橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

1、橋 梁 基 礎(chǔ) 工 程 課 程 設(shè) 計(jì) 資 料一、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(jiān)硬，孔隙大部分 由砂填充密實(shí)，卵石層深度達(dá)58.6m； 地基比例系數(shù)m 120000kN /m4 （密實(shí)卵石）；地基承載力基本容許值fa01000kPa ； 樁周土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik 500kPa ；土的重度 20.00kN /m3 （未計(jì)浮力）；土內(nèi)摩擦角40地面（河床）標(biāo)高69.50m； 般沖刷線標(biāo)高63.54m；最大沖刷線標(biāo)高60.85m；承臺(tái)底標(biāo) 高67.54m；常水位標(biāo)高69.80m,如圖1。承臺(tái)平面圖如OO OOO O9Z縱橋向

2、斷面圖1樁基剖面圖（單位:橫橋向斷面m）圖2單位：m2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(jì)，作用于混凝土橋墩承 臺(tái)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(qiáng)度荷載）時(shí):刀N=40746kNH358.6CkN （制動(dòng)力及風(fēng)力）刀M=4617.30kNm （豎直反力偏心距、制動(dòng)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(shí)：刀 N=46788.00kN3承臺(tái)用C20混凝土，尺寸為9.8X 5.6 X 2.0m，承臺(tái)混凝土單位容重25.0KN/m3。4樁基礎(chǔ)采用高樁承臺(tái)式摩擦樁，根據(jù)施工條件，樁擬采用直徑d 1.2m,以沖抓錐施

3、工。二、設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范1公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范(JTGD62-2004三、課程設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的工作設(shè)計(jì)滿足要求的群樁基礎(chǔ)，并形成圖紙與計(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. 群樁結(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5. 承臺(tái)計(jì)算項(xiàng)目：局部受壓、抗沖剪6. 群樁基礎(chǔ)承載力檢驗(yàn)7. 參考文獻(xiàn)(1)

4、、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) 、葉見(jiàn)曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京：人民交通出版社，2004、中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D63-2007).北 京：人民交通出版社，2007(5)江祖銘等主編.墩臺(tái)與基礎(chǔ).北京：人民交通出版社，1994設(shè)計(jì)計(jì)算1. 承臺(tái)底面中心的荷載計(jì)算：1.1 恒載加一孔荷載：1.2 恒載加二孔荷載：2. 樁長(zhǎng)度的初步計(jì)算：2.1樁長(zhǎng)的計(jì)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(yàn)公

5、式初步反算樁長(zhǎng)，設(shè)樁埋入最大沖刷線以下深度為h, 般沖刷線以下深度為hs，M. 1則：Nh p U li im0Ao k2r2 h3 32樁(直徑1.2m)自重每延米q=25 1016.96 KN1.22Nh 48434.467.54 60.8561.22425 101.22425 10 h=8185.89+8.48h計(jì)算P時(shí)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(zhǎng)U= x 1.3=4.08m,A=1.224=1.13m2=0.7, mt =0.8, k2=10,0 =1000KPa,D=10KN/m3（已扣除浮力）,=500KPa所以得:1P= 1.3 h 5000.7

6、0.8 1.131000 10 10 h 2.69 32=1083.78h+613.18=8185.89+8.48h解得：h=7.04m3 群樁結(jié)構(gòu)分析:現(xiàn)取 h=11.31m3.1樁的計(jì)算寬度b1 :0= kf k0 k d已知：L1 =2m h1 =3 (d+1) =6.6m;n=2 b =0.6;11kf=0.9; k=1+ 1 丄=1.833 ;d1.2b=kf k0 k d =0.9 1.833 0.78 1.2 1.54m 3.2樁-土變形系數(shù)C30混凝土的受壓彈性模量Eh 3.0 104MPa ,d 4則 E=0.8 X 3.0 1 07 =2.40 1 07 KN/m2;I 0

7、.1017m464樁在最大沖刷線以下深度h=11.31m,其計(jì)算長(zhǎng)度則為:h h 0.597 11.316.75 2.5，故按彈性樁計(jì)算。3.3樁頂剛度系數(shù)13、4植的計(jì)算lo=6.69m;h=11.31m;（根據(jù)公橋基規(guī)鉆挖孔樁采用a童=1.13c0 m0h 120000 11.31 1.357 106kN/m32Aoh tan 241.24011.31 tan -2421.14m2,按樁中心距計(jì)算面積，故取:Ao3.2248.04 m2= 0.8993EIlo 0.597 6.69 3.99已知：h h 6.75 ( 4),取 h=4, 10查教材基礎(chǔ)工程附表 17、18、19 得：xq

8、=0.05989Xm =0.17312 m=0.674333.4計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)0處位移a0、b）、0 （單孔活載+恒載+制動(dòng)力等）Km =1.341Mmax Km M。=1.341 X 157.32=210.97 KN mnn 41x2 6 0.4026EI 0.8993EI 6 1.62 16.23EI n 2 6 0.0127EI0.0762EI，i 1n 36 0.0617EI0.3702EI，n2 20.1370(EI)23.5計(jì)算作用在每根樁頂上作用力P、Mi :豎向力：p水平力：Qi彎矩：Mj1 (b02玄0xi 0)0.8993EI3 00.0127EI3a00.4026 EI

9、(咤1.6鱗)空紗EIEI 6395.64kN6967.33EI0.0617EI465.50EI465.50EI0.0617EI6967.33EI59.76KN242.47 KN m校核：nQ 6 59.76 358.56KN H 358.60KN3.6 計(jì)算最大沖刷線處樁身彎矩M。，水平力Q，及軸向力P。:M0=Mi Qil0 =-242.47+59.76 X 6.69=157.32 KN mQ0=59.76KNP=7735.24+1.13 X 6.69 X （25-10）=7848.64KN由：Qz=0 得：CQ0.597 157.3259.763.7 最大沖刷線深度下沿樁身長(zhǎng)度方向彎矩、

10、水平壓應(yīng)力的計(jì)算:1.572由CQ =1.572 且h =6.75 4 取h =4.0，查教材基礎(chǔ)工程附表 13得Zmax =0.84故 Zmax=0S7=1.41m 又由Zmax =0.84及h=6.75 4 取h=4.0，查教材基礎(chǔ)工程附表 13得3.7.2 最大沖刷線深度下沿樁身長(zhǎng)度方向彎矩、水平壓應(yīng)力的計(jì)算：采用無(wú)量鋼法計(jì)算，由h=6.75 2.5，所以用摩察樁公式計(jì)算：Q059.76其中 0=100.10KNQ=59.76KN M=157.32KN0.597Am、Bm、Aq、Bq的值查教材基礎(chǔ)工程附表 3、4、7、8 ,計(jì)算如下表:zAMBMAQBQ0001100157.32157.

11、3259.76059.760.3350.20.196960.998060.95551-0.0279519.72157.01176.7357.10-2.6354.470.6700.40.377390.986170.83898-0.0955437.78155.14192.9250.14-8.9741.171.1730.70.592280.938170.58201-0.2268559.29147.59206.8834.78-21.3113.471.6751.00.727140.850890.28901-0.3505972.79133.86206.6517.27-32.93-15.662.5131.5

12、0.754660.64081-0.13952-0.4671575.54118.72194.26-8.34-43.87-52.213.35020.614130.40658-0.38839-0.4491461.4763.96125.43-23.21-42.18-65.394.0202.40.443340.24262-0.44647-0.3631244.3838.1782.55-26.68-34.10-60.785.02530.193050.07595-0.36065-0.1905219.3211.9531.27-21.55-17.89-39.445.8633.50.050810.01354-0.1

13、9975-0.016725.092.137.22-11.94-1.57-13.516.70040.000050.00009-0.00002-0.0004500.010.010-0.04-0.04彎矩圖如下:zhAXBX002.440661.621000000.3350.22.278731.2908810.569.4019.960.6700.41.802731.0006416.7114.5731.281.1730.71.360240.6388522.0616.2838.341.6751.00.970410.3611922.4813.1535.632.5131.50.46614-0.0628816

14、.20-3.4312.773.3502.00.14696-0.075726.81-5.511.304.0202.40.00348-0.110300.19-9.64-9.455.0253.0-0.08741-0.09471-6.08-10.35-16.345.8633.5-0.10495-0.05698-8.51-7.26-15.776.7004-0.10788-0.01487-10.00-2.17-12.17橫向土抗應(yīng)力圖如下：3.8 樁頂縱向水平位移驗(yàn)算：樁在最大沖刷線處水平位移X。和轉(zhuǎn)角的計(jì)算:由 Z =0h =6.75 4 取 h=4 查教材基礎(chǔ)工程附表 1、2、5、6得:Ax =2.4

15、4066A =-1.62100Bx= 1.62100B =-1.7505859 76157 3236 72.440662571.621000.57390.5972.4 100.10170.5972.4 100.1017m=0.5739mmx 6mm符合規(guī)范要求3.9墩頂縱橋向水平位移驗(yàn)算：10 3由 h=6.75 4,取 4, |0 l0 0.597 6.69 3.99 可查得：Ax1 =64.75127A1 =Bx1=16.62332B1 =5.75058樁頂?shù)目v向水平位移10.46mm水平位移的容許值 0.5,30 2.74cm =27.4mm4.樁身截面的配筋計(jì)算及截面強(qiáng)度的校核M i4

16、1計(jì)算軸向力叫偏心距e H，偏心距增大系數(shù)最大彎矩發(fā)生在最大沖刷線以下 Z=1.41m處，該處Mmax=210.97KNm1 1NjPi q l0 ?q Zmax 2 c Zmax17848.64 16.96 6.69 16.96 1.4121.3 1.41 5006535.154KNe。210 970.0323m 32.3mm6535.154現(xiàn)擬定采用C30混凝土，HRB335鋼筋,Ra13.8MPa, Rg 280MPa因h 6.754,故樁的計(jì)算長(zhǎng)度lp 0.5 (l04.04.0)0.5 (6.69)6.695m0.5976695mm長(zhǎng)細(xì)比lp/d 6695/12005.5797,可不

17、考慮縱向彎曲對(duì)偏心矩的影響，取計(jì)算受壓區(qū)高度系數(shù)取 ag 80mm, rg 600 80520mm, g 5200.87r 600則配筋率由下式計(jì)算:cd Br Aeofsd Ceo Dgr計(jì)算結(jié)果如下表:ABCDNu (KN)Nj(KN)Nu/Nj1.212.97870.14352.72380.35940.00503912298.0256535.1541.8821.222.98860.13552.73870.34760.00813412990.5766535.1541.9881.232.99820.12772.75320.33610.01161013769.0026535.1542.1071

18、.243.00750.12012.76750.32480.01554814651.8406535.1542.2421.253.01650.11262.78130.31370.02008915669.7766535.1542.398由計(jì)算表可見(jiàn)，當(dāng)=1.23時(shí)，計(jì)算縱向力Nu與設(shè)計(jì)值N j之比較為合理，故取 =1.23, =0.011610為計(jì)算值。 計(jì)算所需縱向鋼筋的截面積現(xiàn)采用24 28, Ag 14779mm2，布置如圖所示?；炷羶舯Ｗo(hù)層C=80-31.6/2=64.2mm25mm,縱向鋼筋間凈距為136mm80mm。5、對(duì)截面進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核由前面的計(jì)算結(jié)果：e0 32.3mm ； a 80mm； g 520 mm ； g 0.870.013074 o實(shí)際配筋率與 4 14779/(12002)d在垂直于彎矩作用平面內(nèi)長(zhǎng)細(xì)比lp/d 5.5797,故縱向彎曲系數(shù)1.00 o混凝土截面積為Ahd2 /4 1130973mm2