桥梁基础工程课程设计

1、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；地基比例系数m 120000kN / m4 （密实卵石）；地基承载力基本容许值fa0 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 40o 。地面（河床）标高0成一股冲刷线标高；最大冲刷线标高；承台底标高；常水位标高,勺69 一如 q吐5日如图1。承台平面图如纵桥向断面横桥向断面图1桩基剖面图（单位：m）图2 单位：m2作用效应上部为

2、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：EN=40746kNH 358.60kN （制动力及风力）Ern （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：3承台用C20混凝土，尺寸为，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

3、、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(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，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

4、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(JTG D63-2007 ).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，1994设计计算1 .承台底面中心的荷载计算：2 .桩长度的初步计算：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h3,48434.4Nh2U10li im°Aok2r2 h）3316.96 KN67.54 60.851.2225110-2之 25

5、 10 h91.2.2.= 1000KPa,x 1.3=4.08m,A=3m , m0 k2=10,42=10KN/m3 （已扣除浮力）,=500KPa所以得：1P= -1.3 h 5000.7 0.8 1.131000 10 10 h 2.69 32=1083.78h+69解得：h二3.群桩结构分析: 4：b1= kf k0kd已知：L1 =2mr)h1 b,11kf k0 =1+1 -d 1.2B=kf ko k d =0.9 1.833 0.78 1.2 1.54mC30混凝土的受压弹性模量Eh 3.0 104MPa,d4则 E=X 3.0 107 107 KN/m2; I 0.1017

6、m464h h 0.597 11.31 6.75 2.5 ,故按弹性桩计算桩顶刚度系数1、2、3、4植的计算lO 1 （根据公桥基规钻挖孔桩采用2A=d24m0h 120000 11.311.357 106kN/m3d2A0h tan 一241.24011.31 tan 24221.14m2,按桩中心距计算面积，故取:A03.22 8.04m24= 0.8993EI已知：h h 6.75 (>4),取 h=4,1Io 0.597 6.69 3.99查教材基础工程附表17、18、19得：Xq 5989Xmm计算承台底面原点O处位移加、b。、o （单孔活载+恒载+制动力等）n2_2n 41

7、xi2 6 0.4026EI 0.8993EI 6 1.62 16.23EI n 2 6 0.0127EI 0.0762EI ,i 1n 3 6 0.0617EI 0.3702EI , n2 32 0.1370(EI)2计算作用在每根桩顶上作用力P、QMi：竖向力：Pi1 (b0xi 0) 0.8993EI (7856.61.6 簪)7735.24kN水平力：Qi3 0 0.0127EI6967.330.0617EI弯矩:Mi3ao 0.4026 EIEI465.500.0617EI6395.64kN465.50 59.76KNEI6967.33 242.47 KN m校核:nQi6 59.7

8、6 358.56KNEIM。，水平力Q),及轴向力P0:H 358.60KNQ06KNM0=Mi Qil0 =-242.476 X 32 KNPo=7735.24 X X (25-10)=7848.64KN由：Qz=0 得：CqM00.59759.76157.321.572由 Cq =1.572 且 h=> 4 取 h_ 0.84Zmax 4 故 Zmaxm0.597又由器=0.84及h=>4 取hKm =1.341 Mmax Km M 0 =1.341 乂 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 =Q 59.76其中 =

9、-100.10KNQ0=59.76KN M0=KN0.597Am、Bm、Aq> Bq的值查教材基础工程附表 3、4、7、8 ,计算如下表:zAmBmAqBq0001100157.32157.32035157.01-2.63155.14-147.59-2-3-6.70040044弯矩图如下：zhAxBX000003511.6753.350-4-横向土抗应力图如下：3.8 桩顶纵向水平位移验算：X0和转角0的计算:桩在最大冲刷线处水平位移h=4 查教材基础工程附表1、2、5、6得:由 Z=0 h=>4 取Ax A 0Bx0B2.440662157.327 1.62100 0.5739

10、1 0 30.5972 2.4 107 0.101759.760.5973 2.4 107 0.1017m=0.5739mmx 6mm符合规范要求3.9 墩顶纵桥向水平位移验算：由 h=>4,取 4, 1010 0.597 6.69 3.99 可查得： & 二A”BX1=B,=1X11桩顶的纵向水平位移x1=10.46mm水平位移的容许值0.5回2.74cm4.桩身截面的配筋计算及截面强度的校核：M ：、 一.一一4.1 计算轴向力Nj ,偏心距e0 ，偏心距增大系数：Nj最大弯矩发生在最大冲刷线以下 Z=1.41m处，该处Mmax=KN- mNj,11Piq lo 2q Zma

11、x2c zmax1 17848.64 16.96 6.69 16.96 1.41 1.3 1.41 5002 26535.154KN210.97e00.0323m 32.3mm6535.154现拟定采用 C30混凝土，HRB335钢筋，Ra 13.8MPa, Rg 280MPa因 h 6.75 4,故桩的计算长度 lp 0.5 (l0 40) 0.5 (6.69 工0-) 6.695m 6695mm 0.597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取 ag 80mm ,rg 60080rg 520520mm, g 0.87r

12、600则配筋率由下式计算:fcd Br Ae0fsd Ce0 Dgr计算结果如下表:ABCDNu (KNNj(KN)Nu/Nj926878由计算表可见，当 Nu与设计值Nj之比较为合理，故取 计算所需纵向钢筋的截面积现采用24 28, Ag 14779mm2,布置如图所示。混凝土净保护层 mm>25mm,纵向钢筋问净距为 136mm>80mm。5、对截面进行强度复核由前面的计算结果:32.3mm； a 80mm； rg 520 mm； g 0.87、.4Aco实际配筋率一g- 4 14779/(12002) 0.013074 0d2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。p混凝土截面积为Ahd2 /4 1130973mm2,实际纵向钢筋面积Ag 14779mm2 ,则在垂直于弯距作用平面内的承载力为: 在弯距作用平面内现采用试算法列表计算（见表4）ABCD00060当3时，e0=mm与设计的e°m呼艮接近，故取 3为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为:6、桩身配筋图如下：7.d240.7020，一，21.131m , um00.8, h10 10kN/m3承台的强度检验:(d 0.1) 4.08m14m, fa0 1000kPa, k2 10.0,Pi