桥梁墩台课程设计

1、13 届课程设计课程设计说明书 学生姓名 赵 龙 帅 学 号 3041209217 所属学院 水利与建筑工程学院 专 业 土木工程 班 级 13-1 指导教师 李妙玲日 期 2012.塔里木大学教务处制目录前言课程设计是土木工程专业本科大学生培养方案中的综合性实践性教学环节，也是大学生综合素质和毕业后实际工作能力，适应社会能力中的最大环节。因此它对扩大我们的专业知识也是极其重要。课程设计集理论与实践一体，通过一个整体的课程设计，对于相关设计规范，手册，标准图以及工程实践中常用的方法有较系统地认识了解。因此，充分重视课程设计环节对提高大学生的综合能力有十分重要的意义。作为道路桥梁专业的大学生，未

2、来社会主义建设事业的精英，肩负着时代艰巨使命，更应该努力学习好自己的专业课，扎实基础，培养专业技能。当然，理论基础是必要的，但光有书本知识显然不够，我们需通过实践加强动手能力，理论联系实践，学得真本事才是根本。是最基础也是非常重要的的一部分。桥梁基础工程是土木工程道桥专业的专业基础课，在土木工程学科的知识体系中占据了重要地位。桥梁基础工程课程的特点是综合性强、设涉及面广，所有对桥梁结构设计计算有关的的课程内容，在该课程中都会有所体现和应用。教学内容和课程体系改革是在上述背景条件下展开的，其主要目标是在学时有限的条件下，使学生能够对课程的知识体系有较为系统和整体的把握，重点掌握其基本理论和基本方

3、法，并具有一定的工程概念和知识。桥梁基础工程课程设计是该课程学习的一个实践环节。是对该课程进行综合性学习和训练，使同学们更好的掌握该课程知识为今后的毕业设计打下坚实的基础，对以后的工作也有着重要的意义。课程设计的目的是为加强对桥梁基础设计知识的进一步巩固，了解桥梁基础设计的主要过程，培养正确熟练地运用结构设计规范手册，各种标准图籍及参考书的能力。通过设计训练，初步建立设计与施工的全面协调统一思想。1 基本设计资料某桥一近岸桥墩为圆端形，基础顶设计标高为-0.30m，拟采用钢筋混凝土沉井基础。以桥址处河床为相对标高零点，即河床标高为0.00m，则河流洪水位1.90m，最低水位0.40m，施工时的

4、水位1.40m，河床一般冲刷线标高为-1.0m，局部冲刷线标高-4.0m。基本设计数据：双孔上部结构重力与汽车荷载总竖向作用值为9677kN，水平力为H=130kN，两者在桥墩底产生的总弯矩为1750kN·×7.2m。墩址处各土层资料见表1。表1 各土层主要参数表土层代号土名层厚（m）容重kN/m3内摩擦角（°）土与井壁的摩阻力（kPa）地基系数kN/m40（kPa）粉砂8×103165粘砂土20×103290密实砂夹卵石80（50）×103400沉井材料采用钢筋混凝土，除底节与顶盖板混凝土等级为C20（容重为24kN/m3）外，其余

5、均采用C15（容重为22kN/m3）。沉井沉至设计标高后，以水下混凝土封底。井孔填以砂石，顶盖为厚1.5m的钢筋混凝土板。具体尺寸见图1。图1沉井竖向标高与地质资料图2 沉井尺寸拟定拟定用钢板桩围堰修筑人工砂岛，在岛上预制沉井不排水施工，砂岛用中砂填筑。基础底面标高，根据地质条件，持力层，取密实砂夹卵石层面下0.5m，标高-14.5m。沉井高度，入土深度。沉井襟边取0.5m，故沉井平面尺寸为。沉井分三节接长，第一节、第二节为5m，第三节为4.4m。沉井细部尺寸见图2。图2 沉井细部尺寸（cm）3 沉井作为整体刚性深基础的验算沉井入土深度超过5.0m，考虑土的水平抗力作用，按的刚性深基础验算低级

6、强度和稳定性。水平力作用高度为M值计算：局部冲刷线以下有2层土，则：计算宽度：局部冲刷线以下深度Z处基础截面上的弯矩和基础水平侧压应力计算（详细计算见表2）刚性桩要依据弯矩配筋，而对沉井可不算弯矩。表2 沉井作为刚性深基础计算表弯矩水平侧向力0-1.04 -135.20 56.96 0.00 0.00 -135.20 0.00 28.48 0.00 1-0.04 -5.20 55.96 0.06 3.08 -8.28 0.07 27.48 1.98 20.96 124.80 54.96 0.44 24.18 100.62 0.14 26.48 3.82 31.96 254.80 53.96 1

7、.49 80.13 174.67 0.22 25.48 5.51 42.96 384.80 52.96 3.52 186.42 198.38 0.29 24.48 7.06 53.96 514.80 51.96 6.88 357.23 157.58 0.36 23.48 8.46 64.96 644.80 50.96 11.88 605.40 39.40 0.43 22.48 9.72 75.96 774.80 49.96 18.87 942.50 -167.70 0.50 21.48 10.84 86.96 904.80 48.96 28.16 1378.71 -473.91 0.58 20

8、.48 11.81 97.96 1034.80 47.96 40.10 1922.96 -888.16 0.65 19.48 12.64 108.96 1164.80 46.96 55.00 2582.80 -1418.00 0.72 18.48 13.32 119.96 1294.80 45.96 73.21 3364.50 -2069.70 0.79 17.48 13.86 1210.96 1424.80 44.96 95.04 4273.00 -2848.20 0.87 16.48 14.26 1311.96 1554.80 43.96 120.84 5311.91 -3757.11 0

9、.94 15.48 14.51 1412.96 1684.80 42.96 150.92 6483.52 -4798.72 1.01 14.48 14.62 13.46 1749.80 42.46 167.67 7119.45 -5369.65 1.05 13.98 14.62 3.1 水平压应力验算验算，处式中-土的内摩擦角；-透水性土，按（计算h处时取）-粘聚力，砂C=0；-静定结构；-等跨中墩基础，恒载弯矩，。满足要求。3.2 基础底面竖向压应力验算沉井自重（包括贫混凝土填心，并扣除低水位浮力）W=6745KN；作用基底；沉井底面积；密实砂夹卵石持力层允许承载力为其中；验算通过。4 沉井

10、施工过程中各种验算4.1 沉井顺利下沉自重验算井壁混凝土，底节C20，其余C15，；;4.2 第一节沉井验算由于不排水施工，在下沉时可能发生的最不利情况为(1) 在长边中间搁住，危险断面为隔墙外边缘1-1处（如图2）,井壁在1-1断面处截面形心位置。惯性矩计算得,作用点距1-1面分别为3.20m与1.375依据以上计算结果进行验算，根据混凝土自身承载能力，确定是否配置第一节沉井上缘水平钢筋或仅从构造配筋（具体验算略）。（2） 在短边四角搁住危险断面仍为1-1，按简支梁计算弯矩。支反力为依据以上结果验算，确定是否配置第一节沉井下缘水平钢筋或仅考虑构造配筋。4.3刃脚计算（1） 刃脚向外挠曲验算取

11、刃脚1m宽计算，受力情况如图3，具体计算见表3。图3 刃脚向外挠曲计算表3 刃脚向外挠曲单宽悬臂梁受力计算表计算项目单位计算式土压力静水压力50总压力，70每米宽度井壁自重q（含刃脚）每米宽井壁浮力Q井壁全部高度上的土压力井壁上全高度 上的摩阻力 186刃脚部分总土压力刃脚部分 外壁摩阻力 刃脚部分总水、土压力的作用点离踏面高度刃脚部分自重（扣除浮力）GR作用点距离外边缘距离（2）刃脚向井内挠曲验算此时最不利情况是沉井沉至设计标高，刃脚下的土已挖空准备封底前，如图4所示图4 刃脚向内挠曲计算取1m宽刃脚进行计算，具体计算见表4以上刃脚计算的水平分配系数为因，刃脚作为悬臂梁计算取以上沉井刃脚竖向

12、验算的最终结果见表5表4 刃脚内向挠曲单宽悬臂梁受力计算计算项目单位计算式附注土压力密实砂夹卵石层只有0.5m，未分开计算静水压力7580总压力刃脚部分上总土、水压力作用点离踏面高度刃脚部分总土压力 刃脚外壁摩阻力 取最小值刃脚部分自重（扣除浮力）表5 刃脚为单宽悬臂的弯矩和剪力计算表（对刃脚根部中点）项目沉井下沉至中途向外挠曲沉井沉至设计标高内向挠曲水平力kN垂直力kN力臂kN弯矩kN-m水平力kN垂直力kN力臂kN弯矩kNm水压力及土压力-7土的水平反力H+土的垂直反力R+刃脚部分外侧摩阻力+20.45+刃脚部分自重G-0.45-0.435=0.015-10.15-总计+3-2+-1（2）

13、 刃脚作为水平框架计算刃脚作为水平框架计算最不利情况是沉井沉至设计标高，刃脚下的土已挖空准备封底之前，其外侧水平力分配系数为：具体计算见下表6：表6刃脚井壁水平框架内力计算表离踏面高度距施工水位距离土压力e水压力w井壁框架位置断面高度（m）框架上均布荷载P沉井四角弯矩MA内隔墙处弯矩MD长边井壁中点弯矩MB短边井壁轴向力NC长边井壁轴向力NB内隔墙轴向力ND0第一节沉井 l1=3.9m l20-1.4（刃脚）1.4-2.7（刃脚）662.7-3.7（第一节沉井）61第二节沉井 l1=3.85m l26.0-7.0（第一节沉井底部）第三节沉井 l1=3.8m l210.05-11（第三节沉井底部

14、）11注：（1） 刃脚根部以上井壁水平框架尚需承担刃脚悬臂作用向内挠曲时传来的剪力，即 （2） 土压力按4.4 井壁计算(1)井壁水平计算井壁水平向计算最不利位置是沉井沉至设计标高，其平面为双孔对称矩形框架，验算位置为刃脚根部以上及各变截面处。沉井四角弯矩内隔墙处井壁弯矩井壁长边中点井壁短边轴向力井壁长边轴向力内隔墙轴向力详细计算见表6。(2) 井壁竖向计算单宽井壁重500kN，浮力Q=200kN。单宽井壁所受最大拉力为4.5 封底混凝土与顶盖版计算（略）致谢经过了这十多天的学习和做课程设计的锻炼，使我得到了很多宝贵的经验和学习的方法。这个过程不仅让我学会怎样去做一门设计，还让我更加深入的理解了本门课程的重要性，更使我加深了对本课程的学习和理解。通过这段时间的学习，对以前所学的专业知识有了更全面、更系统的认识，使我们对所学的基本理论知识有了进一步的认识和体会，基本上能将所学的课程进行综合利用，真正做到了学以致用，克服了课本的局限性。之所以这次我们可以最后完成这次设计，我想这和我们的张老师的辛勤工作是分不开的，在我们做设计的这个过程中张老师给予了我们耐心的帮助和细心的指