重力式橋墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

重力式橋墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)重力式橋墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)13/13重力式橋墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程名稱根基工程設(shè)計(jì)題目重力式橋墩剛性擴(kuò)大根基設(shè)計(jì)姓名專業(yè)年級學(xué)號指導(dǎo)教師成績?nèi)掌?021年6月26日?根基工程課程設(shè)計(jì)?考語指導(dǎo)教師(署名)：2021年6月30日目錄：一、料??????????????????????????4二、定性大基尺寸????????????????????4確立根基埋置深度根基的尺寸制定三、墩荷算????????????????????????5上部結(jié)構(gòu)恒載反力、橋墩、墩帽自重及浮力等。汽車和人群荷載計(jì)算汽車制動力：風(fēng)荷載計(jì)算四、地基力算???????????????????????9五、持力承力算??????????????????????10基底應(yīng)力計(jì)持力層承載力驗(yàn)算下臥層承載力驗(yàn)算六、基底偏愛距算???????????????????????10恒載作用時由協(xié)力偏愛距七、基定性算???????????????????????11顛覆穩(wěn)固性驗(yàn)算.滑動穩(wěn)固性驗(yàn)算八、沉降算??????????????????????????11九、參照文件??????????????????????????12一、料某一級公路橋梁，上部結(jié)構(gòu)為35m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支梁(計(jì)算跨徑l=33.98m)，橋面寬度為凈10(三車道)+2×m，弧形滑動支座，摩擦系數(shù)μ=。設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅰ級，人群荷載3.5kN/m2。橋址處河流最高水位為116.66m，最低水位為112.8m，通航水位為115.33m。橫向根本風(fēng)壓W0=kN/m2。資料：墩帽混凝土30#，容重γ=25kN/m3；墩身混凝土20#，容重γ=24kN/m3。每跨上部結(jié)構(gòu)自重6000kN(中心荷載)。地基狀況及土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，見表1。表1地基土層散布及計(jì)算指標(biāo)名稱厚度/m容重/kN/m3孔隙比含水量/%液限/%塑限/%壓縮模量/MPa粘土亞粘土強(qiáng)風(fēng)化巖————358.沖洗線：最大沖洗線和一般沖洗線就是現(xiàn)有的地面線，標(biāo)高為112.00m。橋墩形式和尺寸表示圖，見圖1。二、制定剛性擴(kuò)大根基尺寸確立根基埋置深度由上部結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)荷載資料知道，本橋是重力式橋墩剛性擴(kuò)大根基，而且為公路—Ⅰ級，從地質(zhì)條件看最大沖洗線和一般沖洗線就是現(xiàn)有的地面線，標(biāo)高為112.00m。再由(如表2：)初步制定根基底面在最大沖洗線以下1.8m處，標(biāo)高為，根基埋深為橋梁墩臺根基基底最小埋置深度(m)表2總沖洗深度51015200橋梁類型大中小橋(不鋪砌)特大橋根基的尺寸制定由標(biāo)準(zhǔn)知“水中根基頂面不宜高于最低水位，并在一般狀況下大、中橋墩、臺根基厚度在1—2m左右〞?，F(xiàn)初定根基資料為C20混凝土澆筑根基，厚度為，根基頂面標(biāo)高為+=，那么墩身高為，由墩身坡度值10:1的，墩底截面長為，寬為。根基分兩層，臺階寬30cm，故臺階擴(kuò)展角arctan30220[]，小于剛性角允許值[]=400,切合剛性角的要求。75那么根基底面尺寸為：a=+4×=b=+4×=制定尺寸圖〔二〕三、橋墩荷載計(jì)算上部結(jié)構(gòu)恒載反力、橋墩、墩帽自重及浮力等。計(jì)算值列表3恒載計(jì)算表表(3)部位計(jì)算式豎直力對基底中心軸彎矩M備注P(kN)偏愛距e(m)橋帽(π+00彎矩正負(fù)××××25{1×+××+1π+0.95)2×+－1π××}值規(guī)定如橋身00下：順時23×243針為正，逆時針為臺基××+×××2400負(fù)左跨上6000/23000-1530部結(jié)構(gòu)右跨上6000/230001530部結(jié)構(gòu)∑P=,∑M=浮力重力式橋墩剛性擴(kuò)大根基在水中的水位線圖〔三〕最低低水位浮力：F1=【{1××××+1π+2×+－1π××}－{1××××+1π+2×+－1π××】2++2)332++2)33}×10=最高水位浮力：F1=【{1××2)××+1π+2×+－1π××}－{1××××+1π+2×+－1π××】2++332++2)33}×10=(3)上覆土重0.6)21.2)222)12汽車和人群荷載計(jì)算關(guān)于橋墩根基的設(shè)計(jì)，汽車荷載采納車道荷載，車道荷載包含均部qk和集中荷載pk兩局部構(gòu)成。關(guān)于公路-Ⅰ級汽車荷載，qk10.5kN/m，集中荷載pk與計(jì)算跨徑相關(guān)，計(jì)算跨徑小于或等于5m時，pk=180kN；橋涵計(jì)算跨徑等于或大于50m時，pk=360kN，橋涵計(jì)算跨徑大于5m小于50m時pk值采納直線內(nèi)插求得。本算例中，pk=因?yàn)楸緲蛄菏?三)車道，所以查表橫向折減系數(shù)表(4)橫向部署設(shè)計(jì)車道數(shù)(條)2345678橫向折減系數(shù)支座反力按以下兩種狀況考慮：雙孔汽車荷載+雙孔雙側(cè)行人荷載雙孔汽車荷載+雙孔雙側(cè)行人荷載圖〔四〕那么支座反力為：R1R1(2人群荷載惹起的支座反力為R2和R2R2R2351.532對基底形心軸的彎矩為：MR1=M’R1=×=M’R2=×=單孔汽車荷載—20+單孔雙側(cè)行人荷載qkkR1R1單孔汽車荷載—20+單孔雙側(cè)行人荷載圖〔五〕那么支座反力為：R1(R102人群荷載惹起的支座反力為R2和R23R2R202對基底形心軸的彎矩為：MR1=×=M’R1=0MR2=×=M’R2=0汽車制動力：由汽車荷載產(chǎn)生的制動力按車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公路-I級汽車制動力不小于165kN。1H1=〔×35+〕×10%=<165kN，那么H取為165kN。所以簡支梁板式支座的汽車荷載產(chǎn)生的制動力為：H==×165=風(fēng)荷載計(jì)算橫橋向風(fēng)荷載假設(shè)水平川垂直作用于橋梁各局部迎風(fēng)面積的形心上，那么：地形、地理?xiàng)l件系數(shù)k3表(5)地表分類k2表(6)風(fēng)速高度變化修正系數(shù)表(7)由標(biāo)準(zhǔn)得公式風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fwh=k0k1k3WdAwh；Wd=γVd2/2g；W0=γV102/2g；Vd=k2?k5?V10；所以Fwh=k0?k1?k3?〔k2?k5〕2W0?Awh；查標(biāo)準(zhǔn)可知，k0=、k1=、k3=、k5=、k2=；計(jì)算簡圖看圖荷載作用表示圖〔六〕墩帽Fwh=×××〔×〕2××〔×〕=。①按最高水位計(jì)算；墩身Fwh=×××〔×〕2××〔+〕×2=②按最低水位計(jì)算；墩身Fwh=×××〔×〕2××〔+〕×2=四、地基壓應(yīng)力計(jì)算荷載組合I：恒載〔最低水位〕+雙孔汽車荷載+雙孔雙側(cè)行人荷載+風(fēng)力+制動力；荷載組合Ⅱ：恒載〔最高水位〕+單孔汽車荷載—20+單孔雙側(cè)行人荷載+風(fēng)力+制動力；荷載組合Ⅲ：恒載〔最高水位〕+風(fēng)力；荷載組合Ⅳ：恒載〔最低水位〕+雙孔汽車荷載+雙孔雙側(cè)行人荷載；計(jì)算見表(11)表各樣荷載組合下作用于根基底面形心處得H、N和M值不一樣荷載組合下作用于基底形心處得力表(8)組豎直力N(kN)彎矩M(kN·m)水平力H(kN)合I82．5++=++×2+－=×+×+×=Ⅱ++=+++－=×+×+×++=Ⅲ+=+－=×+×=Ⅳ0++×2+－=0五、持力層承載力驗(yàn)算基底應(yīng)力計(jì)pmaxNMAW16.484.68126pminNMAW－126持力層承載力驗(yàn)算持力層為一般黏性土，按?公路橋涵地基與根基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?〔JTGD63-2007〕；當(dāng)e=，I=時，查表得[fa0]=,因埋置深度為地基承載力不予修正，那么[f0]=[fa0]=>Pmax=,知足L要求下臥層承載力驗(yàn)算下臥層為亞粘土，e=，IL=時，查表得[fa0]=<持力層[fa0]=,故一定予以驗(yàn)算?；字羴喺惩翆禹斆嫣幍木嚯xz為；z==，當(dāng)a/b==，z/b==，由?公路橋涵地基與根基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?〔JTGD63-2007〕查得附帶應(yīng)力系數(shù)α=。計(jì)算下臥層頂面處的壓應(yīng)力σh+z，當(dāng)z/b<1，基底壓應(yīng)力取離最大壓應(yīng)力距離b/3=處的壓應(yīng)力，P=251kPa，那么Ph+z=×〔+〕+×〔×2〕=而下臥層頂面處的承載力允許值可按課本公式〔2-16〕計(jì)算，此中K1=0，而IL=>，故K2=，那么[P]h+z=+××〔+〕=>Ph+z=，知足要求。六、基底偏愛距驗(yàn)算恒載作用時e=0，ρ=1b=e<ρ，知足要求。006由協(xié)力偏愛距比較表〔8〕中所列荷載組合狀況，按荷載組合Ⅱ計(jì)算0M=1120.13=<ρ知足要求e=N七、根基穩(wěn)固性驗(yàn)算顛覆穩(wěn)固性驗(yàn)算按荷載組合Ⅲ：恒載(最高水位)+風(fēng)力驗(yàn)算；那么要知足墩臺根基抗顛覆穩(wěn)固性系數(shù)k0＞；s=b=4.68=22e0=[0+×+×]/=k=s/e0==1800>知足要求。0.滑動穩(wěn)固性驗(yàn)算因基底處地基土為硬塑粘土，查表得μ=按荷載組合Ⅲ：恒載(最高水位)+風(fēng)力驗(yàn)算；那么要知足墩臺根基抗顛覆穩(wěn)固性系數(shù)k0＞；Kc=×++/+=>知足要求。八、沉降計(jì)算因?yàn)槌至右韵碌耐翆訛閬喺惩翞榇嗳跸屡P層，按其壓縮系數(shù)為中壓縮性土，對根基沉降影響較大，故應(yīng)計(jì)算根基沉降。計(jì)算圖列如圖五；①確立地基變形的計(jì)算深度；Zn=b〔〕=×〔〕=②確立分層厚度；第一層從根基底部向下；第二層從第一層底部向下3m；第三層從第二層底部向下；③確立各層土的壓縮模量；〔單位MPa〕第一層Es1=第二層Es2=第三層Es3=35④求根基底面處附帶應(yīng)力按正常使用極限狀態(tài)的長久效應(yīng)組合采納，各項(xiàng)作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)分別為:上部結(jié)構(gòu)恒載、橋墩及根基自重均為，汽車荷載和人群荷載均為.荷載組合Ⅳ(最低水位)+雙孔汽車荷載+雙孔雙側(cè)行人荷載，驗(yàn)算根基沉降量。++×2+－=kNN=根基底面處附帶應(yīng)力；P0=N/A-rh=/〔×〕×=⑤計(jì)算地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)各土層的壓縮變形量見表(9)Z單位l/bz/bαiziαiziαi-zsi△s’iS’=△s’i單位(mm)〔m〕i-1αi-1E0035注：α查JTGD63-2007公路橋涵地基與根基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的矩形面積上均布荷載作用下中點(diǎn)均勻附帶壓力系數(shù)。⑥確立沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Es=∑Ai/∑〔Ai/Esi〕=〔++〕/[+(+(35)]=⑦Ψs=+×計(jì)算地基的最后沉降量S=Ψs·S’=×=依據(jù)?公路橋涵地基與根基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?〔JTGD63-2007〕規(guī)定：相鄰墩臺間不均勻沉降差值，不該使橋面形成大于%的附帶縱坡〔折角〕。所以該橋的沉降量能否知足要求，還應(yīng)知道相鄰墩臺的沉降