交大土力学课程设计

1、土力学与地基基础课程设计学 院：专业班级：题 目：刚性扩大基础姓 名：学 号：本课程设计取材于广东省龙川县东江大桥实例工程。1#、6#墩要求 采用明挖扩大基础，3#、4#墩采用钻孔桩基础。两种基础类型各自验 算一种类型（各自选定一个有控制的墩进行计算），其他墩基础可参 照计算结果按构造尺寸要求绘图即可，不作具体计算。设计资料上部构造：16m跨为钢筋混凝土 T型梁，25m为装配式预应力 钢筋混凝土T型梁标准跨径：16m与25m （相邻墩台中线间距）大梁全长：15.96m与24.96m （梁伸缩缝宽4cm）计算跨径：15.40m与24.30m （支座中心距）桥南宽度：行车道9m，人行道2 1.5m

2、支座：活动支座采用四氟滑橡胶支座，摩阻系数尸0.15，支座布 置见附图设计荷载：公路II级，人群3.5KN/m4 .桥墩形式：均采用双柱式加悬挑臂盖梁墩帽（墩帽见附图）5,桥墩材料：盖梁C25钢筋混凝土，容重y =25KN/心，墩身C20钢 筋混凝土，容重丫 =25KN/m6 ,水文地质资料见附图7,风压：基本风压W3=0.6Kpa.其它：本桥基本上为跨线桥，广岸跨越小铁路，梅岸跨越定南至 老隆公路，二都河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物,有关设计参考图两张1号墩明挖刚性扩大基础 一、 基础尺寸的拟定.最大刚性角确定桥墩及基础和拟定的尺寸如图，基础分三层，每层厚度为0.50m, 襟边和台阶宽

3、度相等，为0.4m。基础用C25混凝土，混凝土的刚 性角a =40。现基础扩散角为 a = tan-i 150 = 38.66 a= 40满足要求。,确定埋置深度1#号墩所处位置河流最大冲刷深度为0m，故基底埋深安全值为h .=1.5m。此处为了保护基础不受人为活动等原因而破坏，可取 h=2.5m。,拟定平面尺寸长度（横桥向）a = l + 2 H tan a = 780 + 2 x 150 x tan38.66 = 1020cm o宽度（顺桥向）b = d + 2 H tan a = 180 + 2 x150 x tan38.66 = 420cmbl捌! /L - /I Idw!二、作用效应

4、计算,永久作用上部构造恒载反力及桥墩墩身、基础上土重计算。其值列于下表: 基础自重：G = 4.2 x 10.2 x 0.5 + 3.8 x 9.8 x 0.5 + 3.4 x 9.4 x 0.5 x 25 = 1400.5KN 桥墩自重：g=兀 字(83.968-79.75 + 1)x25 = 331.8KN 桥墩自重：G2 =兀 *1(83.968-79.75 + 1)x25 = 331.8KN 墩帽自重：g = (1.6x 10.6 x 2.1 -1.3 x 0.8 x 2.1) x 25 = 835 KN 墩帽自重：G = 0.374 x 10.6 x (1.05 - 0.22) x

5、25 = 82.3 KN支座重：G1 = 7 x 0.35 x 0.35 x 0.07 x 25 = 1.5 KN支座重：G2 = 7 x 0.35 x 0.35 x 0.08 x 25 = 1.7 KN基础上覆土重：1.82G = (10.2x4.2x 2-9.8x3.8x0.5-9.4x3.4x0.5-2x 1x兀-) x 19.5 = 896.8KN设 计 水 位 浮 力G = (10.2x 4.2 x 0.5 + 9.8 x 3.8 x 0.5 + 9.4 x 3.4 x 0.02) x 10 = 406.8KN项目竖向力P(KN)对基底中心 轴偏心距 e(m)弯矩M ( K)备注基础

6、自重140000,5桥墩自重331-3-995. 4弯矩正负,8值规定如桥墩自重3313995. 4下：逆时,8针方向取墩帽自重83800-”号；,2顺时针方墩帽自重82. 30. 63552. 3向取“ + ”支座重1. 50. 520. 8号支座重1. 7-0 . 13-0 . 2基础上覆土重896.800设计水位浮力406.800枯水位浮力00016m跨支座反力867.30 . 52451. 025m跨支座反力1662.4-0 . 13-216. 1设计水位 S P = 6821.1KN S M = 287.8KNM 枯水位 S p = 6416.3KNS M = 287.8KNM,可变

7、作用、汽车荷载单孔双行：qK = 0.75 x 10.5 = 7.9KN / m16m 跨：P = 0.75 x (180 + 15.4 - 5 x 180) = 166.2KNK50 - 5w m243525m 跨：Pk = 0.75 x (180 + 240 ； x180) = 192.9KNfk .r.N16 m = (166.2 X1 + 7.9 X 0.5 x 15.4 x 1) x 2 = 454.1KN iN 25 m = (192.9 X1 + 7.9 X 0.5 x 24.3 x 1) x 2 = 577.8 KN 1M16 m = 454.1 x 0.52 = 236.1K

8、N 广M 25 m = 577.8 X 0.13 = 75.1KNM双孔双行：M2 = M16m - M25m = 236.1 - 75.1 = 161.0KNMN 2 = N16 m + N；5 m = 454.1 + 577.8 = 1031.9 KN（二）、人群荷载 单孔双行N16 m = 2 x1.5 x 16 x 3.5 = 84 KN 1M16 m = 84 X 0.52 = 43.7 KN#N 25 m = 2 x L5 x 25 x3.5 = 131.2 KN 2M 25 m = 131.2 X 0.13 = 17.0 KM双孔双行N 2 = N16 m + N125 m =

9、84 +131.2 = 215.2 KNM2 = M16m -M25m = 43.7 -17.0 = 26.7KN#、制动力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II级汽车荷载的制动力标准值不得小于90KN。16m 跨梁上一个设计车道上的制动力：H、= 454.1 x 10% = 45.4KN 90KN25m跨梁上一个设计车道上的制动力：H2 = 577.8 x 10% = 57.78KN 90KN 因此，制动力应取90KN。该桥为双车道，则制动力为180KN。按规范要求，则此设计中中汽车制动力为H = 0.3x 180 = 60KNM = 0.3 x 180 x

10、(1.974 + 4.128 + 2.5) = 464.5KN、支摩力本设计中只考虑恒载的影响，且两端支座摩阻力要相互抵消一部分。F = (N - N) = 0.15x (1662.4-867.3)= 119.3KN21M = 1662.4 x 0.15 x (1.6 + 4.128 + 2.5) - 867.3 x 0.15 x (1.974 + 4.128 + 2.5) = 932.6KN： 由上可得，支摩力大于制动力。故在组合中，以支摩力作为控制设计。、风荷载18A =10.6x 1.174 + (10.6 + 8)x0.8:2 + 2x兀 x- x(83.968-79.75) = 43

11、.7m2H = 0.7WA = 0.7 x 0.6 x 43.7 = 18.4 KN181.174x10.6x8.02 + (10.6+ 8)x0.8 + 2x7.03 + 2x兀 xx4.128x4.56AwM =18.4x5.9 = 108.6珈M M =18.4x5.9 = 108.6珈Me =2= 5.9m,偶然作用本设计不考虑偶然作用的影响三、作用效应组合16巾跨25m跨P(KN)H(KN)M(KN/m)P(KN)H(KN)M(KN/m)设计水位6821.10287.86821.10287.8汽车荷载166.20454.1192.90-75.1人群荷载84043.7131.20-17

12、支摩力0130.1-1070.40249.42051.7风荷载018.4-108.6018.4-108.6承载能力7071.3148.5-393.47145.2267.82138.8短期效应7021.44143.9-502.487087.33263.22188.4816巾跨25m跨P(KN) H(KN) M(KN/m)P(KN) H(KN) M(KN/m)枯水位 6416.30287.86416.30287.8汽车荷166.2 载人群荷84载0454.1043.7192.90-75.1131.20-17支摩力风荷载0 130.1 -1070.40 249.4 2051.7018.4 -108.

13、6018.4 -108.6承载能6666.5 148.5 -393.4 力6740.4 267.8 2138.8短期效6616.64 143.9 -502.48 应双孔6682.53 263.2 2188.48双孔P(KN)H(KN)M(KN/m)P(KN)H(KN)M(KN/m)水位6821.1287.86416.3287.8汽车荷人群荷支摩力风荷载承载能1031.9215.28068.2119.318.4137.716126.7932.6-108.61299.51031.9215.27663.4119.318.4137.716126.7932.6-108.61299.5力短期效7758.6

14、3 133.1 1278.35 7353.83 133.1 1278.35 应注：该表中号双孔水位为设计水位，双孔为枯水位。表中水位值为恒载值四、地基承载力验算 按短期效应组合设计，则第二种组合最不利 一、地基强度验算e * =平丝= 0.3i b = 0.7 乙 N 7087.336因此需要做持力层强试验算 （一）、持力层强度验算Pmaxmin238.4KPa92.4ZN 工 ZM = 7087.33 工 2188.48 厂 W 10.2 x 4.2一 1 用 “ x 10.2 x 4.226fa=fa + Ky (b-2) + K y (h-3) = 310 + 0 + 0 = 310KPa01 12 2P = 238.4KPa y fa = 1.0 x310 = 310KPa故强度满足要求 （二）、软弱下卧层承载力验算 下卧层fa0= 210KPa 1b 4.2所以 P = P = * + 七=23&4 + 92.4 = 165.4KPa 平均2Ph = y 1(h + z) + a(P -y2h) = 19.5 x (2.5 + 5.75) + 0.362 x (165.4-19.5 x 2.5) = 203.