桥梁基础工程课程设计

桥梁根底工程课程设计资料一、根本资料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，孔隙大局部由砂填充密实，卵石层深度达地基比例系数〔密实卵石〕；地基承载力根本容许值；桩周土摩阻力标准值；土的重度(未计浮力)；土内摩擦角。地面(河床)标高69.50m；一般冲刷线标高63.54m；最大冲刷线标高60.85m；承台底标高67.54m；常水位标高69.80m，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:∑N=40746kN(制动力及风力)∑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:∑N=46788.00kN3承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5.6×2.0m，承台混凝土单位容重。4桩根底采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径，以冲抓锥施工。二、设计依据标准1公路桥涵地基及根底设计标准〔JTGD63-2007〕2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准〔JTGD62-2004〕三、课程设计〔论文〕应完成的工作设计满足要求的群桩根底，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.群桩结构分析计算桩顶受力计算沿桩长度方向弯矩，水平压应力，并画出相应分布图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承台计算工程：局部受压、抗冲剪群桩根底承载力检验参考文献(1)、王晓谋.根底工程.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标准〔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.公路桥涵地基与根底设计标准〔JTGD63-2007〕.北京：人民交通出版社，2007(5)江祖铭等主编.墩台与根底.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：1.1恒载加一孔荷载：1.2恒载加二孔荷载：2.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，那么：桩〔直径1.2m〕自重每延米q=KN=8185.89+8.48h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=×1.3=4.08m,A==1.13,=0.7,=0.8,=10,=1000KPa,=10KN/(已扣除浮力)，=500KPa,所以得：[P]==1083.78h+613.18=8185.89+8.48h解得：h=7.04m现取h=11.31m3．群桩结构分析：3.1桩的计算宽度：=：=2m；=3〔d+1〕=6.6m;n=2=0.6;=0.9;=1+=1.833;==m3.2桩-土变形系数C30混凝土的受压弹性模量，那么E=0.8×=2.40KN/;桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m,其计算长度那么为：，故按弹性桩计算。3.3桩顶刚度系数、、、植的计算=6.69m;h=11.31m;(根据《公桥基规》钻挖孔桩采用)，A===1.13,,按桩中心距计算面积，故取：=：〔＞4〕，取=4，查教材《根底工程》附表17、18、19得：=0.05989=0.17312=0.674333.4计算承台底面原点O处位移、、〔单孔活载+恒载+制动力等〕，，3.5计算作用在每根桩顶上作用力、、：竖向力：水平力：弯矩：校核：3.6计算最大冲刷线处桩身弯矩，水平力，及轴向力：==-242.47+59.76×6.69=157.32=59.76KN=7735.24+1.13×6.69×(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：=0得：2由=1.572且=6.75＞4取=4.0，查教材《根底工程》附表13得=0.84故==1.41m又由=0.84及=6.75＞4取=4.0，查教材《根底工程》附表13得=1.341=1.341×157.32=210.97KN·m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=6.75＞2.5，所以用摩察桩公式计算：其中==59.76KN=157.32KN、、、的值查教材《根底工程》附表3、4、7、8，计算如下表：zABAB0001100157.32157.3259.76059.760.3350.20.196960.998060.95551-0.0279519.72157.01176.7357.10-2.6354.470.6700.40.377390.986170.83898-0.0955437.78155.14192.9250.14-8.9741.171.1730.70.592280.938170.58201-0.2268559.29147.59206.8834.78-21.3113.471.6751.00.727140.850890.28901-0.3505972.79133.86206.6517.27-32.93-15.662.5131.50.754660.64081-0.13952-0.4671575.54118.72194.26-8.34-43.87-52.213.35020.614130.40658-0.38839-0.4491461.4763.96125.43-23.21-42.18-65.394.0202.40.443340.24262-0.44647-0.3631244.3838.1782.55-26.68-34.10-60.785.02530.193050.07595-0.36065-0.1905219.3211.9531.27-21.55-17.89-39.445.8633.50.050810.01354-0.19975-0.016725.092.137.22-11.94-1.57-13.516.70040.000050.00009-0.00002-0.0004500.010.010-0.04-0.04弯矩图如下：zhAB002.440661.621000000.3350.22.278731.2908810.569.4019.960.6700.41.802731.0006416.7114.5731.281.1730.71.360240.6388522.0616.2838.341.6751.00.970410.3611922.4813.1535.632.5131.50.46614-0.0628816.20-3.4312.773.3502.00.14696-0.075726.81-5.511.304.0202.40.00348-0.110300.19-9.64-9.455.0253.0-0.08741-0.09471-6.08-10.35-16.345.8633.5-0.10495-0.05698-8.51-7.26-15.776.7004-0.10788-0.01487-10.00-2.17-12.17横向土抗应力图如下：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的计算：由=0=6.75＞4取=4查教材《根底工程》附表1、2、5、6得：=2.44066=-1.62100=1.62100=-1.75058m=0.5739mm＜6mm符合标准要求墩顶纵桥向水平位移验算：由=6.75＞4，取4，可查得：=64.75127==16.62332=5.75058桩顶的纵向水平位移水平位移的容许值=27.4mm桩身截面的配筋计算及截面强度的校核：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=1.41m处，该处=210.97KN·m现拟定采用C30混凝土，HRB335钢筋，因故桩的计算长度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,,那么配筋率由下式计算：计算结果如下表：ABCDNu〔KN〕Nj(KN)Nu/Nj1.212.97870.14352.72380.35940.00503912298.0256535.1541.8821.222.98860.13552.73870.34760.00813412990.5766535.1541.9881.232.99820.12772.75320.33610.01161013769.0026535.1542.1071.243.00750.12012.76750.32480.01554814651.8406535.1542.2421.253.01650.11262.78130.31370.02008915669.7766535.1542.398由计算表可见，当=1.23时，计算纵向力与设计值之比拟为合理，故取=1.23，=0.011610为计算值。计算所需纵向钢筋的截面积现采用2428，，布置如下图。混凝土净保护层C=80-31.6/2=64.2mm>25mm，纵向钢筋间净距为136mm>80mm。5、对截面进行强度复核由前面的计算结果：；；；实际配筋率。在垂直于弯矩作用平面内长细比，故纵向弯曲系数。混凝土截面积为，实际纵向钢筋面积，那么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〕ABCD1.212.97870.14352.72380.359435.98932.301.1142241.222.98860.13552.73870.347634.13632.301.0568531.232.99820.12772.75320.336132.34332.301.0013441.243.00750.12012.76750.324830.60632.300.947543当=1.23时，=32.34mm，与设计的=32.30mm很接近，故取=1.