基礎(chǔ)工程課程設(shè)計--某公路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計

1、<p>　　橋梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計</p><p><b>　　題目:</b></p><p>　　某公路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計</p><p>　　1. 課程設(shè)計教學(xué)條件要求 </p><p>　　本設(shè)計對象為某公路橋梁，該橋梁的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)完成，本課程設(shè)計的任務(wù)是完成橋墩基礎(chǔ)與地基的設(shè)計與檢算。要求同學(xué)選擇（或由

2、任課教師分配）一個基礎(chǔ)，按給定的條件完成相關(guān)的設(shè)計和計算工作。</p><p><b>　　2. 課程設(shè)計任務(wù)</b></p><p><b>　　2.1工程概況</b></p><p>　　某公路橋梁設(shè)計采用樁（柱）式橋墩，初步擬定尺寸如圖1所示。該橋梁上部結(jié)構(gòu)為25米鋼筋混凝土裝配式T梁橋。橋面寬7米，兩邊各0.5米人

3、行道。</p><p>　　該橋墩基礎(chǔ)由兩根鉆孔樁組成，旋轉(zhuǎn)鉆成孔。樁的設(shè)計直徑d（即鉆頭直徑，精確至0.1m）自選，樁底沉渣厚度控制為t=(0.2~0.4)d。在局部沖刷線處設(shè)置橫系梁，其斷面尺寸可按構(gòu)造等要求確定，高度約1.0m。</p><p>　　2.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)</p><p>　　地質(zhì)資料：標(biāo)高20.00以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土，各物理性質(zhì)指標(biāo)

4、為：容重??=18.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=21%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%；標(biāo)高20.00以下樁側(cè)及樁底均為硬塑性亞粘土，其物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重??=19.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。</p><p><b>　　2.3 設(shè)計荷載</b></p>&

5、lt;p>　　（1）一跨上部結(jié)構(gòu)自重G1=2000×(L/20)1.2 kN（取整），其中L為跨徑；</p><p>　?。?）蓋梁自重G2=350kN；</p><p>　?。?）局部沖刷線以上樁重應(yīng)分別考慮最低水位及常水位；汽車荷載應(yīng)考慮最不利荷載組合（雙孔和單孔布載）；人群荷載尚應(yīng)考慮最不利情況；荷載布載長度為梁長（L-0.1）m。</p><p&

6、gt;　?。?）設(shè)計汽車荷載為公路—Ⅱ級，汽車可能產(chǎn)生的橫向偏心距為0.55m，單孔活載時縱向偏心距為b=0.30m，并應(yīng)考慮沖擊力。行人荷載為3.5kPa。</p><p><b>　?。?）水平荷載</b></p><p>　　單樁所受水平力如圖4所示。其中：HT（制動力）=4.5kN；W1(風(fēng)力)=5kN；W2(風(fēng)力)=8kN</p><p&

7、gt;<b>　　圖2</b></p><p><b>　　2.4 材料</b></p><p>　　樁身混凝土強(qiáng)度等級擬采用C25，混凝土彈性模量Eh=2.85×104MPa，可選擇的鋼筋有HPB235和HRB335。</p><p>　　2.5 具體任務(wù)要求如下：</p><p>　　

8、（1）確定樁的長度，進(jìn)行單樁承載力驗算。</p><p>　　具體計算時按如下不同標(biāo)準(zhǔn)跨徑分組進(jìn)行，同組人員的設(shè)計樁徑、樁長不得全部相同。</p><p>　?。?）樁身強(qiáng)度計算；求出樁身彎矩圖，確定樁身最大彎矩值及其相應(yīng)截面和相應(yīng)軸力，配置鋼筋，驗算截面強(qiáng)度；</p><p>　　（3）計算主筋長度，螺旋鋼筋長度，鋼筋總用量；</p><p&g

9、t;　?。?）初步?jīng)Q定修筑基礎(chǔ)的施工方案</p><p>　?。?）繪出樁的鋼筋布置圖。</p><p>　　將以上全部成果整理成設(shè)計計算說明書和設(shè)計施工圖。</p><p>　　3. 課程設(shè)計報告書主要內(nèi)容</p><p>　　課程設(shè)計計算說明書通常應(yīng)包含下述內(nèi)容：</p><p>　?。?）工程概況和設(shè)計任務(wù)。包括

10、：工程名稱，場地位置，上部結(jié)構(gòu)的類型、尺寸，本人承擔(dān)的課程設(shè)計任務(wù)；</p><p>　?。?）地質(zhì)勘察資料；</p><p><b>　　（3）設(shè)計荷載；</b></p><p>　?。?）方案設(shè)計。包括：基礎(chǔ)選型，尺寸擬定，地基持力層的選取。需要闡明自己的思路和考慮的因素并列出必要的說明；</p><p>　?。?）

11、技術(shù)設(shè)計的過程。包括：計算項目，計算過程和計算結(jié)果，方案調(diào)整的理由和結(jié)果。需要闡明參數(shù)選取的理由、考慮的因素并列出必要的說明；</p><p>　?。?）由設(shè)計結(jié)果形成的施工圖，該圖用CAD制作完成；</p><p>　?。?）施工方案（初步）。包括：基礎(chǔ)施工方式，主要施工機(jī)具。</p><p><b>　　4. 課程設(shè)計要求</b></

12、p><p>　?。?） 學(xué)生按時到課程設(shè)計指定地點簽到，遵守課程設(shè)計紀(jì)律。</p><p>　?。?） 學(xué)生獨立完成課程設(shè)計任務(wù)。指導(dǎo)教師分時段驗收學(xué)生完成的階段任務(wù)。</p><p>　?。?） 學(xué)生按時提交課程設(shè)計成果和打印的課程設(shè)計報告書。</p><p>　　5．課程設(shè)計參考資料</p><p>　?。?］ 凌志平

13、.易經(jīng)武,《基礎(chǔ)工程》（第二版）.人民交通出版社，1997.10</p><p>　?。?］周景星等,《基礎(chǔ)工程》.清華大學(xué)出版社，1996</p><p>　　［3］ 《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）, 人民交通出版社,2004</p><p>　?。?］ 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTJ 024-85）,人民交通出版社,1985<

14、/p><p>　　基礎(chǔ)工程課程設(shè)計計算書</p><p><b>　　一 設(shè)計資料</b></p><p><b>　　1 地質(zhì)資料</b></p><p>　　標(biāo)高20.00以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土，各物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重??=18.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=21%，液限wL=

15、22.7%，塑限wp=16.3%；標(biāo)高20.00以下樁側(cè)及樁底均為硬塑性亞粘土，其物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重??=19.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。</p><p>　　常水位標(biāo)高為44.50m，一般沖刷線標(biāo)高為39.50m，最大沖刷線標(biāo)高為35.50m</p><p>　　2 樁、墩尺寸與材料</p>

16、<p>　　該橋墩基礎(chǔ)由兩根鉆孔樁組成，旋轉(zhuǎn)鉆成孔。樁的設(shè)計直徑d=1.2m，樁底沉渣厚度控制為t=0.3d。在局部沖刷線處設(shè)置橫系梁，其斷面尺寸可按構(gòu)造等要求確定，高度約1.0m。樁身混凝土強(qiáng)度等級擬采用C25，混凝土彈性模量Eh=2.85×104MPa，可選擇的鋼筋有HPB235和HRB335。</p><p><b>　　3 荷載情況</b></p>

17、<p>　　橋墩為單排雙柱式，橋面寬7米，兩邊各0.5米人行道，上部為35-0.1=34.9m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁</p><p>　?。?）一跨上部結(jié)構(gòu)自重G1=2000×(L/20)1.2 =3914kN，自重反力</p><p>　　（2）蓋梁自重反力；系梁自重反力</p><p>　?。?）兩跨活載反力為758kN，一跨活載反力為669k

18、N，所引起的彎矩M=200.7kN。常水位以上樁身自重</p><p>　?。?）設(shè)計汽車荷載為公路—Ⅱ級，汽車可能產(chǎn)生的橫向偏心距為0.55m，單孔活載時縱向偏心距為b=0.30m，并應(yīng)考慮沖擊力。行人荷載為3.5kPa。</p><p>　?。?）單樁所受水平力如圖所示。其中：HT（制動力）=4.5kN；W1(風(fēng)力)=5kN；W2(水壓力)=8kN</p><p&g

19、t;<b>　　圖2</b></p><p>　?。?）樁（直徑1.2m）自重每延米</p><p>　　(7)擬定樁基礎(chǔ)采用旋轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁基礎(chǔ),為摩擦樁。</p><p><b>　　二 計算</b></p><p><b>　　1、樁的周長計算</b></p>

20、<p>　　根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中確定單樁容許承載力的經(jīng)驗公式初步反算樁的長度，設(shè)該樁埋入最大沖刷線以下深度為h，一般沖刷線以下深度為h3，則：</p><p>　　Nh=[P]=U∑ +λm0 A{[σ0]+K2γ2(h3-3)}</p><p><b>　　當(dāng)兩跨活載時：</b></p><p>　　計算[P]時取

21、以下數(shù)據(jù)：</p><p>　　樁的設(shè)計樁徑為1.2m，成孔直徑為1.3m</p><p><b>　　樁周長,，，</b></p><p><b>　　，，， 。</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　樁底為硬塑性亞粘土

22、</p><p>　　查表得 解得：h=22.3m</p><p>　　取整h=22.5m 樁底標(biāo)高為13m在20m以下滿足低級二層土要求</p><p><b>　　即</b></p><p>　　樁的軸向承載力滿足。</p><p><b>　　2、樁的內(nèi)力計算

23、</b></p><p>　?。?）確定樁的計算寬度</p><p>　?。?）計算樁—土變形系數(shù)</p><p><b>　　其中m=15000</b></p><p>　　樁的換算深度 所以按彈性樁計算</p><p>　?。?）計算墩柱頂外力、、及最大沖刷線處樁身彎矩，水平力，

24、及軸向力</p><p>　　墩帽頂?shù)耐饬Γò匆豢缁钶d計算）</p><p><b>　　換算到最大沖刷線處</b></p><p>　?。?）樁身最大彎矩位置及最大彎矩計算</p><p><b>　　由得：</b></p><p><b>　　由</b&g

25、t;</p><p>　　（5）樁的最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算</p><p><b>　　無量綱系數(shù)查表得</b></p><p>　　(6)樁頂縱向水平位移驗算</p><p>　　樁在最大沖刷線處水平位移和轉(zhuǎn)角計算</p><p><b>　　符合規(guī)范要求</b&g

26、t;</p><p>　　該樁不是變截面，則n=1</p><p>　　墩頂縱橋向水平位移的計算：，</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　查表得 </b></p><p><b>　　；</b></p>&l

27、t;p><b>　　解得：</b></p><p>　　故水平位移容許值[△]＞24.3mm</p><p><b>　　墩頂位移符合要求。</b></p><p>　　3.樁身截面的配筋計算及截面強(qiáng)度的校核：</p><p>　　3.1計算軸向力，偏心距，偏心距增大系數(shù)：</p>

28、<p>　　最大彎矩發(fā)生在最大沖刷線以下Z=1.5m處，該處=538.458KN·m</p><p>　　N=1970+16093+13.7+0.513.7+0.516.961.41-0.53.141.41500=801.355KN</p><p>　　現(xiàn)擬定采用C30混凝土，HRB335鋼筋， </p><p><b>　　因故樁

29、的計算長度</b></p><p>　　長細(xì)比可不考慮縱向彎曲對偏心矩的影響，取。</p><p><b>　　計算受壓區(qū)高度系數(shù)</b></p><p><b>　　取,,</b></p><p>　　則配筋率由下式計算： </p><p><b

30、>　　計算結(jié)果如下表：</b></p><p>　　由計算表可見，當(dāng)=1.23時，計算縱向力與設(shè)計值之比較為合理，故取=1.23，=0.01349為計算值。</p><p>　　計算所需縱向鋼筋的截面積</p><p>　　現(xiàn)采用2528，，布置如圖所示?；炷羶舯Ｗo(hù)層C=80-31.6/2=64.2mm>25mm，縱向鋼筋間凈距為124.1