橋梁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 概 述 ……………………………………………3</p><p>　　第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù) ……………………………………………3</p><p>　　第二節(jié) 基本資料 ……………………………………………3</p><p>　　

2、第二章 地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì) …………………………………7</p><p>　　第一節(jié) 繪制設(shè)計(jì)資料總圖 …………………………………7</p><p>　　第二節(jié) 復(fù)核土層 ……………………………………………7</p><p>　　第三節(jié) 地基和基礎(chǔ)方案的比較 ……………………………9 </p><p>　　第四節(jié) 地

3、基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與計(jì)算 …………………………… 10</p><p>　　第三章 施工方法及程序 …………………………………31</p><p>　　第一節(jié) 施工方法及主要機(jī)具設(shè)備 …………………………31</p><p>　　第二節(jié) 主要施工程序…………………………………………32</p><p>　　第三節(jié) 質(zhì)量的控制……

4、………………………………………34</p><p><b>　　概 述</b></p><p>　　§1 設(shè)計(jì)的任務(wù)及建筑物的性質(zhì)和用途</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)已有建筑物的圖樣，所受上部結(jié)構(gòu)的荷載、地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，遵照“中華人民共和國(guó)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.5—2005”設(shè)計(jì)某鐵路干線上跨越某河流的

5、橋梁之R號(hào)橋墩的地基和基礎(chǔ)。</p><p>　　建筑物的性質(zhì)和用途：該橋梁為等跨度32M，上承板梁，橋面系為無(wú)渣橋面，并設(shè)雙側(cè)人行道，橋墩為混凝土實(shí)體橋墩，該橋位于直線平坡段上，與河流正交，該地區(qū)無(wú)流冰及地震，該河道不通航。</p><p>　　該橋除了為鐵路客貨運(yùn)服務(wù)外，亦為附近居民來(lái)往的通道。</p><p>　　設(shè)計(jì)依“中華人民共和國(guó)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)

6、范TB10002.5—2005”進(jìn)行設(shè)計(jì)，活載按鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載，即“中—活載”。</p><p><b>　　§2 基本資料</b></p><p>　　建筑物的立面示意圖如下：</p><p>　　建筑物場(chǎng)地地形圖及鉆孔布置圖如下： </p><p>　　場(chǎng)地地形圖及鉆孔布置圖（單位：m）

7、水平比例尺1：1000</p><p>　　高水位：142.0m 施工水位：132.0m 常水位：132.0m</p><p>　　一般沖刷深度：河底以下1.50m 局部沖刷深度：河底以下5.50m</p><p>　　建筑物地區(qū)水文、地質(zhì)情況（鉆孔柱狀剖面圖）</p><p><b>　　地質(zhì)

8、情況：</b></p><p>　　第1號(hào)鉆孔 第2號(hào)鉆孔</p><p><b>　　第3號(hào)鉆孔</b></p><p><b>　　水文情況：</b></p><p>　　高水位：142.0m 施

9、工水位：132.0m 常水位：132.0m</p><p>　　一般沖刷深度：河底以下1.50m 局部沖刷深度：河底以下5.50m</p><p>　　土的物理力學(xué)性質(zhì)表如下：</p><p>　　土 的 力 學(xué) 性 質(zhì) 表</p><p><b>　　作用在橋墩上的荷載</b></p>

10、<p>　　墩帽尺寸簡(jiǎn)圖及墩身坡度</p><p>　　墩寬 δ=240cm</p><p>　　墩帽長(zhǎng)b=546cm</p><p>　　墩帽厚d= 52cm</p><p>　　墩身坡1:m=1:20</p><p><b>　　如右圖：?jiǎn)挝籧m</b></p>

11、<p><b>　　補(bǔ)充資料</b></p><p>　　墩帽頂面在高水位以上3.52m。</p><p><b>　　地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　§1 繪制設(shè)計(jì)資料總圖</p><p>　　設(shè)計(jì)資料總示意圖： （單位cm ）</p><

12、;p>　　§2 復(fù)合各層土的名稱、確定其允許承載力</p><p>　　土層名稱的復(fù)核，如下表：</p><p><b>　　土名稱鑒定表</b></p><p>　　確定土的狀態(tài)，如下表：</p><p><b>　　土的狀態(tài)鑒定表</b></p><p>

13、　　確定各土層的基本承載力σ0，如下表：</p><p><b>　　地基允許承載力表</b></p><p>　　地基承載力修正系數(shù)K經(jīng)查表，結(jié)果如上表：</p><p>　　各土層的地基的允許承載力的計(jì)算</p><p>　　由于地基的尺寸和埋深還沒(méi)有確定，暫時(shí)無(wú)法確定地基的容許承載力。等后邊地基的尺寸和埋深確定后，

14、再進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　§3 地基和基礎(chǔ)的方案比較</p><p>　　根據(jù)荷載的大小和性質(zhì)、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、料具的用量?jī)r(jià)格（包括料具的數(shù)量）、施工難易程度、物質(zhì)供應(yīng)和交通運(yùn)輸條件以及施工條件等等，經(jīng)過(guò)綜合考慮后決定以下三個(gè)可能的基礎(chǔ)類型，進(jìn)行比較選擇，采用最佳方案。</p><p><b>　　方案比較表</b><

15、;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)資料中的場(chǎng)地平面布置圖可知，所要設(shè)計(jì)的墩臺(tái)基礎(chǔ)位于淺灰色粘土中，持力層即為淺灰色粘土，地下水位較深，河床沖刷較深，施工不易排水，且河道不通航，上部荷載較大，河流常年有水，綜合以上原因選用高承臺(tái)樁基</p><p>　　§4 高承臺(tái)樁基地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　樁基設(shè)計(jì)</b></

16、p><p>　?。ㄒ唬?、承臺(tái)尺寸的決定</p><p>　　1、承臺(tái)底面的標(biāo)高 河流常年有水，且水位較高，無(wú)流冰和通航要求，且河流沖刷深度較大，故選擇承臺(tái)底面標(biāo)高在施工水位處，即132m。</p><p>　　2、承臺(tái)高度決定 按經(jīng)驗(yàn)承臺(tái)采用C30混凝土，厚度定為2m。</p><p>　　3、承臺(tái)平面尺寸的決定 </p&

17、gt;<p>　　由以上資料可得：墩身高11m，墩身坡1:20</p><p>　　計(jì)算墩身底面的平面尺寸：</p><p><b>　　底面長(zhǎng)為：</b></p><p><b>　　底面寬為：</b></p><p>　　初步選定承臺(tái)尺寸為：</p><p>

18、;<b>　　驗(yàn)算：</b></p><p>　　滿足材料剛性角的要求。</p><p>　?。ǘ?、作用在承臺(tái)底面重心處的荷載計(jì)算</p><p>　　1、主力：主力應(yīng)包括恒載（包括浮力）、活載、沖擊力和離心力，因橋墩為實(shí)體故不計(jì)沖擊力，同時(shí)因?yàn)?線路為直線也不計(jì)離心力。</p><p>

19、;　　垂直靜載（鋼梁重+墩帽重+墩身重+承臺(tái)重）</p><p><b>　　鋼梁自重—— </b></p><p>　　墩帽重——單位體積重 25 KN/m3</p><p>　　(3) 墩身重——單位體積重23KN/m3，則：</p><p><b>　　墩身頂部面積 </b></p

20、><p><b>　　墩身底部面積 </b></p><p><b>　　墩身體積 </b></p><p><b>　　墩身重量 </b></p><p>　　(4) 承臺(tái)重——單位體積重 25 KN/m3</p><p>　　作用在承臺(tái)底面總的垂直

21、靜載為：</p><p>　　浮力——從不利荷載考慮，包括常水位和高水位時(shí)的浮力</p><p><b>　　常水位浮力：</b></p><p><b>　　橋墩所受浮力：</b></p><p><b>　　高水位浮力：</b></p><p>&l

22、t;b>　　承臺(tái)體積：</b></p><p><b>　　墩身體積：</b></p><p>　　高水位墩身截面面積 </p><p><b>　　墩身底面面積 </b></p><p>　　高水位墩身排水體積 </p><p>　　高水位橋墩所受浮力：&

23、lt;/p><p>　　車輛活載：包括一孔活載（重載、輕載）；兩孔活載（滿載）</p><p>　　一孔重載 </p><p>　　一孔輕載 </p><p><b>　　兩孔重載 </b></p><p><b>　　2、附加力：</b><

24、;/p><p><b>　　制動(dòng)力</b></p><p><b>　?、凇L(fēng)力 </b></p><p>　　取風(fēng)壓強(qiáng)度為：1250 Pa</p><p><b>　　縱向風(fēng)力：</b></p><p>　　墩帽上風(fēng)力：P1=3.5 KN

25、 </p><p><b>　　墩身上風(fēng)力：</b></p><p><b>　　常水位時(shí)：A=</b></p><p>　　常水位墩身受風(fēng)面積圖 高水位墩身受風(fēng)面積圖</p><p><b>　　高水位時(shí)：</b></p><

26、p><b>　　承臺(tái)風(fēng)力：</b></p><p>　　3、作力系表(考慮主力和縱向的附加力),承臺(tái)底面重心處荷載組合計(jì)算表(見(jiàn)下頁(yè))</p><p>　　承 臺(tái) 底 面 重 心 處 荷 載 組 合 計(jì) 算 表</p><p><b>　　（三）樁的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、樁材選

27、擇：根據(jù)本工程的特點(diǎn)，選擇鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。</p><p>　　2、樁徑：初步選定樁徑為1.0m，成孔樁徑1.05m。</p><p>　　3、樁長(zhǎng)和樁數(shù)的估算：</p><p>　　設(shè)置8根樁，行列式排列，布置圖如下：</p><p><b>　　單位:厘米cm</b></p><p>　

28、　將樁地設(shè)置在良好的土層中，設(shè)樁長(zhǎng)L>10d，計(jì)算單樁允許承載力[P]：</p><p>　　然后根據(jù) 計(jì)算樁長(zhǎng)。</p><p>　　已知：根據(jù)規(guī)范4.1.2-5 [σ0]=414.8 KPa， </p><p>　　查表m0取0.6，μ=1.3，f=60KPa，假設(shè)h>10d，則：</p><p><b>　　h=

29、22m</b></p><p>　　樁總長(zhǎng)l=22+7.5=29.5m,取l=30m,h=22.5m.</p><p>　　樁基內(nèi)力及變位計(jì)算和樁基檢算</p><p>　　（一）、樁的內(nèi)力和變位計(jì)算</p><p>　　1、決定樁的計(jì)算寬度b0 </p><p>　　群樁：b0=0.9(d+1)k&

30、lt;/p><p>　　其中k為構(gòu)件相互影響系數(shù)</p><p>　　樁間凈距L0=5—1=4m </p><p>　　構(gòu)件局部沖刷線以下的計(jì)算深度 </p><p>　　n=2，故c=0.6</p><p>　　由于L0=2m<0.6h0=3.6m，</p><p><b>　　所

31、以</b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　2、計(jì)算樁基變形系數(shù)</p><p>　　查表取m=20000 KN/m4，</p><p><b>　　計(jì)算 ，</b></p><p><b>　　則：</b>

32、</p><p>　　因?yàn)椋詰?yīng)該按彈性樁設(shè)計(jì)。</p><p>　　3、計(jì)算樁基中樁頭處的剛度系數(shù) ρ1 ρ2 ρ2 ρ4 </p><p><b>　　計(jì)算ρ1</b></p><p>　　已知條件：ξ=0.5，l0=7.5m，h=22.5m，，</p><p><b>　　

33、EA=</b></p><p><b>　　且 </b></p><p>　　D0=d+2Ltan(φ/4)=，取4m.</p><p><b>　　則： ，故：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　計(jì)算ρ2

34、 ρ2 ρ4 </p><p><b>　　，</b></p><p>　　查表得：YQ= 0.0692 YM= 0.1902 фM= 0.7062</p><p><b>　　故：</b></p><p>　　4、計(jì)算樁基總剛度系數(shù)γij </p><p>　　

35、5、計(jì)算承臺(tái)座板豎直位移b、水平位移a、轉(zhuǎn)角β(須配合承臺(tái)重心處各種荷載組合計(jì)算)</p><p>　　承 臺(tái) 位 移 和 轉(zhuǎn) 角 計(jì) 算 表</p><p>　　6、計(jì)算樁頂內(nèi)力(須計(jì)算各種荷載組合)</p><p>　　樁 頂 內(nèi) 力 計(jì) 算 表</p><p>　　取承臺(tái)脫離體驗(yàn)算左右，在誤差范圍內(nèi)，因此滿足平衡條</p>

36、<p>　　7、計(jì)算局部沖刷線處截面上的彎矩M0和剪力H0，須計(jì)算各種荷載組合</p><p>　　局部沖刷線處樁截面上彎矩和剪力計(jì)算表</p><p>　　8、計(jì)算局部沖刷線處樁身水平位移和轉(zhuǎn)角，并做的檢算。</p><p>　　選擇最不利荷載組合：一孔重載常水位進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　已知：M0=126.4 KN

37、3;m H0=55.4KN </p><p>　　根據(jù),查表得：Ax=2.441，Bx=1.621，Aφ=-1.621，Bφ=-1.751</p><p>　　9、計(jì)算樁身任意截面處的彎矩My </p><p>　　目的是為了樁的材料強(qiáng)度核算，故可選擇選擇最不利荷載組合：產(chǎn)生最大N和最大M的兩孔滿載常水位和產(chǎn)生最大偏心距的一孔輕載高水位兩種情況進(jìn)行計(jì)算。&

38、lt;/p><p>　　（1）兩孔滿載常水位</p><p>　　其中M0=125.1KN·m，H0=55.4KN。公式如下：</p><p>　　系數(shù)、值可根據(jù)從、系數(shù)表查得。今將局部沖 刷線以下任意深度z處之值列表進(jìn)行計(jì)算，詳見(jiàn)下表。</p><p>　?。?）一孔輕載高水位</p><p>　　其中M

39、0=104.9KN·m，H0=45.5KN。公式如下：</p><p>　　系數(shù)和值可根據(jù)從系數(shù)表查得，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：</p><p><b>　　Mz 計(jì) 算 表</b></p><p>　　樁身彎距圖如下: 兩孔滿載高水位 一孔輕載高水位</p><p>　?。?/p>

40、二）、單樁允許承載力的檢算</p><p>　　單樁的軸向允許承載力分別按樁身材料強(qiáng)度和土的阻力進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　按土的阻力計(jì)算單樁允許承載力 [P]</p><p>　　上面已經(jīng)計(jì)算出[]＝503.2Kpa</p><p>　　檢算Nmax+G是否小于[P]</p><p>　　該樁樁底置于透水土中，所

41、以在計(jì)算單樁自重和與樁入土部分同體積的土重時(shí)應(yīng)考慮 水的浮力：</p><p><b>　　樁身自重</b></p><p><b>　　與樁同體積土重</b></p><p>　　在兩孔滿載常水位時(shí)，軸向力最大，為最不利荷載組合，</p><p><b>　　則：</b>&

42、lt;/p><p>　　（注：主加附[P]可提高20％。）</p><p>　　即：?jiǎn)螛对试S承載力滿足要求。</p><p>　?。ㄈ?、群樁承載力的檢算：</p><p>　　1、樁基承載力的檢算：</p><p>　　將樁視為右圖所示群樁實(shí)體基礎(chǔ)：</p><p>　　基底應(yīng)力應(yīng)滿足右式：<

43、;/p><p>　　樁中心距小于6d，按實(shí)體基礎(chǔ)驗(yàn)算。</p><p>　　已知樁群外輪廓b=5m a=7m。</p><p>　　計(jì)算群樁實(shí)體的邊長(zhǎng) b′、a′</p><p>　　群樁實(shí)體的基底面積為 </p><p>　　群樁實(shí)體基底縱向截面模量為 </p><p>　　樁底處地基容許承載

44、力為： </p><p>　　（的計(jì)算公式中H從一般沖刷線開(kāi)始計(jì)算，10.4為平均重度）</p><p>　　選擇一孔重載常水位和兩孔滿載常水位進(jìn)行檢算。</p><p>　　對(duì)于一孔重載常水位：</p><p>　　對(duì)于兩孔滿載常水位：</p><p><b>　　均滿足要求。</b></

45、p><p>　　（四）、樁身配筋及外荷載作用下樁身的強(qiáng)度檢算</p><p>　　土采用C30混凝土，鋼筋采用Ⅰ級(jí)鋼筋。</p><p><b>　　1、主筋配置如下</b></p><p>　　鋼筋樁頂?shù)骄植繘_刷線上4.03m之間用20ф20，則實(shí)際的鋼筋面積，局部沖刷線下4.03m到樁底用10ф20。保護(hù)層厚度取a=60

46、mm，則鋼筋中心到樁截面中心的距離=422mm。</p><p><b>　　2、箍筋配置如下：</b></p><p>　　刷線以下4.03m以上的樁內(nèi)箍筋采用ф8 @ 200mm，以下的樁內(nèi)箍筋采用ф8 @ 400mm，螺旋式箍筋；每隔兩米焊接一道ф16骨架箍筋。</p><p>　　3、鉆孔樁樁身強(qiáng)度核算</p><p

47、>　　取兩種情況進(jìn)行驗(yàn)算，分別為N和M都最大的兩孔滿載和偏心距最大的一孔輕載高水位。</p><p>　　第一種最不利荷載組合的情況：兩孔滿載（常水位）</p><p><b>　　驗(yàn)算四個(gè)截面：</b></p><p><b>　　樁頂截面： </b></p><p>　　地面下最大彎矩

48、處截面（局部沖刷線下2.02m）： </p><p>　　鋼筋截?cái)嗵幗孛妫ň植繘_刷線下4.03m）： </p><p>　　樁底截面（軸心受壓），進(jìn)行樁的穩(wěn)定性驗(yàn)算: N=2014KN</p><p><b>　?。?）樁頂處截面</b></p><p>　　計(jì)算偏心距增大系數(shù)：</p><p&

49、gt;<b>　　計(jì)算長(zhǎng)度 </b></p><p><b>　　(主力加附力)</b></p><p>　　20ф20 </p><p>　　n為鋼筋彈性模量Eg與混凝土彈性模量Eh之比。</p><p>　　Rg=0.5-0.06-0.008-0.01=0.422m</p&g

50、t;<p><b>　　截面核心半徑 </b></p><p><b>　　判斷大小偏心</b></p><p><b>　　則： </b></p><p>　　故應(yīng)按小偏心受壓進(jìn)行檢算</p><p><b>　　進(jìn)行截面應(yīng)力檢算</b>

51、</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　（2）地面下最大彎矩處截面</p><p><b>　　判斷大小偏心</b></p><p>　　故按小偏心受壓進(jìn)行驗(yàn)算</p><p><b>　　進(jìn)行截面應(yīng)力檢算</b></p

52、><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　（3）鋼筋截?cái)嗵幗孛妫ň植繘_刷線下4.12m）</p><p><b>　　判斷大小偏心</b></p><p><b>　　10ф20 </b></p><p>　　故按小偏心受壓進(jìn)行驗(yàn)算<

53、;/p><p><b>　　進(jìn)行截面應(yīng)力檢算</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　（4）樁底截面</b></p><p>　　由于彎矩為0，故為中心受壓截面</p><p><b>　　10ф20 &

54、lt;/b></p><p>　　查表得，穩(wěn)定系數(shù)，m=10.4,</p><p>　　第二種最不利荷載組合的情況：一孔輕載（高水位）</p><p><b>　　驗(yàn)算的截面有三個(gè)：</b></p><p><b>　　樁頂截面： </b></p><p>　　地面

55、下最大彎矩處截面（局部沖刷線下2.02m）： </p><p>　　鋼筋截?cái)嗵幗孛妫ň植繘_刷線下4.03m）： </p><p><b>　?。?）樁頂處截面</b></p><p>　　計(jì)算偏心距增大系數(shù)：</p><p><b>　　計(jì)算長(zhǎng)度 </b></p><p&g

56、t;<b>　　判斷大小偏心</b></p><p>　　配筋不變，所以截面核心半徑也不變 </p><p><b>　　則： </b></p><p>　　故應(yīng)按大偏心受壓進(jìn)行檢算</p><p><b>　　進(jìn)行截面應(yīng)力檢算</b></p><p>

57、;　　試算，當(dāng)，，，，時(shí)，，與實(shí)際配筋率相差不大。</p><p><b>　　代入：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　?。?）地面下最大彎矩處截面：</p><p><b>　　判斷大小偏心</b></p><p&g

58、t;　　故按大偏心受壓進(jìn)行驗(yàn)算 </p><p>　　試算，當(dāng)，，，，時(shí)，，與實(shí)際配筋率相差不大。</p><p><b>　　代入：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　?。?）截?cái)噤摻钐?lt;/b></p><p&

59、gt;<b>　　判斷大小偏心</b></p><p><b>　　10ф20 </b></p><p>　　配筋仍為10ф20 ，K不變，</p><p>　　故按小偏心受壓進(jìn)行驗(yàn)算</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>