12日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：橋梁群樁基礎(chǔ)設(shè)計一、群樁結(jié)構(gòu)分析1.1、承臺底面中心的荷載計算：1.1.1 恒載加一孔荷載： 1.1.2 恒載加二孔荷載：1.2、樁長度的初步計算：由于地基土層單一，用確定單樁容許承載力公橋基規(guī)經(jīng)驗公式初步反算樁長，設(shè)樁埋入最大沖刷線以下深度為h，一般沖刷線以下深度為，則：樁（直徑1.2

6、m）自重每延米 q=KN=8185.89+8.48h 計算P時取以下數(shù)據(jù)：樁的樁徑1.2m，沖抓錐成孔直徑1.3m，樁周長U=1.3=4.08m,A=1.13,=0.7,=0.8,=10,=1000KPa,=10KN/(已扣除浮力)，=500KPa,所以得：P=1083.78h+613.18=8185.89+8.48h解得：h=7.04m 現(xiàn)取h=11.31m1.3、單樁樁頂荷載計算：1.3.1 樁的計算寬度：對于時： 式中：樁形狀換算系數(shù)，對于圓形截面，取0.9；樁直徑，取1.2m；平行于水平作用方向的樁間相互影響系數(shù)：已知： ； ； ；對于的多排樁 ： 所以： 1.3.2 樁的變形系數(shù)：

7、式中： 樁的變形系數(shù)； 樁的抗彎剛度，對以受彎為主的鋼筋混凝土樁，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范采用； 樁的混凝土抗壓彈性模量，C30混凝土；則=0.8=2.40KN/; 樁的毛面積慣性矩， 非巖石地基水平向抗力系數(shù)的比例系數(shù)，；所以，計算得：樁在最大沖刷線以下深度h=11.31m，其計算長度則為： 故按彈性樁計算。1.3.3 樁頂剛度系數(shù)、值計算：已知： ； (根據(jù)公橋基規(guī)鉆挖孔樁采用)， ,易知該值大于相鄰底面中心距為直徑所得的面積，故按樁中心距計算面積，故取： 已知：（4），取=4，查教材橋梁基礎(chǔ)工程附表17、18、19得：=0.05568 =0.16498 =0.65853所以 1.3.4 計算承臺底面

8、原點O處位移、：對于豎直樁，且各樁的直徑相同時：1.3.5 計算作用在每根樁頂上作用力、：豎向力：水平力：彎矩：校核：1.4、 最大沖刷線深度處荷載計算從單樁樁頂荷載計算中，已得出計算最大沖刷線深度荷載所需要的數(shù)據(jù)，計算如下：彎矩 水平力 豎向力 1.5、最大沖刷線深度下沿樁長度方向彎矩、水平壓應(yīng)力的計算1.5.1 樁身最大彎矩處及最大彎矩的計算：由：=0 得：由 且=7.024 取=4.0，查教材基礎(chǔ)工程附表13得 故 又由=0.813 及4 取=4.0，查教材基礎(chǔ)工程附表13得=1.296 1.5.2 最大沖刷線深度下沿樁身長度方向彎矩、水平壓應(yīng)力的計算：采用無量鋼法計算，由=7.022.

9、5，所以用摩察樁公式計算： 其中 =54.11kN =149.48kN、 的值查教材基礎(chǔ)工程附表3、4、7、8 ，計算如下表：0.000.00.000001.000001.000000.00000149.4854.110.160.10.099600.999740.98833-0.00753158.1352.780.320.20.196960.998060.95551-0.02795166.3849.110.480.30.290100.993820.90468-0.0582173.8743.560.650.40.377390.986170.83898-0.09554180.3536.540.81

10、0.50.457520.974580.76145-0.13747185.6128.460.970.60.529380.958610.67486-0.18191189.4919.661.130.70.592280.938170.58201-0.22685191.9310.471.290.80.645610.913270.48522-0.27087192.861.151.450.90.689260.884070.38689-0.31245192.31-8.021.611.00.723050.850890.28901-0.35059190.29-16.851.771.10.747140.814100

11、.19388-0.38443186.90-25.141.941.20.761830.774150.10153-0.41335182.21-32.812.101.30.767610.731610.01477-0.43690176.35-39.692.261.40.764980.68694-0.06586-0.45486169.45-45.722.421.50.754660.64081-0.13952-0.46715161.65-50.842.581.60.737340.59373-0.20555-0.47378153.10-55.032.741.70.713810.54625-0.26359-0

12、.47496143.95-58.282.901.80.684880.49889-0.31345-0.47103134.35-60.613.061.90.651390.45219-0.35501-0.46223124.44-62.053.232.00.614130.40658-0.38839-0.44914114.37-62.643.552.20.531600.32025-0.43174-0.4117994.27-61.533.872.40.443340.24262-0.44647-0.3631274.96-57.814.192.60.354580.17546-0.43651-0.3073257

13、.17-52.104.522.80.269960.11979-0.40641-0.2485341.47-45.024.843.00.193050.07595-0.36065-0.1905228.20-37.175.653.50.050810.01354-0.19975-0.016726.46-12.366.454.00.000050.00009-0.00002-0.000450.02-0.041.6、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)角的計算：由 =0 4 取 =4 查教材基礎(chǔ)工程附表1、2、5、6 得：=2.44066 =-1.62100 = 1.6210 =-1.75058

14、 故符合規(guī)范要求 由 4m，取4， 可查得： 樁頂?shù)目v向水平位移水平位移的容許值=27.4mm 故樁頂水平位移滿足要求。二、樁身截面配筋及截面強度校核各種參數(shù)及系數(shù)的計算：最大彎矩發(fā)生在最大沖刷線以下處，該處計算樁最大彎矩控制截面的軸向力式中 控制截面的軸向力； 單樁樁頂最大豎向力，已求出； 樁每延米的自重（包括浮力），； 樁周土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，已知 沖抓錐成孔面周長，所以，計算得：計算偏心距現(xiàn)擬定采用C30混凝土，HRB335鋼筋， 因故樁的計算長度： 長細(xì)比可不考慮縱向彎曲對偏心矩的影響，取。 計算受壓區(qū)高度系數(shù)取, 則配筋率由下式計算： 計算結(jié)果如下表：ABCD Nu（KN）Nj(KN)N

15、u/Nj1.192.95780.162.69280.38360.11304.565232.72.1.202.96840.15172.70850.37140.11414.775232.72.181431.212.97870.14352.72380.35940.11534.65232.72.204331.222.98860.13552.73870.34760.11665.25232.72.1.232.99820.12772.75320.33610.11809.515232.72.由計算表可見，當(dāng)=1.21時，計算縱向力與設(shè)計值之比較為合理，故取=1.21，=0.為計算值。 計算所需縱向鋼筋的截面積

16、現(xiàn)采用2628，布置如圖所示。混凝土凈保護(hù)層C=80-31.6/2=64.2mm25mm，縱向鋼筋間凈距為136mm80mm。三、對截面進(jìn)行強度復(fù)核由前面的計算結(jié)果：；實際配筋率。 在垂直于彎矩作用平面內(nèi)長細(xì)比，故縱向彎曲系數(shù)?；炷两孛娣e為，實際縱向鋼筋面積， 則在垂直于彎距作用平面內(nèi)的承載力為： 在彎距作用平面內(nèi)現(xiàn)采用試算法列表計算（見表4）ABCD1.22.96840.15172.70850.371439.1616937.01.1.212.97870.14352.72380.359437.2221237.01.1.222.98860.13552.73870.347635.342237.00.1.232.99820.12772.75320.336133.5235537.00.當(dāng)=1.21時，=37.22mm，與設(shè)計的=37.0mm很接近，故取=1.21為計算值。在彎矩作用平面內(nèi)的承載力為： 四、按地基土的支承力確定和驗算單樁軸向的承載能力， 驗算單樁容許承載力，應(yīng)以最不利荷載組合計算出受軸向力最大的一根基樁進(jìn)行驗算： 所以，單樁軸向承載力滿足要求。 五、承臺沖切承載力驗算對于圓形截面樁換算為邊長等于0.8倍的圓柱直徑的方形樁，即；對于柱或墩臺向下沖切承臺的沖切承載力驗算，由于作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計值為0.故不進(jìn)行驗算；對于柱或墩臺向下的沖切破壞錐體以外的角樁和邊樁，