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hhhhhh桥梁基础工程课程设计题目:某公路桥梁桩基础设计1.课程设计教学条件要求本设计对象为某公路桥梁,该桥梁的上部结构设计已经完成,本课程设计的任务是完成桥墩基础与地基的设计与检算。要求同学选择(或由任课教师分配)一个基础,按给定的条件完成相关的设计和计算工作。2.课程设计任务2.1工程概况某公路桥梁设计采用桩(柱)式桥墩,初步拟定尺寸如图1所示。该桥梁上部结构为25米钢筋混凝土装配式T梁桥。桥面宽7米,两边各0.5米人行道。该桥墩基础由两根钻孔桩组成,旋转钻成孔。桩的设计直径d(即钻头直径,精确至0.1m)自选,桩底沉渣厚度控制为t=(0.2~0.4)d。在局部冲刷线处设置横系梁,其断面尺寸可按构造等要求确定,高度约1.0m。2.2工程地质和水文地质地质资料:标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土,各物理性质指标为: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hhhhhhwp=16.3%;标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土,其物理性质指标为: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%。2.3设计荷载(1)一跨上部结构自重G1=2000×(L/20)1.2kN(取整),其中L为跨径;(2)盖梁自重G2=350kN;(3)局部冲刷线以上桩重应分别考虑最低水位及常水位;汽车荷载应考虑最不利荷载组合(双孔和单孔布载);人群荷载尚应考虑最不利情况;荷载布载长度为梁长(L-0.1)m。(4)设计汽车荷载为公路—Ⅱ级,汽车可能产生的横向偏心距为0.55m,单孔活载时纵向偏心距为b=0.30m,并应考虑冲击力。行人荷载为3.5kPa。(5)水平荷载单桩所受水平力如图4所示。其中:HT(制动力)=4.5kN;W1(风力)=5kN;W2(风力)=8kN图22.4材料桩身混凝土强度等级拟采用C25,混凝土弹性模量Eh=2.85×104MPa,可选择的钢筋有HPB235和HRB335。2.5具体任务要求如下:(1)确定桩的长度,进行单桩承载力验算。hhhhhh具体计算时按如下不同标准跨径分组进行,同组人员的设计桩径、桩长不得全部相同。跨径(m)132025303540编组1~67~1213~1819~2425~3031~37(2)桩身强度计算;求出桩身弯矩图,确定桩身最大弯矩值及其相应截面和相应轴力,配置钢筋,验算截面强度;(3)计算主筋长度,螺旋钢筋长度,钢筋总用量;(4)初步决定修筑基础的施工方案(5)绘出桩的钢筋布置图。将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。3.课程设计报告书主要内容课程设计计算说明书通常应包含下述内容:(1)工程概况和设计任务。包括:工程名称,场地位置,上部结构的类型、尺寸,本人承担的课程设计任务;(2)地质勘察资料;(3)设计荷载;(4)方案设计。包括:基础选型,尺寸拟定,地基持力层的选取。需要阐明自己的思路和考虑的因素并列出必要的说明;(5)技术设计的过程。包括:计算项目,计算过程和计算结果,方案调整的理由和结果。需要阐明参数选取的理由、考虑的因素并列出必要的说明;(6)由设计结果形成的施工图,该图用CAD制作完成;(7)施工方案(初步)。包括:基础施工方式,主要施工机具。4.课程设计要求(1)学生按时到课程设计指定地点签到,遵守课程设计纪律。(2)学生独立完成课程设计任务。指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。(3)学生按时提交课程设计成果和打印的课程设计报告书。hhhhhh5.课程设计参考资料[1]凌志平.易经武,《基础工程》(第二版).人民交通出版社,1997.10[2]周景星等,《基础工程》.清华大学出版社,1996[3]《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004),人民交通出版社,2004[4]《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85),人民交通出版社,1985hhhhhh基础工程课程设计计算书一设计资料1地质资料标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土,各物理性质指标为: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%;标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土,其物理性质指标为: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%。常水位标高为44.50m,一般冲刷线标高为39.50m,最大冲刷线标高为35.50m2桩、墩尺寸与材料该桥墩基础由两根钻孔桩组成,旋转钻成孔。桩的设计直径d=1.2m,桩底沉渣厚度控制为t=0.3d。在局部冲刷线处设置横系梁,其断面尺寸可按构造等要求确定,高度约1.0m。桩身混凝土强度等级拟采用C25,混凝土弹性模量Eh=2.85×104MPa,可选择的钢筋有HPB235和HRB335。3荷载情况桥墩为单排双柱式,桥面宽7米,两边各0.5米人行道,上部为35-0.1=34.9m预应力钢筋混凝土梁(1)一跨上部结构自重G1=2000×(L/20)1.2=3914kN,自重反力(2)盖梁自重反力;系梁自重反力(3)两跨活载反力为758kN,一跨活载反力为669kN,所引起的弯矩M=200.7kN。常水位以上桩身自重(4)设计汽车荷载为公路—Ⅱ级,汽车可能产生的横向偏心距为0.55m,单孔活载时纵向偏心距为b=0.30m,并应考虑冲击力。行人荷载为3.5kPa。(5)单桩所受水平力如图所示。其中:HT(制动力)=4.5kN;W1(风力)=5kN;W2(水压力hhhhhh)=8kN图2(6)桩(直径1.2m)自重每延米(7)拟定桩基础采用旋转钻孔灌注桩基础,为摩擦桩。二计算1、桩的周长计算根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式初步反算桩的长度,设该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=[P]=U∑+λm0A{[σ0]+K2γ2(h3-3)}当两跨活载时:计算[P]时取以下数据:桩的设计桩径为1.2m,成孔直径为1.3mhhhhhh桩周长,,,,,,。;桩底为硬塑性亚粘土查表得解得:h=22.3m取整h=22.5m桩底标高为13m在20m以下满足低级二层土要求即桩的轴向承载力满足。2、桩的内力计算(1)确定桩的计算宽度(2)计算桩—土变形系数其中m=15000桩的换算深度所以按弹性桩计算hhhhhh(3)计算墩柱顶外力、、及最大冲刷线处桩身弯矩,水平力,及轴向力墩帽顶的外力(按一跨活载计算)换算到最大冲刷线处(4)桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算由得:由(5)桩的最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算无量纲系数查表得z0.330.10.0001.0000.00527.90527.900.660.20.1970.99811.49526.84538.331.330.40.3770.98621.99520.51542.502.000.60.5290.95930.86506.26537.122.600.80.6460.91337.68481.97519.65hhhhhh3.301.00.7230.85142.17449.24491.414.001.20.7620.77444.45408.59453.044.601.40.7650.68744.62362.67407.295.301.60.7370.0.59442.98313.57356.556.001.80.6850.49939.95263.42303.376.602.00.6140.40735.81214.86250.678.002.40.4430.24325.84128.28154.129.302.80.2700.1206.9863.3579.1010.003.00.1930.0761.3540.1251.3813.334.000000hhhhhhz002.4401.6200000.330.12.2791.4511.4369.57411.010.660.22.1181.2912.68817.03619.7161.330.41.8031.0014.54313.20017.7432.000.61.5030.7505.68114.84620.5272.600.81.2240.5376.16914.17020.3393.301.00.9700.3616.11111.90918.024.001.20.7460.2195.6408.67014.314.601.40.5520.1084.8694.9889.8575.301.60.3380.0243.4071.2674.6746.001.80.254-0.0362.880-2.1380.7426.602.00.147-0.0761.852-5.014-3.162hhhhhh(6)桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移和转角计算hhhhhh符合规范要求该桩不是变截面,则n=1墩顶纵桥向水平位移的计算:,,查表得;解得:故水平位移容许值[△]>24.3mm墩顶位移符合要求。3.桩身截面的配筋计算及截面强度的校核:3.1计算轴向力,偏心距,偏心距增大系数:最大弯矩发生在最大冲刷线以下Z=1.5m处,该处=538.458KN·mN=1970+16093+13.7+0.513.7+0.516.961.41-0.53.141.41500=801.355KN现拟定采用C30混凝土,HRB335钢筋,因故桩的计算长度hhhhhh长细比可不考虑纵向弯曲对偏心矩的影响,取。计算受压区高度系数取,,
则配筋率由下式计算:计算结果如下表:ABCDNu(KN)Nj(KN)Nu/Nj1.212.97870.14352.72380.35940.005771408.150801.3551.7561.222.98860.13552.73870.34760.009471503.094801.3551.8761.232.99820.12772.75320.33610.013491600.031801.3551.9971.243.00750.12012.76750.32480
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