交大土力學課程設計

1、土力學與地基基礎課程設計學 院：專業(yè)班級：題 目：剛性擴大基礎姓 名：學 號：本課程設計取材于廣東省龍川縣東江大橋實例工程。1#、6#墩要求 采用明挖擴大基礎，3#、4#墩采用鉆孔樁基礎。兩種基礎類型各自驗 算一種類型（各自選定一個有控制的墩進行計算），其他墩基礎可參 照計算結果按構造尺寸要求繪圖即可，不作具體計算。設計資料上部構造：16m跨為鋼筋混凝土 T型梁，25m為裝配式預應力 鋼筋混凝土T型梁標準跨徑：16m與25m （相鄰墩臺中線間距）大梁全長：15.96m與24.96m （梁伸縮縫寬4cm）計算跨徑：15.40m與24.30m （支座中心距）橋南寬度：行車道9m，人行道2 1.5m

2、支座：活動支座采用四氟滑橡膠支座，摩阻系數尸0.15，支座布 置見附圖設計荷載：公路II級，人群3.5KN/m4 .橋墩形式：均采用雙柱式加懸挑臂蓋梁墩帽（墩帽見附圖）5,橋墩材料：蓋梁C25鋼筋混凝土，容重y =25KN/心，墩身C20鋼 筋混凝土，容重丫 =25KN/m6 ,水文地質資料見附圖7,風壓：基本風壓W3=0.6Kpa.其它：本橋基本上為跨線橋，廣岸跨越小鐵路，梅岸跨越定南至 老隆公路，二都河為季節(jié)性河流，不通航，不考慮漂浮物,有關設計參考圖兩張1號墩明挖剛性擴大基礎 一、 基礎尺寸的擬定.最大剛性角確定橋墩及基礎和擬定的尺寸如圖，基礎分三層，每層厚度為0.50m, 襟邊和臺階寬

3、度相等，為0.4m?；A用C25混凝土，混凝土的剛 性角a =40?，F基礎擴散角為 a = tan-i 150 = 38.66 a= 40滿足要求。,確定埋置深度1#號墩所處位置河流最大沖刷深度為0m，故基底埋深安全值為h .=1.5m。此處為了保護基礎不受人為活動等原因而破壞，可取 h=2.5m。,擬定平面尺寸長度（橫橋向）a = l + 2 H tan a = 780 + 2 x 150 x tan38.66 = 1020cm o寬度（順橋向）b = d + 2 H tan a = 180 + 2 x150 x tan38.66 = 420cmbl捌! /L - /I Idw!二、作用效應

4、計算,永久作用上部構造恒載反力及橋墩墩身、基礎上土重計算。其值列于下表: 基礎自重：G = 4.2 x 10.2 x 0.5 + 3.8 x 9.8 x 0.5 + 3.4 x 9.4 x 0.5 x 25 = 1400.5KN 橋墩自重：g=兀 字(83.968-79.75 + 1)x25 = 331.8KN 橋墩自重：G2 =兀 *1(83.968-79.75 + 1)x25 = 331.8KN 墩帽自重：g = (1.6x 10.6 x 2.1 -1.3 x 0.8 x 2.1) x 25 = 835 KN 墩帽自重：G = 0.374 x 10.6 x (1.05 - 0.22) x

5、25 = 82.3 KN支座重：G1 = 7 x 0.35 x 0.35 x 0.07 x 25 = 1.5 KN支座重：G2 = 7 x 0.35 x 0.35 x 0.08 x 25 = 1.7 KN基礎上覆土重：1.82G = (10.2x4.2x 2-9.8x3.8x0.5-9.4x3.4x0.5-2x 1x兀-) x 19.5 = 896.8KN設 計 水 位 浮 力G = (10.2x 4.2 x 0.5 + 9.8 x 3.8 x 0.5 + 9.4 x 3.4 x 0.02) x 10 = 406.8KN項目豎向力P(KN)對基底中心 軸偏心距 e(m)彎矩M ( K)備注基礎

6、自重140000,5橋墩自重331-3-995. 4彎矩正負,8值規(guī)定如橋墩自重3313995. 4下：逆時,8針方向取墩帽自重83800-”號；,2順時針方墩帽自重82. 30. 63552. 3向取“ + ”支座重1. 50. 520. 8號支座重1. 7-0 . 13-0 . 2基礎上覆土重896.800設計水位浮力406.800枯水位浮力00016m跨支座反力867.30 . 52451. 025m跨支座反力1662.4-0 . 13-216. 1設計水位 S P = 6821.1KN S M = 287.8KNM 枯水位 S p = 6416.3KNS M = 287.8KNM,可變

7、作用、汽車荷載單孔雙行：qK = 0.75 x 10.5 = 7.9KN / m16m 跨：P = 0.75 x (180 + 15.4 - 5 x 180) = 166.2KNK50 - 5w m243525m 跨：Pk = 0.75 x (180 + 240 ； x180) = 192.9KNfk .r.N16 m = (166.2 X1 + 7.9 X 0.5 x 15.4 x 1) x 2 = 454.1KN iN 25 m = (192.9 X1 + 7.9 X 0.5 x 24.3 x 1) x 2 = 577.8 KN 1M16 m = 454.1 x 0.52 = 236.1K

8、N 廣M 25 m = 577.8 X 0.13 = 75.1KNM雙孔雙行：M2 = M16m - M25m = 236.1 - 75.1 = 161.0KNMN 2 = N16 m + N；5 m = 454.1 + 577.8 = 1031.9 KN（二）、人群荷載 單孔雙行N16 m = 2 x1.5 x 16 x 3.5 = 84 KN 1M16 m = 84 X 0.52 = 43.7 KN#N 25 m = 2 x L5 x 25 x3.5 = 131.2 KN 2M 25 m = 131.2 X 0.13 = 17.0 KM雙孔雙行N 2 = N16 m + N125 m =

9、84 +131.2 = 215.2 KNM2 = M16m -M25m = 43.7 -17.0 = 26.7KN#、制動力制動力按車道荷載標準值在加載長度上計算的總重力的10%計算，但公路II級汽車荷載的制動力標準值不得小于90KN。16m 跨梁上一個設計車道上的制動力：H、= 454.1 x 10% = 45.4KN 90KN25m跨梁上一個設計車道上的制動力：H2 = 577.8 x 10% = 57.78KN 90KN 因此，制動力應取90KN。該橋為雙車道，則制動力為180KN。按規(guī)范要求，則此設計中中汽車制動力為H = 0.3x 180 = 60KNM = 0.3 x 180 x

10、(1.974 + 4.128 + 2.5) = 464.5KN、支摩力本設計中只考慮恒載的影響，且兩端支座摩阻力要相互抵消一部分。F = (N - N) = 0.15x (1662.4-867.3)= 119.3KN21M = 1662.4 x 0.15 x (1.6 + 4.128 + 2.5) - 867.3 x 0.15 x (1.974 + 4.128 + 2.5) = 932.6KN： 由上可得，支摩力大于制動力。故在組合中，以支摩力作為控制設計。、風荷載18A =10.6x 1.174 + (10.6 + 8)x0.8:2 + 2x兀 x- x(83.968-79.75) = 43

11、.7m2H = 0.7WA = 0.7 x 0.6 x 43.7 = 18.4 KN181.174x10.6x8.02 + (10.6+ 8)x0.8 + 2x7.03 + 2x兀 xx4.128x4.56AwM =18.4x5.9 = 108.6珈M M =18.4x5.9 = 108.6珈Me =2= 5.9m,偶然作用本設計不考慮偶然作用的影響三、作用效應組合16巾跨25m跨P(KN)H(KN)M(KN/m)P(KN)H(KN)M(KN/m)設計水位6821.10287.86821.10287.8汽車荷載166.20454.1192.90-75.1人群荷載84043.7131.20-17

12、支摩力0130.1-1070.40249.42051.7風荷載018.4-108.6018.4-108.6承載能力7071.3148.5-393.47145.2267.82138.8短期效應7021.44143.9-502.487087.33263.22188.4816巾跨25m跨P(KN) H(KN) M(KN/m)P(KN) H(KN) M(KN/m)枯水位 6416.30287.86416.30287.8汽車荷166.2 載人群荷84載0454.1043.7192.90-75.1131.20-17支摩力風荷載0 130.1 -1070.40 249.4 2051.7018.4 -108.

13、6018.4 -108.6承載能6666.5 148.5 -393.4 力6740.4 267.8 2138.8短期效6616.64 143.9 -502.48 應雙孔6682.53 263.2 2188.48雙孔P(KN)H(KN)M(KN/m)P(KN)H(KN)M(KN/m)水位6821.1287.86416.3287.8汽車荷人群荷支摩力風荷載承載能1031.9215.28068.2119.318.4137.716126.7932.6-108.61299.51031.9215.27663.4119.318.4137.716126.7932.6-108.61299.5力短期效7758.6

14、3 133.1 1278.35 7353.83 133.1 1278.35 應注：該表中號雙孔水位為設計水位，雙孔為枯水位。表中水位值為恒載值四、地基承載力驗算 按短期效應組合設計，則第二種組合最不利 一、地基強度驗算e * =平絲= 0.3i b = 0.7 乙 N 7087.336因此需要做持力層強試驗算 （一）、持力層強度驗算Pmaxmin238.4KPa92.4ZN 工 ZM = 7087.33 工 2188.48 廠 W 10.2 x 4.2一 1 用 “ x 10.2 x 4.226fa=fa + Ky (b-2) + K y (h-3) = 310 + 0 + 0 = 310KPa01 12 2P = 238.4KPa y fa = 1.0 x310 = 310KPa故強度滿足要求 （二）、軟弱下臥層承載力驗算 下臥層fa0= 210KPa 1b 4.2所以 P = P = * + 七=23&4 + 92.4 = 165.4KPa 平均2Ph = y 1(h + z) + a(P -y2h) = 19.5 x (2.5 + 5.75) + 0.362 x (165.4-19.5 x 2.5) = 203.