基础工程课程设计桥墩和基础的设计

1、基础工程课 程设计专业：铁道工程年级：08级 班级：六班 姓名：唐勇祥 学号：20087186第一章 概述21、设计任务22、基本资料22、1结构设计尺寸22、2各土层物理情况62、3荷载情况7第二章、基础的设计计算71、主力71、2竖向荷载82、纵向附加力（水平力）91、制动力（或牵引力）92、纵向风力9第三章、基础检算101、基础本身强度检算102、基底压应力及偏心检算103、基础滑动和倾覆稳定验算11第一章 概述1、设计任务根据所受上部结构的荷载、地质和水文地质情况，遵照“中华人民共和国铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.52005”和TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规

2、范设计某级铁路上单线平坡特大桥的16号桥墩基础。2、基本资料该桥桥孔由8孔32米预应力钢筋混凝土梁，1孔48米下承式钢桥梁和9孔32米预应力钢筋混凝土梁组成。该地区无地震。2、1结构设计尺寸16号桥墩及基础设计尺寸见下面详图： 沿桥纵向图注：图中尺寸均以cm计，高程以m计。沿桥横向图注：图中尺寸均以cm计，高程以m计。 墩顶图 以下是墩帽各图： 注：图中尺寸均以cm计2、2各土层物理情况各土层情况见下表1：土层名称地质年代比重容重含水量%液限%塑限%内摩擦角黏聚力kpa渗透系数cm/s压缩系数1软粘土2.7214.991.585.055.010.12.80.4962砂粘土2.6918.834.

3、543.028.019.40.1123粗砂（中密）2.6819.520.20.011风化砂岩RR=2.4MPa砂岩RR=6.7MPa2、3荷载情况每跨钢筋混凝土梁自重为2227KN，顶帽采用C20混凝土，钢筋混凝土25KN/。采用中-活载。人行道采用钢材每延米重取10KN。第二章、基础的设计计算1、主力主力包括恒载、活载、列车竖向动力和离心力。但因桥墩为实体，所以不计列车竖向动力而桥位于直线上所以也不计离心力。1、1竖向恒载（1）桥跨结构自重N1一孔梁重=2227KN 取桥梁上钢结构安全人行道10KN/m.故N1=2227+1032.7=2554KN（2）顶帽自重N2体积 V2=(3.82.7

4、+1.351.350.3531.31.30.153.81.30.151.81.60.126.95重量 N2=6.9525173.75KN（3）墩身自重墩身高h=17米顶面积:A1=3.82.41.21.213.64底面积：A2=3.84.12.052.0528.78体积： 352.65重量 N3=352.65238111.05KN(4)基础自重体积 V4=8.85144重量 N4=44231012KN(5)覆盖在基础顶上的土的重量N5基础顶面积;8.8528.7815.22所以 N5=15.2214.94.2518.86.42795.1KN（6）浮力N6高水位处墩身截面积=3.82.4431.

5、22151.221513.97低水位处墩身截面积=3.83.0131.50651.506518.58墩底面积=28.78则桥墩浸入水下体积高水位 低水位 1、1竖向荷载（1） 双孔重载活载竖向力最R最大，水平力也可能最大，所得的作用于基底的竖向力N和力矩M最大，所以这种活载控制纵向基底压应力检算。其中G1，G2分别为左右两跨的活载重量，所以因为L1=L2得出G1=G2G1=52209232.357.5x=3386.2-92xG2=9232.35=2976.2所以 2976.2=3386.2-92x 解得 x=4.46m 则两支点的反力R1和R2的大小 R1=1/3252204.4621.592

6、32.357.54.4632.351/232.357.54.46 =1555.2KN R2=1/3232.3592232.35=1504.4KN故 竖向荷载 N7=R1+R2=3059.6KN对基底 的X-X轴的力矩 M7=0.351555.21504.4=17.78KNM（2） 一孔重载此时水平力最大，且支座反力也最大，对直线桥墩 的截面压应力、受压稳定、墩顶纵向弹性水平位移以及基底压应力检算，可能是 最不利的。此时 的支座反力R1 R1=1/32522032.3521.59232.77.51/232.77.50.35=1896.4KN 所以竖向活载 N8=R1=1896.4KN对基底X-X

7、轴的力之矩 M8=0.351896.4=663.75KNm（3） 一孔轻载此时水平力最大，而支点反力比较小，往往是桥墩纵向合力偏心距的控制荷载。此时的R1与双孔重载的R1相同=1555.2KN所以 N9=1555.2KN对基底X-X轴的力矩M9=0.351555.2=544.32KNM2、纵向附加力（水平力）2、1制动力（或牵引力）现行铁路桥规规定，单线桥之制动力或牵引力按竖向静荷载重量的10%计算，但当与离心力同时计算时，则应按7%计算。而本桥位于直线上，故应按10%计。简支梁传到桥墩台上纵向水平力值：固定支座为全孔 的100%，滑动支座为全孔的50%。在一个桥墩上安设固定支座和活动支座时，

8、应按上述值相加，但不大于其中一跨固定支座的纵向水平力。计算桥台时，制动力或牵引力作用于支座铰中心处。制动力（牵引力）的计算如下：（1） 双孔重载制动力H1H1=10%52209232.357.54.46 10%9232.750%=448KN由于不能大于10%52209232.77.5=341.84KN所以 H1=341.84KN对基底的X-X轴 的力矩=341.84117.50.26=6412.9KNM（2） 一孔重载牵引力H2H2=341.82KN对基底X-X轴的力矩M（3） 一孔轻载制动力H3H3=H2=341.82KN对基底的X-X轴的力矩6412.9KNM2、2纵向风力对列车，桥面系和

9、各种上承梁不计其纵向风力。桥墩按实际受风面积乘以风载强度计算其纵向风力。风载强度W=1.20.8=0.96KPa(1) 顶帽风力H4迎风面积=6.50.5=-3.25H4=3.250.96=3.12KN=3.120.5218=56.94KNM(2) 墩身风力H5低水位 迎风面积=1.26.26.8136.13=39.885H5=0.9639.885=38.3KN对基底X-X轴的力矩=38.36.13/2176.131=572.0KNM高水位 迎风面积=1/26.26.2430.43=2.68H5=0.962.68=2.57KN对基底的X-X轴力矩=2.570.43/2170.431=45.71

10、KNM第三章、基础检算1、基础本身强度检算基础纵向横向刚性角=ARCTAN(85/100)= （铁路桥规）的要求，所以皆能满足圬工强度要求。2、基底压应力及偏心检算持力层为粗砂（中密），其基本承载力为KPa:修正系数K1=3.0，K2=5.0因持力层透水，所以采用浮容重=19.5-10=9.5KN/的相对浮容重=4.98.89.50.3/ 4.257.10.3=7.4KN/=400+39.55-257.411.653=805.55KPa当荷载为主力加附加力时，可提高20%。 所以 =966.66KPa3、基础滑动和倾覆稳定验算表2 纵向检算项目倾覆及滑动稳定性基底压应力及偏心活载布置图示一孔轻

11、载一孔轻载二孔重载一孔重载水位高水位，计浮力底水位，计浮力低水位，计浮力低水位，计浮力力或力矩N或HMN或HMN或HMN或HM主力竖向恒载N1+N2+N3+N4+N514645.9014645.9014645.9014645.90水浮力N6-329.130-250.30-250.30-250.30竖向活载N7或M7，N8或M8，N9或M91555.2544.321555.2544.323059.617.781896.4663.75附加力（制动力或牵引力341.846412.9341.846412.9341.846412.9341.846412.9顶帽风力H4或3.1256.943.1256.9

12、43.1256.943.1256.94墩身风力H5或2.5745.7138.357238.357238.357215871.977059.8715951.17586.1617455.27059.62162927705.6347.53383.26383.26383.26抵抗倾覆力矩=倾覆稳定系数容许最小倾覆稳定系数1.5基底摩擦力=滑动稳定系数18.3容许最小滑动稳定系数1.3基底面积A444444基底截面模量36.6736.6736.67(KPa)362.53+206.88=569.40396.71+192.52=589.23370.27+210.13=580.40(KPa)=155.65=204.19=160.14地基容许承载力(KPa)966.66966.66966.66竖向合力偏心e=(m)容许偏心0.830.834、引持