中墩设计书(2)

1、中墩设计书 设计人：姚涛 设计单位;道桥二班 设计时间：二0一一年五月十二日 设计资料（1） 上部构件：30m预应力钢筋混凝土空心板，桥面净宽8m2×1.5m。（2） 下部构件：混凝土重力式桥墩。（3） 设计荷载：公路-级，人群荷载为3.0kNm²（4） 地质资料。 地质柱状图见图6-29。图6-29 地质柱状图（尺寸单位：cm）地基土的物理性质指标见表6-16地基图物理性质指标表6-16层次土名（kN/m3）GS(%)L(%)P(%)eIL1黏性土a19.82.7221.0626.8812.600.6390.6302黏性土b18.72.7433.0938.6417.750

2、.9310.734（5） 水文资料设计水位高程85.9，常水位高程79.3，河底高程78.1，一般冲刷线高程76.8，局部冲刷线高程75,4（高程均以m计）。（6） 其他：桥梁处于公路直线段上，无冰冻，风压为50×0.01kpa，拟在枯水季节施工。作用于基顶（墩底）处的效应组合见表6-17。2. 设计任务：设计桥的中墩基础。作用于基础（墩底）处的效应组合 表6-17序号效应组合情况作用于基顶（墩底）处的力和力矩N（kN）H（kN）M（kN·m）1用于验算地基强度和偏心距组合9876026A:恒载双孔车辆双孔人群98460328B:恒载单孔车辆单孔人群组合A:恒载双孔车辆双孔

3、人群双孔制动力常水位时风力98762262110B:恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力常水位时风力984622624122用于验算基础稳定性组合恒载单孔车辆单孔人群设计水位时的浮力85420328组合A:恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力设计水位时风力设计水位时浮力85422262041B:恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力常水位时风力常水位时浮力754122621112. 设计说明 针对基础的埋置深度选择，需要从地质条件来考虑，考虑的指标是液性指数IL,空隙比e进一步去确定承载力容许值，然后根据液性指数IL判断土质是否是透水，最后由水文资料所给的水位高程，一般冲刷线高程等选定基础埋置深度。针对基础尺寸的

4、选择，根据荷载的地基承载和地基承载力的情况，然后由基础台阶的厚度、宽度，算出台阶扩展角，进一步确定基础的尺寸。针对所用材料的选择，应根据设计资料中上下部构造，以及桥面所受荷载和地基荷载和地基承载力来确定，选定安全系数较高且又经济的材料进行施工。三.验算 1.确定基础埋置深度. 从地质条件看，表层黏土厚约6米。其液性指数IL=(W-WP)/(WL-WP)=(21.6-12.6)/(26.88-12.6)=0.63 e=0.639.查表3-2得承载力容许值fa0=289kPa.对二级公路而言。土质不坏可作为持力层，考虑黏土IL=0.631.0.可视为不透水层，常水位79.3-78.10=1.2.可

5、采用土围堰明挖法修筑扩大浅基础。因此，初定基础底面设在局部冲刷线以下2.75米处。高程为75.4-2.75=72.65米。 2.基础尺寸的拟定 选用C5片石混凝土基础，根据荷载和地基承载力情况。初定基础设三层台阶、每厚75lcm。台阶宽50cm。则扩展角=arctan（50/75）=34°max=40°。符合要求，则基础顶面尺寸。l2=1280+0.5×2=13.8（m）b1=198+0.5×2=2.98（m）基础底面尺寸为：L2=1280+0.5×6=15.8（m）B2=198+0.5×6=4.98（m）根据本桥情况，顺桥向验算应控

6、制设计、故以下均为纵向验算。 3.计算各种效应组合下作用于基础底面行心处的N、H和M值。（表6-17） 4.台力偏心距验算 由台力偏心距组合e0=m/n.对照表6-17中序号中 组合B，其M=2412kN·m属最大。而N=9846比组合A中的N小得不多。基础底面面积：A=4.98×15.8=78.684（m2）截面抵抗矩：=1/6×15.8×4.892=65.31 L=/A=65.31/78.684=0.83e0=M/N=2412/9846=0.24 5.地基强度验算 （1）持力层强度按地质资料，采用规范方法。先求得持力层的承载力容许值:fa=fa0+k

7、1r1(b-2)+k2r2(h-3)+10h持力层为黏土，查得fa0=289kPa.由l2=0.63、查表3-9，得k1=0,k2=1.5,故五宽度修正、由于h=76.8-72.65=4.15m.(从一般冲刷线算起)持力层为塑态，黏土可视为不透水层，故应考虑地面影响h=79.3-76.8=2.5m, 于是：fa=289+1.5×19.8×（4.15-3）+10×2.5=448.2（kPa） 对于组合来说，承载力容许值抗力系数rR=1.25.按照表6-17序号的荷载组合B计算，e0=M/N=2412/65.31=0.24.P=/A=0.83m. e0<P0.故

8、基底应力为：Pmaxmin=N/M±M/=9846/78.684±2412/65.31=162188(kPa)各种效应组合下的基底应力列于下表中。表列结果中Pmax均小于fa=448.2kPa.肯定符合Pafa要求。故持力层强度足够基底应力计算表效应组合情况N(kN)M(kN·m)N/A(kPa)M/(kPa)Pmax(kPa)Pmin(kPa组合A9876261260126125B98463281255130120组合A987621101263215894B984624121253716288（2） 软弱下卧层强度 下卧层为黏土。由IL=(W-WP)/(WL-W

9、P)=(33.09-17.75)/(38.64-17.75)=0.734、e=0.913查表3-2得fa0=223.5小于持力层fa0=273kPa故为软弱下卧层。 由IL>0.5、得k1=0、k2=1.5、又因为持力层不透水、可计入水深修正，故软弱下卧层的承载力容许值为：fah+z=fa0+k1r1(b-2)+k2r2(h+z-3)+10h =223.5+0+1.5×18.7×(4.15+2.25-3)+10×2.5=343.87(kPa)上式中，由于持力层不透水，2采用黏土层得饱和重度值，2= f=(Gs+e)/(1+e)=(2.72-0.639)/(1

10、+0.639)=20.1(kN/m3)下卧层顶面应力为： Ph+z=1=（h+z）+(P-1h)其中，h应从河底算起，故h=78.10-72.65=5.45m.(h+z)和h范围内均为黏土，计算时用其天然重度，故1=2=19.8kN/m3.因为z/b=2.25/4.98=0.45<1、取P=（p-+Pmax）/2.组合IA时：P=126kPa、由l/b=15.8/4.98=3.17,查表-14,经内插得 =0.862.故Pz=19.8×(5.45+2.25)+0.862×(126-19.8×5.45)=168.对组合，Pz<fah+z .故符合要求：组合A时。P=(126+158)/2=142(kPa)Pz=19.8×(5.45+2.25)+0.862×(126-19.8×5.45)=168kPa对组合，Pz<Rfah+z,故符合要求6.基础稳定性 (1)抗倾覆稳定性K0=S/e0,其中S=b/2=4.98/2=2.49、e0=M/N、取不利效应组合。K0计算如下表、结果符合要求：K0计算表效应组合N（kN）M()kP·m)e0(m)R0要求最小稳定系数组合85423280.03865.51.5组合754121110.288.91.3（2） 抗滑动稳定性.