基础工程课程设计任务书

1、2017年度桥梁基础工程课程设计任务书题目：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。15004500150077777777777/.35.50一般冲刷线39. 50常水位电450最低水位41. 002 !单位：nun图1该桥墩基础由两

2、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=（0.20.4）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 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=1

3、6.3%。2.3设计荷载1 2(1) 一跨上部结构自重 Gi=2000X (L/20) . kN (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一U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=0.30 m,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 ; Wi(风力)=5kN ； W2(风

4、力)=8kN|Ht W1局部冲刷mun9线 35.50m2.4材料桩身混凝土强度等级拟采用 C25,混凝土弹性模量Eh=2.85X 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。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1891617242532:334()415'（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

5、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）

6、。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。5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， 1997.102 周景星等 , 基础工程 . 清华大学出版社， 19963 公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004), 人民交通出版社 ,20044 公路桥涵地基与基础设计规范 (JTJ 024-85), 人民交通出版社 ,1985撰写者： 王晓琴 指导教师： 王晓琴课程设计

7、评分表评分标准:1. 学生是否严格遵守课程设计纪律，按照规定时间完成设计任务（占30%）2. 课程设计报告书质量：（占40%）（1）是否采用了良好的设计方法，独立完成课程设计。（2）课程设计各分段的任务是否按时完成及完成的质量。（3 ）是否完成课程设计任务书指定的全部要求。3. 课程设计报告书的撰写规范（占30%）课程设计报告书的撰写规范要求与毕业设计（论文）的要求相同。教师评分：1. 学生出勤得分：2. 内容质量得分：3. 撰写规范得分：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）： 教师评语:签字：日期：年月日基础工程课程设计报告书设计资料1地质资料标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，

8、各物理性质指标为：容重=18.5kN/m盖梁自重反力N2二鱼=175kN ；系梁自重反力N3二5625 = 28.125kN2 2 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 N4 =135.6kN, 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，般冲刷线标高为39.50m,最

9、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=2.85X 10 设计汽车荷载为公路一U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=0.30 m,并应考虑冲击力。行人荷载为 3.5kPa。 单桩所受水平力如图所示。其中：Ht(制动力)=4.5kN ;W1(风力)=5kN ; W2(风力)=8kNMPa,可选择的钢筋有 HPB235和HRB335。3荷载

10、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25-0.仁24.9m 预应力钢筋混凝土梁(1) 一跨上部结构自重 G1=2000 X (L/20)1.2 =2602kN，两跨 自重反 力G1N11 =1301kN2一HtjW1W2局部冲刷m_mm线 35.50m944 I兀工1 2(6) 桩(直径1.5m)自重每延米q二 一£ 15 =16.96kN4(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, 般冲刷线以下深度为h3,则:1

11、N=P=丄 UX I 再 + 入 m A(T o+K2 丫 2(h 3-3)2当两跨活载时：, 1Nh =1301 175 28.125 135.6 75844.5-35.516.9616.96 h2-2550.4 8.48h计算P时取以下数据：桩的设计桩径为1.2m,成孔直径为1.3m兀 Xq 22桩周长 U =1.3 二=4.08m, A 二.一 = 1.13m2 , ' =0.7 , m0 二 0.8l1 =35.5 -20 =15.5m“ =50 , J =(h15.5m，T2 =70 , ?218.5 19.5210 =9kN/m(扣除浮力)JWU 込型=0.734wL -w

12、p 0.227 -0.613wwL2 -w w0.178-0.1630.227-0.163二 0.234_ Gs1 1 w Pw_ P= 0.73e02 =Gs2 1 W PwP一1 =0.598桩底为硬塑性亚粘土 e二e°1 =0.73查表得k2 =2.5t J - 420kPa1P 4.08 15.5 50 h-15.570 0.7 0.8 1.13 420 2.5 90-3丨解=142.8h -409.338 =2550.4 8.48h得：h=22.03m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P 1 = 142.8 22.5 -409.338 =2

13、803.662 _ Nh = 2550.4 8.48 22.5 = 2748.4kN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 d二K d 1 =0.91.2 1 = 1.98m(2) 计算桩一土变形系数-15000 1.98 0.43 .1943619EI =0.67Ehl =0.67 2.85 107 0.049087 1.24 =1943619其中 m=15000桩的换算深度 h八h =0.43 22.5 =9.68 _ 2.5m所以按弹性桩计算（一）（ 3）计算墩柱顶外力Pi、Qi、Mi及最大冲刷线处桩身弯矩 M。，水平力Qo，及轴向力P。墩帽顶的外力（按一跨活载计算

14、）R = M N6 二 1301 669 二 1970kNQi = 4.5 5 二 9.5kNMi = 200.7 4.5 14.7 514.05-9 = 292.1kN换算到最大冲刷线处P0 =197017528.125 135.616.9644.5 - 35.5 丨-2461.365kNQ0 = 4.5 5 8 =17.5kNM 0 =200.74.59.8 1.3 4544.5 -35.5 14.05844.5 -35.59= 532.34kN(4) 桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算由 Qz =0 得：Cq：M0Q00.43 532.3417.5= 13.08-0 343由 Cq -13.

15、08及h =9.68查表得 zm max =0.343 故 Zmax0.80.43由 ZMmax =0.343及 h=9.68查表得 Km -1.008Mmax 二 KmM 0 =1.008 532.34 =536.56kN m（5）桩的最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算zx亠ZAx丄b1bzBx无量纲系数AxBxAmBm查表得Zz =°zh = 2hAmBm色A a AmM 0 BmM Z0.230.14.00.09960.999744.23514.15518.380.470.24.00.196960.998068.41513.34521.750.930.44.00.377390

16、.9861716.11513.34529.451.630.74.00.592280.9381725.29511.15536.442.331.04.00.723050.8508930.87437.19468.063.491.54.00.754660.6408132.22329.18361.404.652.04.00.614130.4065828.24209.12237.365.582.44.00.443340.2426218.93124.81143.746.983.04.00.193050.075958.2439.0647.309.34.04.00.000050.000090.010.050.0

17、6zz =gzAxBxa-Q0 zAx b1a2-2 M 0 zBx b2口 zx(kPa)00000000.470.22.117791.290881.6212.9114.530.930.41.802731.000642.7620.0122.771.630.71.360240.638853.6422.3525.992.791.20.745880.219083.1110.9814.094.652.00.14696-0.07571.12-7.57-6.456.052.6-0.0398-0.1114-0.04-14.47-14.876.983.0-0.0874-0.0947-1.00-14.20-15.209.34.0-0.1078-0.0149-1.65-0.74-2.39最大冲刷线c.kP-(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Bx17.530.4319436192.44532.3420.4319436191.62= 0.0027m =2.7mm 三6mm符合规范要求Q0:2 ElA 丛ElB :17.50.432 1943619(T.62)532.340.43 1943619(-1.75)二-0.0019 rad该桩不是变截面，则n=1墩顶纵桥向水平位移的计算:l0 =49.3 -35.5 =13.8m，=5.