重力式桥墩刚性扩大基础课程设计书的

1、word课 程 设 计课 程 名 称基 础 工 程设 计 题 目重力式桥墩刚性扩大根底设计姓 名专 业 年 级学 号指 导 教 师成 绩日 期 2011 年6 月 26 日 根底工程课程设计评 语 指导教师(签名)： 2011年 6 月 30 日目录：一、设计资料4二、拟定刚性扩大根底尺寸4确定根底埋置深度根底的尺寸拟定三、桥墩荷载计算5上部构造恒载反力、桥墩、墩帽自重与浮力等。汽车和人群荷载计算汽车制动力：风荷载计算四、地基压应力计算9五、持力层承载力验算10六、基底偏心距验算10七、根底稳定性验算11八、沉降计算11九、参考文献12一、设计资料1. 某一级公路桥梁，上部结构为35 m预应力

2、钢筋混凝土简支梁(计算跨径l=33.98 m)，桥面宽度为净10(三车道)+2×1.5 m，弧形滑动支座，摩擦系数=0.2。2. 设计荷载：公路-级，人群荷载3. 5 kN/m2。3. 桥址处河流最高水位为116.66 m，最低水位为112.8 m，通航水位为115.33 m。4. 横向根本风压W0=0.83 kN/m2。5. 材料：墩帽混凝土30#，容重=25 kN/m3；墩身混凝土20#，容重=24 kN/m3。6. 每跨上部结构自重6000 kN(中心荷载)。7. 地基情况与土的物理力学性质指标，见表1。表1 地基土层分布与计算指标名 称厚度/m容重/kN/m3孔隙比含水量/%

3、液限/%塑限/%压缩模量/MPa黏 土6.016.5亚黏土3.07.5强风化岩358. 冲刷线：最大冲刷线和一般冲刷线就是现有的地面线，标高为 m。9. 桥墩形式和尺寸示意图，见图1。二、拟定刚性扩大根底尺寸由上部结构和设计荷载资料知道，本桥是重力式桥墩刚性扩大根底，并且为公路级，从地质条件看最大冲刷线和一般冲刷线就是现有的地面线，标高为 m。桥梁墩台根底基底最小埋置深度(m) 表2 总冲刷深度桥梁类别05101520大中小桥(不铺砌)特大桥由规X知“水中根底顶面不宜高于最低水位，并在一般情况下大、中桥墩、台根底厚度在12m左右。现初定根底材料为C20混凝土浇筑根底，厚度为1.5m，根底顶面标

4、高为110.2+1.5=111.7m，如此墩身高为120.8-1.2-111.7=7.9m，由墩身坡度值10:1的，墩底截面长为15.28m，宽为3.48m。根底分两层，台阶宽30cm，故台阶扩展角，小于刚性角容许值=,符合刚性角的要求。如此根底底面尺寸为：a=15.28+4× b=3.48+4×拟定尺寸图二三、桥墩荷载计算3.1上部构造恒载反力、桥墩、墩帽自重与浮力等。(1)计算值列表3恒载计算表 表(3)部位计算式竖直力P(kN)对基底中心轴偏心距e(m)弯矩M(kN.m)备注桥帽(×2×2.1) ××2500弯矩正负值规定如下：

5、顺时针为正，逆时针为负桥身×(1.9+3.7)××11.8+(0.79+0. 95) 2×(7.9+9.5)×2×9.5×2400台基××××0.75)×2400左跨上部构造6000/23000-1530右跨上部构造6000/230001530P=16939.29kN,(2)浮力重力式桥墩刚性扩大根底在水中的水位线图三最低低水位浮力：F1=【××2)××11.8+(0.76+0.95) 2×(7.6+9.5)×2&#

6、215;9.5××2)××11.8+(0.68+0.95) 2×(6.8+9.5)×2×9.5】×最高水位浮力：F1=【××2)××11.8+(0.76+0.95) 2×(7.6+9.5)×2×9.5××2)××11.8+(0.294+0.95) 2×(2.94+9.5)×2×9.5】×(3)上覆土重对于桥墩根底的设计，汽车荷载采用车道荷载，车道荷载包括均部和集中荷载

7、两局部组成。对于公路-级汽车荷载，集中荷载与计算跨径有关，计算跨径小于或等于5m时，=180kN；桥涵计算跨径等于或大于50m 时，=360kN，桥涵计算跨径大于5m小于50m 时值采用直线内插求得。本算例中，由于本桥梁是(三)车道，所以查表横向折减系数 表(4) 横向布置设计车道数(条)2345678横向折减系数支座反力按以下两种情况考虑：(1)双孔汽车荷载+双孔两侧行人荷载双孔汽车荷载+双孔两侧行人荷载图四如此支座反力为：人群荷载引起的支座反力为和对基底形心轴的弯矩为：MR1 = MR1×MR2= MR2×(2)单孔汽车荷载20+单孔两侧行人荷载单孔汽车荷载20+单孔两

8、侧行人荷载图五如此支座反力为：人群荷载引起的支座反力为和对基底形心轴的弯矩为：MR1 ×0.51=483.8kN.m MR1=0MR2×0.51=80.3 kN.m MR2=03.3汽车制动力：由汽车荷载产生的制动力按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路-I级汽车制动力不小于165kN。×35+295.92×10%=66.34kN < 165kN，如此H1取为165kN。因此简支梁板式支座的汽车荷载产生的制动力为：1×横桥向风荷载假定水平地垂直作用于桥梁各局部迎风面积的形心上，如此：地形、地理条件系数k3 表(5)地

9、表分类k2 表(6)风速高度变化修正系数 表(7)由规X得公式风荷载标准值Fwh=k0k1k3WdAwh；Wd=Vd²/2g；W0=V10²/2g；Vd=k2k5V10；因此Fwh= k0k1k3k2k5²W0Awh；查规X可知，k0=0.9、k1=0.5、k3=1.0、k5=1.38、k2=1.0；计算简图看图荷载作用示意图六墩帽Fwh××××1.38²×××1.2=1.79kN。 按最高水位计算；墩身Fwh××××1.38²

10、5;×1.9+2.49× 按最低水位计算；墩身Fwh××××1.38²××1.9+3.26×四、地基压应力计算荷载组合I：恒载最低水位+双孔汽车荷载+双孔两侧行人荷载+风力+制动力；荷载组合：恒载最高水位+单孔汽车荷载20+单孔两侧行人荷载+风力+制动力；荷载组合：恒载最高水位+风力；荷载组合：恒载最低水位+双孔汽车荷载+双孔两侧行人荷载；计算见表(11)表各种荷载组合下作用于根底底面形心处得H、N和M值不同荷载组合下作用于基底形心处得力 表(8)组合水平力H(kN)竖直力N(kN)弯矩M(kN

11、·m)I16+(948.63+157.5)×2+336.35×××16+948.63+157.5+336.35×××16+336.35××016+(948.63+157.5)×2+336.350五、持力层承载力验算持力层为一般黏性土，按公路桥涵地基与根底设计规XJTG D63-2007；当e=0.651，IL=0.32时，查表得fa0=379.7kPa,因埋置深度为1.8地基承载力不予修正，如此f0= fa0=379.7kPa > Pmax=257.57kPa,满足要求下卧层为亚

12、黏土，e=0.978，IL=0.82时，查表得fa0=159.8kPa <持力层fa0=379.7kPa,故必须予以验算。基底至亚黏土层顶面处的距离z为；z=6-1.8=4.2m，当a/b=16.48/4.68=3.52，z/b=4.2/4.68=0.9，由公路桥涵地基与根底设计规XJTG D63-2007查得附加应力系数=0.583。计算下卧层顶面处的压应力×××而下卧层顶面处的承载力容许值可按课本公式2-16计算，其中K1=0，而IL=0.82>0.5，故K2××1.8+4.2-3=205.7kPa > Ph+z=195.

13、64kPa，满足要求。六、基底偏心距验算e0=0，=b=0.78 e0，满足要求。对照表8中所列荷载组合情况，按荷载组合计算e0=< 满足要求七、根底稳定性验算按荷载组合：恒载(最高水位)+风力验算；如此要满足墩台根底抗倾覆稳定性系数k0 1.5；s=e0××k0=s/e0=2.34/0.0013=1800>1.5 满足要求。因基底处地基土为硬塑黏土，查表得按荷载组合：恒载(最高水位)+风力验算；如此要满足墩台根底抗倾覆稳定性系数k0 1.3；K×满足要求。八、沉降计算由于持力层以下的土层为亚黏土为软弱下卧层，按其压缩系数为中压缩性土，对根底沉降影响较

14、大，故应计算根底沉降。计算图列如图五； 确定地基变形的计算深度；Zn×× 确定分层厚度；第一层从根底底部向下4.2m；第二层从第一层底部向下3m；第三层从第二层底部向下1.6m； 确定各层土的压缩模量；单位MPa第一层 Es1第二层 Es2第三层 Es3=35 求根底底面处附加应力按正常使用极限状态的长期效应组合采用，各项作用效应的分项系数分别为:上部构造恒载、桥墩与根底自重均为1.0，汽车荷载和人群荷载均为0.4.荷载组合(最低水位)+ 双孔汽车荷载+双孔两侧行人荷载，验算根底沉降量。N=16+(948.63+157.5)×2+336.35=19102.5 kN

15、根底底面处附加应力；P0=N/A-rh=19102.5 ×× 计算地基沉降计算深度X围内各土层的压缩变形量见 表(9)Z单位ml/bz/biziizii - zi-1i-1EsisiS=si 单位(mm)0035注：查JTG D63-2007公路桥涵地基与根底设计规XM.0.2的矩形面积上均布荷载作用下中点平均附加压力系数。 确定沉降经验系数Es=Ai/Ai/Esi=3.486+1.367+0.506/(3.486/16.5)+( 1.367/7.5)+( 0.506/35)s=0.7+(13.13-7) × 计算地基的最终沉降量S=s·S×根据公路桥涵地基与根底设计规XJTG D63-2007规定：相邻墩台间不均匀沉降差值，不应使桥面形成大于0.2%的附加纵坡折角。因此该桥的沉降量是否满足要求，