桥梁基础工程课程设计

1、word专业资料桥梁基础工程课程设计资料一、基本资料1 地质及水文资料河床土质为卵石土，粒径 50-60mm 约占 60% , 20-30mm 约占 30%，石质坚硬，孔隙大部分由砂填充密实，卵石层深度达 58.6m ；地基比例系数m =120000kN /m4（密实卵石）；地基承载力基本容许值 faJ -1000kPa ；桩周土摩阻力标准值 qik= 500kPa ；土的重度 =20.00kN/m3（未计浮力）；土内摩擦角，=40。地面（河床）标高 69.50m ;一般冲刷线标高 63.54m ;最大冲刷线标高纵桥向断面横桥向断面60.85m承台底标高 67.54m ;常水位标高69.80m

2、，如图 1。承台平面图如6354OO OOO O十9Dz9.81 /.-常水位河抹承台底一殷冲刷銭word专业资料图 1 桩基剖面图（单位：m）图 2 单位：mword专业资料2 作用效应上部为等跨 30m 的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于 混凝土桥墩承台顶面纵桥向的荷载如下。永久作用及一孔可变作用（控制桩截面强度荷载）时：DN=40746kNH =358.60kN（制动力及风力）习 M=4617.30kN m （竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩）永久作用及二孔可变作用（控制桩入土深度荷载）时：EN=46788.00kN3 承台用 C20 混凝土，尺寸为 9.8X5.

3、6X2.0m，承台混凝土单位容重“ -25.0KN /m3。4 桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径d=1.2m，以冲抓锥施工。二、设计依据规范1 公路桥涵地基及基础设计规范（JTG D63-2007）2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004 ）三、课程设计（论文）应完成的工作设计满足要求的群桩基础，并形成图纸与计算文件。计算文件包括以下内容：1.据单桩容许承载力拟定桩长2群桩结构分析word专业资料（1）计算桩顶受力(2)计算沿桩长度方向弯矩，水平压应力，并画出相应分布图(3)桩顶纵向水平位移验算3. 桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图(横截面，

4、立面)，进行桩截面强度校核4. 按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力5. 承台计算项目：局部受压、抗冲剪6. 群桩基础承载力检验7. 参考文献(1) 、王晓谋基础工程北京：人民交通出版社，2004(2) 、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004 ).北京：人民交通出版社，2004(3) 、叶见曙.结构设计原理.北京：人民交通出版社，2004(4) 、中华人民共和国行业标准.公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007).北京：人民交通出版社，2007(5) 江祖铭等主编.墩台与基础.北京：人民交通出版社，199464word专业资料设

5、计计算1. 承台底面中心的荷载计算：1.1恒载加一孔荷载： N =40746 2.0 5.6 9.8 (25-10) =42392.4KN H =358.60KN M =4617.30358. 60 =1.0 K9X75m91.2 恒载加二孔荷载： N =46788.00 2.0 5.6 9.8 (25-10) = 48434.4KN2. 桩长度的初步计算：2.1 桩长的计算:由于地基土层单一，用确定单桩容许承载力公桥基规经验公式初步反算桩长, 设桩埋入最大冲刷线以下深度为 h，一般冲刷线以下深度为 h3，则：Nh- b 1 = h-m0M Q - k2r2h3-3 22Tt X1 2桩(直径

6、 1.2m )自重每延米 q=25-10 =16.96KN448434.467.54 -60.851.225-10-1.225 -10 h=8185.89+8.48hNh二word专业资料计算P时取以下数据：桩的桩径 1.2m，冲抓锥成孔直径 1.3m，桩周长 U 二二X2=10KN/m3(已扣除浮力),.=500KPa,所以得：1 _ _P=-二 灯.3汉h汉500 )+0.7疋0.8如.13汽1000+10如0疋(h+2.69 3 )1=1083.78h+613.18=8185.89+8.48hk = b丄L鸟=0.61一0.620.780.6 h10.66.6b=kfk。k d = 0.

7、9 1.833 0.78 1.2=1.54m1 *1.3=4.08m,A=二1.224=1.13m2, =0.7, mo=0.8, k2=10, L-0l=1000KPa,解得：h=7.04m3 群桩结构分析:现取 h=11.31m3.1 桩的计算宽度 b:kfk0k d已知：J =2m ； h1=3(d+1 ) =6.6m; n=2b=0.6;kf=0.9; kg=1+- =1 d=1.833 ;1.2h13.2桩-土变形系数:word专业资料C30 混凝土的受压弹性模量 Eh=3.0 104MPa ,d4则 E=0.8X3.0 1 07=2.401 07KN/m2;I -0.1017m46

8、412000071.54=0.597m，0.8 3.0 100.1017桩在最大冲刷线以下深度 h=11.31m,其计算长度则为:h5=0.597 11.31 = 6.75 2.5，故按弹性桩计算。3.3 桩顶刚度系数-、订、3、:?4 植的计算:-=5mb!=5EI word专业资料=0.8993EI已知：h=ah=6.75(4),二取h=4 , I。=0(1。= 0.597 汉 6.69 = 3.99查教材基础工程附表 17、18、19 得：XQ=0.05989Xm=0.17312m=0.67433嘉EIXQ-O.59730.05989EI =0.0127EI：32Elxm=0.59720

9、.17312EI =0.0617EI：4= :- Elm二 0.597 0.67433EI = 0.4026EI3.4 计算承台底面原点 O 处位移 a、b、- 0(单孔活载+恒载+制动力等), N 42392.47856.6b0 :nr 6 0.8993EI Elnn P4十片E x2=6汉0.4026EI +0.8993EI汇6汉1.62=16.23EIi#n2 =6 0.0127EI =0.0762EI , n = 6 0.0617EI = 0.3702EI ,n2可=0.1370(EI )2I0=6.69m;h=11.31m;1（根据公桥基规钻挖孔桩采用二d2A=421.2=1.13m

10、2,C0二 mh =120000 11.31 = 1.357 106kN/m34id人2+ htan2“U+11.31仙4丿124丿2“ =21.14m2,按桩中心距计算面积，故取:22A 3.28.04 m4?i1Ioh1+-AEhcoAo16.69 11.31彳2 _ ._1_761.131 3.0 101.357 108.04= 2.195 106KN m2word专业资料n(n JX2)Hni斗2 ia0nn (n JXi2) -n2216.23EI358.60 0.3702EI4975.96967.3320.0762EI16.23EI -0.1370(EI)Elword专业资料3.5

11、 计算作用在每根桩顶上作用力R、Qi、Mi:7856.6465.5、7735.24kN竖向力：R = r(b0Xi ) = 0.8993EI (1.6)=EIEl 6395.64kN水平力:6967.33465.50Qi = ja。-3-0=0.0127 El0.0617 El59.76KN弯矩：Mip- Qa0=0.4026EI465.50-0.0617EI6967.33二_242.47KN mi4030EIEI校核： nQ =6 59.76 = 358.56KN 八 H = 358.60KNnXiPii 4nMj=3 (7735.24 -6395.64) 1.6 6 (-242.47) =

12、4975.26KN m - 4975.9 KN mn np -3 (7735.246395.64) =42392.64KN：42392.4KNi土3.6计算最大冲刷线处桩身弯矩 M。，水平力 Q。，及轴向力 P。:M=MjQil=-242.47+59.76X6.69=157.32 KN m Q=59.76KNP0=7735.24+1.13X6.69X(25-10)=7848.64KN3.7最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算:3.7.1 桩身最大弯矩处及最大弯矩的计算:由 CQ=1.572且h=6.75 4 取h=4.0，查教材基础工程附表 13 得Zmax=0.84故 Zma

13、x=04=1.41m0.597又由 Zmx=0.84 及h=6.75 4 取h=4.0，查教材基础工程附表 13 得Km=1.341Mmax二 KmMo=1.341X157.32=210.97 KN m3.7.2最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算:采用无量钢法计算，由h=6.75 2.5，所以用摩察桩公式计算：nM n J3Hnn2(n4丁 x2) - n2身i40.0762EI 4975.9 0.3702 358.6020.0762EI 16.23EI -0.1370(EI)2465.50El由：Qz=得：CQ:M。Q00.597 157.3259.76= 1.572wor

14、d专业资料MzAm MoBMQZ= Q AQM0BQCt其中Q0=591OO.1OKNQo=59.76KNM=157.32KNa 0.597Am、Bm、AQ、BQ的值查教材基础工程附表 3、4、7、8 ,计算如下表:ZahAMBMAQBQQ0 AmaMBmMZQ0AQm M0BQ0001100157.32157.3259.7600.3350.20.196960.998060.95551-0.0279519.72157.01176.7357.10-2.630.6700.40.377390.986170.83898-0.0955437.78155.14192.9250.14-8.971.1730.

15、70.592280.938170.58201-0.2268559.29147.59206.8834.78-21.311.6751.00.727140.850890.28901-0.3505972.79133.86206.6517.27-32.932.5131.50.754660.64081-0.13952-0.4671575.54118.72194.26-8.34-43.873.35020.614130.40658-0.38839-0.4491461.4763.96125.43-23.21-42.184.0202.40.443340.24262-0.44647-0.3631244.3838.1

16、782.55-26.68-34.105.02530.193050.07595-0.36065-0.1905219.3211.9531.27-21.55-17.895.8633.50.050810.01354-0.19975-0.016725.092.137.22-11.94-1.576.70040.000050.00009-0.00002-0.0004500.010.010-0.04弯矩图如下0word专业资料最大冲刷线以下弯矩分布图250z hAXBXaQ。UAbahA 4 取h=4查教材基础工程附表 1、2、5、6得:A=2.44066 A .=-1.62100Bx= 1.62100 B

17、=-1.75058Xo=曇AxEIBXm=0.5739mmv6mm符合规范要求Q02:EI横向土抗应力图如下_59.760.59732.4 1070.10172.44066_ 157.320.59722.4 1070.10171.62100 = 0.5739 10M。0word专业资料=-3.004 10 _rad3.9墩顶纵桥向水平位移验算:由 h=6.75 4，取 4, 1；= :10=0.597 6.69 = 3.99 可查得：AXl=64.75127A= Bx1=16.62332B1=5.75058X|59.76157.32= 10.46 10_m = 10.46mm= 1.76 10

18、rad桩顶的纵向水平位移 X1=10.46mm水平位移的容许值 人 丨 05 30 = 2.74cm =27.4mm4.桩身截面的配筋计算及截面强度的校核4.1计算轴向力Nj，偏心距和瓷，偏心距增大系数:1CZmax21 1=7848.64+16.96X6.69 + 汇 16.96 汽 1.41 一兀汇 1.3 汇 1.4500Mmax=210.97KN m22= 6535.154KN养壬 L“.0323m=32.3mm6535.154现拟定采用 C30 混凝土，HRB335 钢筋，&=13.8MPa, Rg=280MPa因:h =6.754,故桩的计算长度Xi64.7512716.6

19、2332A?M1: EI59.760.59722.4 107(-16.62332)157.320.597 2.4 1 070.10 1 7(-5.75058)最大弯矩发生在最大冲刷线以下 Z=1.41m处，该处1M 二Piq I。-q Zmaxword专业资料4 04 0lp=0.5 (l0) = 0.5 (6.69)= 6.695m = 6695mma0.597长细比lp/d =6695/1200 =5.579：7,可不考虑纵向弯曲对偏心矩的影响，取=1。计算受压区高度系数e= 1 32.3 =32.3mmr =d/2 =1200/2 = 600mmrg520取ag=80mm,rg=600

20、-80 = 520mm,g0.87ggr 600空 Br-A( e。)C(e)_Dgr13.8B 600 -A 32.3-x-280 C 32.3-D 5208280 B - 445.74 A9044 C -145600 DYJNu二RaaAr2Rgcs0 9520 95213.8A (600)280 C(600)1.251.25-3775680 A 76608000C)则配筋率由下式计算：宀屉引Ae0fsdCeDgr计算结果如下表:ABCDPNu(KN)Nj(KN)Nu/Nj1.212.97870.14352.72380.35940.00503912298.0256535.1541.882w

21、ord专业资料1.222.98860.13552.73870.34760.00813412990.5766535.1541.988word专业资料1.232.99820.12772.75320.33610.01161013769.0026535.1542.1071.243.00750.12012.76750.32480.01554814651.8406535.1542.2421.253.01650.11262.78130.31370.02008915669.7766535.1542.398由计算表可见，当 =1.23 时，计算纵向力Nu与设计值Nj之比较为合理，故取=1.23，=0.01161

22、0 为计算值。 计算所需纵向钢筋的截面积氏-2= 0.011610 二(600)2= 13124mm2现采用 24 门 28，A= 14779mm2，布置如图所示。混凝土净保护层C=80-31.6/2=64.2mm25mm，纵向钢筋间净距为 136mm80mm。5、对截面进行强度复核由前面的计算结果：e0= 32.3mm；a =80mm；rg= 520mm；g =0.87一4Ag2实际配筋率2=4 14779/(二12002) =0.013074。nd在垂直于弯矩作用平面内长细比lp/d =5.579 7，故纵向弯曲系数=1.00。混凝土截面积为 乓=d2/4-1130973mm2，实际纵向钢

23、筋面积 Ag= 14779mm2，则在垂直于弯距作用平面内的承载力为:11=RaRgAgc s=1 0.95(二13.8 11309731.251.25= 15006616kN Nj=6535154kNNu280 14779)word专业资料在弯距作用平面内BRaZgRgrARaCRgB 13.8 D 0.011610 0.87 280 _-x 600A 13.8 C 0.011610 2808280B1696.92D13.8A 3.2508C现采用试算法列表计算（见表 4）匕ABCDre) mm(ne )mm(2 j/(2)1.212.97870.14352.72380.359435.989

24、32.301.1142241.222.98860.13552.73870.347634.13632.301.0568531.232.99820.12772.75320.336132.34332.301.0013441.243.00750.12012.76750.324830.60632.300.947543当 =1.23 时，e0=32.34mm ,与设计的e=32.30mm 很接近，故取 =1.23为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为：肌二RaAr2Clr2Rgcs0.9520.95213.8 2.9982 (600)22.7532 0.011610 (600)22801.251.25= 1

25、3768.992kN Nj=6535.154kNMu二RaBr3D)r2Rgcs0.9530.95213.8 0.1277 (600)30.3361 0.011610 (600)22801.251.25=289.592kN m M 210.97kN me。word专业资料6、按地基土的支承力确定和验算桩基的承载能力：1寸丄RauqikliApqr2qr=m：l-faJ k2 2（h -3）fnd2A1.131m,u f（d 0.1） =4.08m（S1040桩身配筋图如下：word专业资料4 =0.70 ,m0= 0.8, h =14m ,fa01 = 1000kPa,k2=10.0,32=20-10 =10kN/m, Pi =7735.24kNqr二m J.faJ k2 2（h -3）1= 0.8 0.71000 10 10 （14 -3）1=11 7I6P a1丁Ra2 qikhApqr214.08 500 11.311.131 11762=