剛性擴大基礎

基礎工程課程設計計算說明書剛性擴大基礎設計計算說明書錄TOC\o"1-3"\h\u一、設計資料 2二、橋臺及基礎構造和擬定的尺寸 3三、荷載計算 3（一）、上部構造恒載反力及橋臺臺身、基礎上土重計算 3（二）土壓力計算 41.臺后填土表面無汽車荷載時土壓力計算 4（三）支座活載反力計算 7四、工況分析 10（一）橋上有汽車及人群荷載，臺后無活載 10（二）橋上有汽車及人群荷載，臺后有汽車荷載 10（三）橋上無活載，臺后無活載 10（四）橋上無活載，臺后有汽車荷載 10（五）無上部構造時 10五、地基承載力驗算 10（一）臺前、臺后填土對基底產生的附加應力計算 10（二）基底壓應力計算 11（三）地基承載力驗算 13六、基底偏心距驗算 13（一）僅受永久作用標準值效應組合時，應滿足 14（二）承受作用標準值效應組合時，應滿足 14七、基礎穩(wěn)定性驗算 14（一）傾覆穩(wěn)定性驗算 14（二）滑動穩(wěn)定性驗算 15八、沉降計算 16一、設計資料某橋上部結構采用鋼筋混凝土T形梁，標準跨徑20.00m，計算跨徑19.60m。板式橡膠支座，橋面寬度為7m+2×1.0m，雙車道，按《公路橋涵地基基礎設計規(guī)范》（JTGD63—2007）進行設計計算。設計荷載為公路—Ⅱ級，人群荷載3.0。材料：臺帽、耳墻及截面a—a以上混凝土強度等級為C20，，臺身（自截面a-a以下），漿砌片、塊石（面墻用塊石，其他用片石，石料強度不小于），；基礎用C15的素混凝土澆筑，；臺后及溜坡填土；填土的內摩擦角，粘聚力C=0。水文、地質資料：設計洪水位高程離基底的距離為6.5m（在a-a截面處）。地基土的物理、力學指標見表1.1表1.1土工試驗結果取土深度（自地面算起）（m）天然狀態(tài)下土的物理指標土粒密度塑性界限液性指數壓縮指數()直剪試驗含水率天然重度孔隙率液限塑限塑性指數粘聚力內摩擦角3.2~3.62619.700.742.724424200.100.1555206.4~6.82819.100.822.713419150.60.262016二、橋臺及基礎構造和擬定的尺寸橋臺及基礎構造和擬定的尺寸如圖所示。基礎分兩層，每層厚度為0.50m，襟邊和臺階寬度相等，取0.4m?；A用C15混凝土，混凝土的剛性角。現基礎擴散角為：滿足要求。三、荷載計算（一）、上部構造恒載反力及橋臺臺身、基礎上土重計算計算值列于表1.2。表1.2恒載計算表序號計算式豎直力對基底中心偏心距彎矩備注10.8×1.34×7.7×25.00206.361.36278.59彎矩正負值規(guī)定如下：逆時針方向取“-”號；順時針方向取“+”號20.5×1.35×7.7×25.00129.941.075139.6930.5×2.4×0.35×25.0021.002.9561.9540.50.2×2.4×0.5×(0.35+0.7)×25.00×263.002.55160.6551.66×1.25×7.7×25.00399.431.125449.3661.25×5.5×7.7×23.001217.561.1251369.7670.5×1.85×5.5×7.7×23.00901.00-0.12-108.1280.5×3.7×8.5×24.00377.400.137.7490.5×4.3×9.3×24.00479.880010[0.5×(5.13+6.9)×2.65-0.51.85×5.5]×7.7×17.001420.56-1.055-1498.70110.5×(5.13+7.73)×0.8×3.9×2×17.00682.09-0.07-47.74120.5×0.4×4.3×2×17.0029.240.000130.5×0.4×8.5×17.0028.90-1.95-56.3614上部構造恒載848.050.65551.2315，（二）土壓力計算土壓力按臺背豎直，；臺后填土為水平，；填土內摩擦角，臺背（圬工)與填土之間的外摩擦角計算。1.臺后填土表面無汽車荷載時土壓力計算臺后填土自重引起的主動土壓力按庫倫土壓力公式計算式：式中，；B取橋臺寬度取7.70m；自基底至填土表面的距離H=10.0m。故其水平方向的分力：離基礎底面的距離：對基底形心軸的彎矩為：在豎直方向的分力：作用點離基礎的距離：對基底形心軸的彎矩為：2.臺后填土表面有汽車荷載時橋臺土壓力計算采用車輛荷載，車輛荷載換算的等代均布土層厚度為：式中：ˉˉˉˉ破壞棱體長度，；。由ˉˉˉˉ橋臺高度；ˉˉˉˉ臺背與豎直線夾角，對于臺背為豎直是，；ˉˉˉˉ破壞棱體滑動面與水平面夾角。，。按車輛荷載的平、立面尺寸，考慮最不利情況，在破壞棱體長度范圍內布置車輛荷載后軸，因是雙車道，故面積內的車輪總重力為：由車輛荷載換算的等代均布土層厚度為：則臺背在填土連同破壞棱體上車輛荷載作用下引起的土壓力為：在水平方向的分力：作用點離基礎底面的距離：對基底形心軸的彎矩為：豎直方向的分力：作用點離基礎形心軸的距離：對基底形心軸的彎矩為：臺前溜坡填土自重對橋臺前側面上的主動土壓力在計算時，以基礎前側邊緣垂線作為假想臺背，土表面的傾斜度以溜坡坡度為1:1.5算得，則基礎邊緣至坡面的垂直距離為，則主動土壓力系數為：則主動土壓力為：在水平方向的分力為:作用點離基礎底面的距離：對基底形心軸的彎矩為：豎直方向的分力：作用點離基底形心軸的距離：對基底形心軸的彎矩為：（三）支座活載反力計算按下列情況計算支座反力：第一，橋上有汽車及人群荷載，臺后無荷載；第二，橋上有汽車及人群荷載，臺后也有汽車荷載。下面予以分別計算。汽車及人群荷載反力《公路橋涵通用設計規(guī)范》（JTGD60—2004）中規(guī)定，橋梁結構的整體計算采用車道荷載。公路—Ⅱ級車道荷載均布標準值為：。集中荷載標準值為：。在橋跨上的車道荷載布置如圖2-40排列，均布荷載滿跨布置，集中荷載布置在最大影響線峰值處。反力影響線的縱距分別為：，支座反力為：（按兩車道數計算，不予折減）人群荷載支座反力：支座反力作用點離基底形心軸的距離：對基底形心軸的彎矩為：（2）汽車荷載制動力由汽車荷載產生的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級汽車制動力不小于90kN。因此簡支梁板式橡膠支座的汽車荷載產生的制動力為：2.橋上臺后、均有汽車荷載（1）汽車及人群荷載反力為了得到在活載作用下最大的豎直力，將均布荷載滿跨布置，集中荷載布置在最大影響線峰值處，車輛荷載后軸布置在臺后（圖）。圖表SEQ圖表\*ARABIC1汽車荷載布置圖1圖表2汽車荷載布置圖2則支座反力為：(按兩車道數計算，不予折減）人群荷載引起的支座反力：對基底形心軸的彎矩為：（2）汽車荷載制動力（四）支座摩阻力計算板式橡膠支座摩擦系數取，則支座摩阻力為：對基底形心軸彎矩為：（方向按作用效應組合需要來確定）對實體式埋置式橋臺不計汽車荷載的沖擊力。同時從以上對制動力和摩阻力的計算結果表明，支座摩阻力大于制動力。因此，在以后的組合中，以支座摩阻力作為控制設計。四、工況分析根據實際可能出現的荷載情況，分為下列五種工況分別進行計算：橋上有汽車及人群荷載，臺后無活載；橋上有汽車及人群荷載，臺后有汽車荷載；橋上無活載，臺后無活載；橋上無活載，臺后有汽車荷載；同時還應對施工期間橋臺僅受臺身自重及土壓力作用下的情況進行驗算。（一）橋上有汽車及人群荷載，臺后無活載恒載+橋上車道荷載+人群荷載+臺前土壓力+臺后土壓力+支座摩阻力（二）橋上有汽車及人群荷載，臺后有汽車荷載恒載+橋上車道荷載+人群荷載+臺前土壓力+臺后有車輛荷載作用時的土壓力+支座摩阻力（三）橋上無活載，臺后無活載恒載+臺前土壓力+臺后土壓力（四）橋上無活載，臺后有汽車荷載恒載+臺前土壓力+臺后有車輛荷載作用時的土壓力（五）無上部構造時橋臺及基礎自重+臺前土壓力+臺后土壓力五、地基承載力驗算（一）臺前、臺后填土對基底產生的附加應力計算考慮到臺后填土較高，由須計算由于填土自重在基底下地基土中所產生的附加應力，按《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTGD63-2007）中的公式計算：式中：ˉˉˉˉ附加豎向壓應力系數，按基礎埋置深度及填土高度可從《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTGD-2007）查用；ˉˉˉˉ路堤填土重度；ˉˉˉˉ原地面至路堤表面（活溜坡表面）的距離。根據橋臺情況，臺后填土高度,當基礎埋深為2.0m，在計算基礎后邊緣附加應力時，取，計算基礎前邊緣的附加應力時，取，則后邊緣處前邊緣處另外，計算臺前溜坡錐體對基礎前邊緣地面處引起的附加應力時，其填土高度可近似取基礎邊緣作垂線與坡面交點的距離（），并取系數，則這樣，基礎邊緣總的豎向附加應力：基礎前邊緣基礎后邊緣（二）基底壓應力計算根據《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTGD63-2007）及《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2004），進行地基承載力驗算時，傳至基底的作用效應應按正常使用極限狀態(tài)的短期效應組合采用，各項作用效應的分項系數分別為：上部構造恒載、橋臺及基礎自重、臺前及臺后土壓力、支座摩阻力、人群荷載均為1.0，汽車荷載為0.7。建成后使用時建成后使用共有四種工況，分別為工況（一）~工況（四），將四種工況的正常使用極限狀態(tài)的短期效應組合匯總于表。作用效應組合匯總表工況水平力（）豎直力（）彎矩（）（一）11327841-2426（二）13587912-3444（三）10907424-2370（四）13167495-3388由于工況（二）作用下所產生的豎直力最大，因此以工況（二）來控制設計，下面僅計算工況（二）作用下的基底壓應力。考慮臺前臺后填土產生的附加應力：臺前臺后施工時以工況（五）來控制設計。考慮臺前臺后填土產生的附加應力：臺前臺后（三）地基承載力驗算1.持力層承載力驗算根據土工試驗資料，持力層為一般黏性土，按《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTGD63-2007）：當，時，查表得[]=354kPa，因基礎置埋深度為原地面下2.0m,故地基承載力不予修正，則2.下臥層承載力驗算下臥層也是一般黏性土，根據提供的土工試驗資料，當，時，查得，小于持力層，故必須予以驗算?；字镣翆英蝽斆妫ǜ邔訛?5.0）處的距離為：當，，由《公路橋涵地基與基礎設計設計規(guī)范》（JTGD63-2007）查得附加應力系數，計算下臥層頂面處的壓應力，當時，基底壓應力取平均值：而下臥層頂面處的承載力容許值可按下式計算，其中：，而，,則滿足要求。六、基底偏心距驗算（一）僅受永久作用標準值效應組合時，應滿足以工況（三）來控制設計，即橋上、臺后均無活載，僅承受恒載作用，則滿足要求。（二）承受作用標準值效應組合時，應滿足以工況（四）來控制設計，即橋上無活載，臺后有車輛荷載作用，則滿足要求。七、基礎穩(wěn)定性驗算（一）傾覆穩(wěn)定性驗算1.使用階段（1）永久作用和汽車、人群的標準值效應組合以工況（二）來控制設計，即橋上、后臺均有活載，車道荷載在橋上，車輛荷載在臺后，則滿足要求。（2）各種作用的標準值效應組合以工況（四）來控制設計，即橋上無活載，臺后有車輛荷載作用，則滿足要求。2.施工階段作用的標準值效應組合以工況（五）來控制設計，則滿足要求。（二）滑動穩(wěn)定性驗算因基底處地基土為硬塑黏土，查得。使用階段（1）永久作用和汽車、人群