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基础工程课程设计季鹏东南大学岩土工程研究所二○一六年基础工程设计概念一、地基、基础的区分及其作用二、工程地基勘察中钻探的主要项目有：钻孔位置(间距)的确定、孔数、钻孔深度、取样(土、水)要求和勘察报告(包括钻探时现场的描述，土质物理力学性质的目测鉴别、土工试验成果、土层剖面图等)。上述各个项目的具体要求。三、基础上作用的荷载，哪些荷载可以同时考虑，哪些荷载不能同时考虑。四、荷载组合的基本原则荷载组合分基本组合和偶然组合两类。荷载组合的目的是要在最不利而且是可能的条件下进行基础的稳定性、地基的强度和变形的验算。桥台基础：恒载(包括上部结构、台身和基础自重）、台阶上土重和台后由土自重产生的土压力，以上是不变荷载；活载(包括汽车或人群荷载)，因活载在台后产生的土压力，以上称基本可变荷载，履带或平板挂车荷载为验算荷载，另外对于桥台尚可考虑支座摩阻力或汽车制动力（取大者)，以及地震力，以上为可变荷载和偶然荷载，也称附加荷载。因此，桥台基础的可能荷载组合有：基本组合：其中恒载和台阶上土重不变外。活载及台后土压力有下列三种情况：（1）桥跨上和台后均有汽车及人群荷载，这时台后土压力要计入有活载时的土压力；（2）桥跨上有汽车和人群荷载台后无活载，台后土压力则为无活载时的土压力；（3）桥跨上没有活载，台后有汽车和人群荷载，则台后要考虑有活载时的土压力。另外上面三种情况还需加上支座摩阻力或制动力，这样在一般情况下便有三种基本组合。偶然组合：考虑地震等偶然荷载。如果按偶然组合荷载进行验算时，地基强度可以适当提高。另外，如基底下持力层为不透水土层时，由于水压力的作用，地基强度也可适当提高。桥墩基础：在桥墩基础进行荷载组合中，在计算恒载时不计土压力，在考虑活载时主要分别在二边桥跨均有汽车和人群荷载及仅一边桥跨有汽车和人群荷载进行组合。在考虑浮力时，一般在验算稳定性时考虑最高洪水位时的浮力，可不计墩身部分风力(如要计算时，仅考虑洪水位以上墩身部分风力)、而在验算地基强度和变形时则考虑常水位时的浮力并考虑墩身风力。基础工程课程设计任务书一、设计计算资料1．上部结构形式：四孔30米预应力钢筋混凝土简支梁桥。2．荷载标准：综合Ⅰ级荷载，其中人群荷载为3.5kN／m2。3．桥面宽度：净—9米（双车道），二侧加2×1.5米人行道。4．桥面纵坡为1.5％5．水位：最高洪水位为＋11.50米，常水位为＋6.80米，河底标高为＋5.00米。6．拟用钻孔灌注桩（旋转钻成孔）。桩身混凝土强度等级C25，抗压弹性模量Eh=2.85×107kN／m2。桩径1.2米。7．桥台构造尺寸及土质剖面见附图，土的物理、力学指标见附表。土的物理、力学指标土层土样编号ω％γkN/m3γdkN/m3SrGse0ωL％ωP％IPILCkN/m2φ度a1-2MPa-1EsMPaⅠ136.118.213.50.942.731.0441.622.619.10.71226.10.445.51Ⅰ238.418.113.10.942.731.1143.123.119.10.80196.10.624.44Ⅱ331.419.614.90.982.730.8340.619.221.30.66216.50.306.05Ⅲ428.519.115.00.932.750.8454.021.232.70.216014.50.228.63Ⅳ525.120.016.10.972.740.7037.420.916.50.258913.20.276.83Ⅴ623.021.016.50.992.750.1552.022.129.90.031.2250.03334.85老粘土容许承载力[σ0]Es（MPa）10152025303540当Es＜10MPa时容许承载力按一般粘性土确定[σ0]（kPa）380430470510550580620二、计算提示1．浆砌块石、台身混凝土重度γ=25kN／m3，桩身混凝土重度γ=24kN／m3，台后填土重度γ=18kN／m3；2．作用在桥台支座上预应力梁恒载反力N=1864.5kN，作用点离前墙距离0.44米。3．桥跨的计算跨径取29.16米。4．计算支座摩阻力时，取摩擦系数f=0.05，该力作用在支座底面上，方向任意。5．计算制动力时，按桥跨上布置荷载总重的10％或对公路Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN。并按规范规定活动支座传递制动力的25％6．荷载组合。根据基本组合，要求同学手算。并取其中最大的内力进行灌注桩配筋设计及进行桩入土深度验算，或管庄选型及进行桩入土深度验算。桩身内力计算可手算，也可由计算程序（见附高承台摩擦桩内力计算程序(BASIC)）计算。7．台后填土计算内摩擦角取φ=30°，粘聚力c=0，台背与土间摩擦角取δ=φ/2。三、参考书1．《基础工程》石名磊季鹏等编东南大学出版社2．《基础工程》凌治平易经武主编人民交通出版社3．《公路桥涵地基与基础设计计算规范》（JTGD63-2007）人民交通出版社4．《预应力混凝土管桩图集》10G409中国建筑标准设计研究院四、成果要求1．计算书一份2．施工图一份（35×50cm）。灌注桩设计：包括桥台纵剖面图，承台钢筋（上、下两层钢筋及构造钢筋）平面布置图及详图，灌注桩平面布置土、桩的配筋（主筋、箍筋）图及详图，钢筋及混凝土用量明细表（整个承台、桩基的用量，钢筋用量以长度和质量计，混凝土用量立方米计算）。同时在图上注明在施工时应注意的问题。预应力混凝土管桩设计：包括桥台纵剖面图，承台钢筋（上、下两层钢筋及构造钢筋）平面布置图及详图，管桩布置图、其与承台联接的配筋图，钢筋及混凝土用量明细表（整个承台、桩基的用量，钢筋用量以长度和质量计，混凝土用量立方米计算）。同时在图上注明在施工时应注意的问题。高承台摩擦桩内力计算程序(BASIC)一、符号说明G—m（桩侧水平向地基土的比例系数）。B0—b1（桩的换算宽度）。E—桩身材料抗弯模量，以桩身混凝土抗压弹性模量Eh除以l.5代入。I—桩身截面惯性矩L3—桩入土深度N—形变系数α的方根，对干m法取N=5输入M1、Hl、N1—分别为计算至承台底面桩群形心轴的总弯矩、总水平力、总竖直力L1、L2—桩外露段为变截面时自上向下的长度。外露段为等截面时Ll＝0，低承台桩基时Ll=L2=0V、V2、V3—分别为总桩数，顺桥向(即行车方向)一排桩桩数，横桥向桩的排数D—桩的直径或桩的边宽Dl—桩尖处因桩侧摩阻力影响而扩大后的计算直径，对于支承桩和嵌岩桩Dl=DG1—m0（桩尖处竖向地基土的比例系数）。T—外露段如为变截面时的刚度比T=E1I1/EI，如为等截面桩或低承台，以T=l输入L5、L6—分别为桩中心间距和边桩中心至桩群形心轴的距离Z9—任意深度处桩轴横向位移Y9—任意深度处桩轴的转角M0—任意深度处桩截面上的弯矩Q0—任意深度处桩截面上的剪力Z0—任意深度处桩侧压力二、源程序10INPUTG，B0，E，I，L3，N，M1，H1，N1，L1，L2，V15INPUTV2，V3，D，D1，G1，T，L5，L620DIMR(4，4)30DIMZ(20)35DIMC(4，4)40FORI1=1TO2050READZ(I1)60NEXTI170R1=((G*B0)／(E*I))**(1／N)80IFL3(2.5／R1)THEN100085FORI3=1TO2190FORM=0TO3100FORF=0TO3110GOSUB190120GOSUB340130GOSUB420132GOSUB491140R(M，F)=((H)**(M-F)*(Q+A))／X150NEXTF160NEXTM165IFI4＞0THEN490170GOTO500190A=0200FORK=1TO3205W=1210FORI1=1TOK215GOSUB491220W=W*(-1)*(H)**(N)／((I1*N+M)*(I1*N+M-1)*(I1*N+M-2)*(I1*N+M-3))230NEXTI1240Y=1250FORJ=0TOF260IFJ=0THEN290270Y=Y*(K*N+M-J+1)280GOT0300290Y=1300NEXTJ310A=A+W*Y320NEXTK330RETURN340Q=l350FORJ=0TOF360IFJ=0THEN390370Q=Q*(M-J+1)380GOTO400390Q=1400NEXTJ410RETURN420X=1430FORL=0TOM440IFL=0THEN470450X=X*L460GOTO480470X=1480NEXTL490RETURN491H=R1*L3492IFH4THEN494493GOTO495494H=4495RETURN500IFI5=2THEN710510W1=R(0,2)*R(1，3)-R(0，3)*R(1，2)520B1=(R(0，2)*R(2，3)-R(0，3)*R(2，2))／W1530A2=(R(1，2)*R(3，3)-R(1，3)*R(3，2))／W1540A1=(R(0，2)*R(3，3)-R(O，3)*R(3，2))／W1550B2=(R(1，2)*R(2，3)-R(1，3)*R(2，2))／W1560Y2=(B1+R1*(L2+(L1／T))/(R1*E*I)570Y3=(B2+R1*(L1+L2)*B1+(R1**2*((L1**2/T)+2*L1*L2+L2**2))2)/(R1**2*E*I)580Y4=((L2-(L1／T))+(L3／2))／(1.5*E*(3.14*D**2)／4)+4/(G1*L3*3.14*D1**2)590Q4=((H1)／V)600L4=0610IFINT(V2／2)=(V2／2)THEN660620FORI2=1TO((V2／2)+O.5)630L4=L4+(((I2-1)*L5)**2)*2*V3640NEXTI2650GOTO690660FORI2=1TO(V2／2)670L4=L4+(((I2-(0.5))*L5)**2)*2*V3680NEXTI2690M4=(((-H1)*Y3*L4／V**2*Y2)+((M1)*Y4)／(V*Y2))／(((Y4／Y2)+(L4／V))700P4=L6*(((H1)*Y3／(V*Y2))+(M1)／V)／((Y4／Y2)+(L4／V))+N1/V701P6=N1／V-L6*(((H1)*Y3／(V*Y2))+M1/V)/((Y4/Y2)+(L4/V)703PRINTQ4=；Q4；M4=；M4；P4=；P4；P6=；P6704PRINT705L3=Z(I3)706L4=1707L5=2708GOSUB90709L4=-1710FORC1=0TO3712FORC2=0TO3730C(C1,C2)=R(C1,C2)734NEXTC2736NEXTC1780A9=C(0,0)*A2-C(1,0)*A1+C(3,0)790B9=C(0,0)*B2-C(1,0)*B1+C(2,0)800A8=C(0,1)*A2-C(1,1)*A1+C(3,1)810B8=C(0,1)*B2-C(1,1)*B1+C(2,1)820M9=C(0,2)*A2-C(1,2)*A1+C(3,2)830M8=C(0,2)*B2-C(1,2)*B1+C(2,2)840Q9=C(0,3)*A2-C(1,3)*A1+C(3,3)850Q8=C(0,3)*B2-C(1,3)*B1+C(2,3)860Z9=Q4*A9／(R1**3*E*I)+(M4+Q4*(L1+L2))*B9/(R1**2*E*I)870Y9=Q4*A8／(R1**2*E*I)+(M4+Q4*(L1+L2))*B8/(R1*E*I)880M0=Q4*M9／R1+(M4+Q4*(L1+L2))*M8890Q0=Q4*Q9+R1*(M4+Q4*(L1+L2))*Q8900Z0=G*Z(I3)*Z9910PRINTZ=；Z(I3)940PRINTZ9=；Z9；Y9=；Y9；M0=；M0；Q0=；Q0；Z0=；Z0950PRINT96