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58.6m；地基比例系数m120000kN/m4（密实卵石）；地基承载力基本容许值fa。1000kPa;桩周土摩阻力标准值qik500kPa；土的重度20.00kN/m3（未计浮力）；土内摩擦角40。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；常水位河床 承台底一般;幅蝶最犬情峨1.2承台底标高67.54m；常水位标高69.80m,如图1。承台平面图如寸阻的寸6马5Q守67一549口

2、.日5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:EN=40746kNH358.60kN（制动力及风力）EM=4617.30kNm（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9.8X5.6乂2.0m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d1.2m,以冲抓锥施工。二、设计

3、依据规范1 公路桥涵地基及基础设计规范（JTGD63-2007）2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）三、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

4、.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(JTGD63-2007).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：1.1 恒载加一孔荷载：N407462.05.69.8(2510)42392.4KNH358.60KNM4617.30358.601.04975.

5、9KNm1.2 包载加二孔荷载：N46788.002.05.69.8(2510)48434.4KN2 .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h3,1则：NhpUliim0A0k2r2h332、 一人工一“1 22桩（直径1.2m）自重每延米q=4251016.96 KNNh 48434.467.54 60.8561.224251025 10 h=8185. 489+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= x12221.3=4.08

6、m,A= -1=1.13 m2,4=0.7,m0=0.8, k2=10,0 =1000KPa,r2=10KN/m3（已扣除浮力），=500KPa,所以得:1P= 121.3 h 5000.7 0.8 1.131000 10 10h 2.69 3=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h:b1=kfk0kd已知：Li=2mhi=3(d+1)=6.6m;n=2b=0.6;,一,11kf=0.9;k0=1+1=1.833;d1.2，1bL110.6kb10.60.6%0.60.786.6b产kfko

7、kd=0.91.8330.781.21.54m3.2桩-土变形系数C30混凝土的受压弹性模量Eh3.0104MPa,WJE=0.8X3.0107=2.40107KN/m2;I0.1017m4645mbi51200001.54EI0.83.01070.10170.597m桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m,其计算长度则为:hh0.59711.316.752.5,故按弹性桩计算3.3桩顶刚度系数12、3、4植的计算11l0=6.69m;h=11.31m;（根据公桥基规钻挖孔桩米用），22mh 120000 11.31 1.357 106 kN/m3A=-d-=-1-=1.13m2,C0d2Ah

8、 tan -241.211.3124 42tan21.14m2,按桩中心距计算面4积，故取：A03.228.04m242.195 1 06 KN m211-h6.69111.31AEhC0A0211.1313.01071.3571068.04=0.8993EI已知：hh6.75(4),取h=4,l0l00.5976.693.99查教材基础工程附表17、18、19得：Xq=0.05989Xm=0.17312m=0.674333.4bo3EIxq0.59730.05989EI0.0127EI2EIxm0.59720.17312EI0.0617EIEIm0.5970.67433EI0.4026EI计

9、算承台底面原点42392.4n160.8993EIO处位移a。、b。、0（单孔活载+恒载+制动力等）7856.6EIn2_21X260.4026EI0.8993EI61.6216.23EIi160.0127EI0.0762EIn360.0617EI0.3702EI320.1370(EI)2a0n,2(n41x)Hn3Mi1n222n2(n41Xi)n3i116.23EI358.600,3702EI4975.9_20.0762EI16.23EI0.1370(EI)n2Mn3Hn/2、22n2(n41Xi)n3i10.0762EI4975.90.3702358.60_20.0762EI16.23E

10、I0.1370(EI)6967.33EI465.50EI3.5计算作用在每根桩顶上作用力P、QMi：竖向力：P1(b07856.6xi0)0.8993EI(E11.6465.57735.24kN水平力：Qi2a。300.0127EI6967.330.0617EI6395.64kN465.50一59.76KN弯矩:Mi3ao0.4026EIEIEI465.506967.330.0617EI242.47KNmEI校核:nQi59.76358.56KNH358.60KNnXiPii1nMi3(7735.246395.64)1.66(242.47)4975.26KNm4975.9KNmnnpii13(

11、7735.246395.64)42392.64KN42392.4KN3.6 计算最大冲刷线处桩身弯矩M。，水平力Q。，及轴向力P。:Mo=MiQilo=-242.47+59.76X6.69=157.32KNmQ=59.76KNP0=7735.24+1.13X6.69X(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：Qz=0 得：CqM00.597157.32,01.572Qo59.76由Cq=1.572且h=6.754取h=4.0,查教材基础工程附表13得=0.84故Z”瑞=1.41m又由二二0.8

12、4及h=6.754取h=4.0,查教材基础工程附表13得Km=1.341MmaxKmM0=1.341X157.32=210.97KN-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=6.752.5,所以用摩察桩公式计算：Mz-AmM0BmQzQ0AQM0BQ其中圆=5976100.10KNQo=59.76KNM0=157.32KN0.597An、Bm、AQ、BQ的值查教材基础工程附表3、4、7、8,计算如下表:zhAmBmAQBq色AmMoBmMZQoAqMoBqQz0001100157.32157.3259.76059.760.3350.20.19

13、6960.998060.95551-0.0279519.72157.01176.7357.10-2.6354.470.6700.40.377390.986170.83898-0.0955437.78155.14192.9250.14-8.9741.171.1730.70.592280.938170.58201-0.2268559.29147.59206.8834.78-21.3113.471.6751.00.727140.850890.28901-0.3505972.79133.86206.6517.27-32.93-15.662.5131.50.754660.64081-0.13952-0.

14、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-

15、11.94-1.57-13.516.70040.000050.00009-0.00002-0.0004500.010.010-0.04-0.04弯矩图如下-2ZX-QZAZBXZXxxbbzhAxBx春hAxb1dhBxb1zx002.440661.621000000.3350.22.278731.2908810.569.4019.960.6700.41.802731.0006416.7114.5731.281.1730.71.360240.6388522.0616.2838.341.6751.00.970410.3611922.4813.1535.632.5131.50.46614-0.06

16、28816.20-3.4312.773.3502.00.14696-0.075726.81-5.511.304.0202.40.00348-0.110300.19-9.64-9.455.0253.0-0.08741-0.09471-6.08-10.35-16.345.8633.5-0.10495-0.05698-8.51-7.26-15.776.7004-0.10788-0.01487-10.00-2.17-12.17横向土抗应力图如下：最大冲刷线下水平压应力分布-43.004 10 radTQJ3.8 桩顶纵向水平位移验算:桩在最大冲刷线处水平位移X0和转角0的计算:由Z=0h=6.754取

17、h=4查教材基础工程附表1、2、5、6得:Ax=2.44066A=-1.62100Bx=1.62100B=-1.75058Xo-Q0-A冶AxM02EIBx59.760.5973 2.4 107 0.10172.44066157.320.5972 2.4 107 0.10171.621000.5739 10Q02eim=0.5739mmt6mm符合规范要求四BEI59.76一2_70.5972.4100.1017(1.6210)157.320.5971.7421070.10171.75058由 h=6.75 4,取 4, 103.9 墩顶纵桥向水平位移验算:100.5976.693.99可查得

18、：Ax1=64.75127A=Bx=16.623321x1B=5.750581Mo2eix-Ax13Ax3ei64.7512716.6233259.760.59732.41070.1017310.46103m10.46mm157.320.59722.41070.1017EI(16.62332)(5.75058)59.76157.320.5972.41070.1017桩顶的纵向水平位移x1=10.46mm水平位移的容许值0.57302.74cm=27.4mm4.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e0j,偏心距增大系数Nj最大弯矩发生在最大冲刷线以下Z

19、=1.41m处，该处C zmax一,11NjPiqI。2qZmax-1.3 1.41 500117848.6416.966.69-16.961.41-Mmax=210.97KNm226535.154KN210.97e00.0323m32.3mm6535.154现拟定采用C30混凝土，HRB335钢筋，Ra13.8MPa,Rg280MPa因h6.754,故桩的计算长度4.04.01p0.5(10)0.5(6.69-)6.695m6695mmP0.597长细比1p/d6695/12005.5797,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eo132.332.3mmrd/21200/

20、2600mm.”%520-Mag80mm,rg60080520mm,g-0.87r600RaBrA(e。)RgC(e0)Dgr13.8B600A32.3280C32.3D5208280B445.74A9044C145600DNuRaaAr2Rgr2cs(600)20.9520.9513.8A(600)2280C1.251.253775680A76608000C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/Nj1.212.97870.14352.72380.35940.00503912298.0256535.1541.8821.

21、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Nu与设计值Nj之比较为合理，故取=1.23,=0.011610 为计算值。0.87 214779m

22、m ,1 0.95 (11.2513.8 113097311.25280 14779)计算所需纵向钢筋的截面积22_2Ar0.011610(600)13124mm现采用2428,Ag14779mm2,布置如图所示。混凝土净保护层C=80-31.6/2=64.2mm25mm,纵向钢筋间净距为136mm80mm。5、对截面进行强度复核由前面的计算结果：e032.3mm;a80mm；%520mm；g4Ag2实际配筋率一g414779/(12002)0.013074。d2在垂直于弯矩作用平面内长细比lp/d5.5797,故纵向弯曲系数1.000p混凝土截面积为Ahd2/41130973mm2,实际纵向

23、钢筋面积Ag则在垂直于弯距作用平面内的承载力为：一11NubRaAhRgAgcs15006.616kNNj6535.154kN在弯距作用平面内BRaDgRge。rARaCRgB13.8D0.0116100.87280600A13.8C0.0116102808280B1696.92D现采用试算法列表计算（见表4）ABCDemmemme/e1.212.97870.14352.72380.359435.98932.301.1142241.222.98860.13552.73870.347634.13632.301.0568531.232.99820.12772.75320.336132.34332.

24、301.0013441.243.00750.12012.76750.324830.60632.300.947543=1.23为计当=1.23时，eo=32.34mm与设计的eo=32.30mnf艮接近，故取算值。在弯矩作用平面内的承载力为:NuRaAr2c-C r2Rgs0.95 13.8 :1.2513768.992kN_22.9982 (600)0.951.25_22.7532 0.011610 (600)280Nj 6535.154kNMu”5 13.8 1.25289.592kN0.1277 (600)30.951.250.3361 0.011610 (600)2280m M j 210.97kN mRaBr3Dr2Rgag桩身配筋图如下:6、S1D407；八口按地基土的支承力确定和验算桩基的承载能力:Ra1.2uqikliApqqm。fa0k