桥梁基础课程设计

北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超1桥梁基础工程课程设计计算书指导老师：陈铁林姓名：姜超班级：土木0709学号：07231245日期:2010年7月12日北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超2目录Index第一章概述…………………………………………………3第一节设计任务及建筑物的性质和用途„„„„„„„„„„„„„„„„„„3第二节基本资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3第二章地基和基础设计……………………………………………8第一节绘制设计资料总图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8第二节复核土层„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9第三节地基和基础方案的比较„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12第四节地基和基础设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13第三章施工方法及程序……………………………………………35第一节施工方法及主要机具设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35第二节主要施工程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„37第三节质量的控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„39第四章设计感想…………………………………………………40北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超3第一章概述§1设计的任务及建筑物的性质和用途设计某铁路干线上跨越某河流的桥梁之R号桥墩的地基和基础，该桥梁为等跨度32M，上承板梁，桥面系为无渣桥面，并设双侧人行道，桥墩为混凝土实体桥墩，该桥位于直线平坡段上，与河流正交，该地区无流冰及地震，该河道不通航。该桥除了为铁路客货运服务外，亦为附近居民来往的通道。设计依“中华人民共和国铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5—2005”进行设计，活载按铁路标准活载，即“中—活载”。§2基本资料一、建筑物的立面示意图：二、建筑物场地地形图及钻孔布置图（1号）：水平比例尺1：1000北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超4（单位：m）高水位：242.0m施工水位：232.0m常水位：232.0m一般冲刷深度：河底以下1.50m局部冲刷深度：河底以下5.50m三、建筑物地区水文、地质情况（钻孔柱状剖面图）地质情况：第1号钻孔第2号钻孔土层编号土的名称图例土层顶面标高(m)土层厚度(m)土层编号土的名称图例土层顶面标高(m)土层厚度(m)#1细沙238.03.5#1细沙230.03.5#7粉砂234.56.0#7粉砂226.56.0#2浅灰色粘土228.54.5#2浅灰色粘土220.54.5#5细沙224.02#5细沙226.02#3中沙222.0#3中沙224.0北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超5第3号钻孔土层编号土的名称图例土层顶面标高(m)土层厚度(m)#1细沙233.03.5#7粉砂229.56.0#2浅灰色粘土223.54.5#5细沙219.02#3中沙217.0北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超6四、土的物理力学性质：土的力学性质表土层编号土的名称土粒比重Gs孔隙比e饱和度Sr液限WL塑限WP最大孔隙比maxe最小孔隙比mine内摩擦角φ内聚力CKPa渗透系数K#1细沙2.670.6821.00//0.9830.11240°/3.4×10-3#7粉砂2.680.7881.00//1.3030.32133°/1.5×10-3#2浅灰色粘土2.740.9870.9744.421.6//20°304.4×10-9#5细沙2.670.6510.96//0.9120.35742°/3.6×10-3#3中沙2.650.641.00//0.850.32545°/1.8×10-2五、作用在桥墩上的荷载桥梁试样及跨度作用力垂直荷载水平荷载纵向力横向风力恒载活载制动力风力墩帽墩身承台重桥梁自重一孔活载二孔活载钢梁上风力墩帽上风力墩身上风力列车风力钢梁上风力墩帽上风力墩身上风力重载轻载满载空车一孔活载二孔活载上承板梁32m力(KN)7704.8870190015202900320340∕3.5常水位89.3611221151.5常水位89.3高水位22.3高水位22.3力臂x/y(m)/00.350.35000.93∕0.26常水位-7.66.06.02.440.26常水位-7.6高水位-9.6高水位-9.6北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超7六、墩帽尺寸简图及墩身坡度主要尺寸如图:墩帽宽240cm墩帽长546cm墩帽厚52cm墩身坡1:10七、补充资料墩帽顶面在高水位以上3.72m。北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超8第二章地基和基础设计§1绘制设计资料总图设计资料总示意图：（单位cm）注：此时未进行墩台设计与尺寸最终确定北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超9§2复合各层土的名称、确定其允许承载力一、土层名称的复核：土名称鉴定表土层编号类别名称已知资料评定依据土的粒径级配塑性指数20mm10mm2mm0.5mm0.25mm0.1mm塑限Wp液限WL#1沙土类细沙004.825.546.485.1//粒径级配#7沙土类粉砂00002.450.6//粒径级配#2粘土类粘土//////44.421.6塑性指数#5沙土类细沙003.527.848.585.2//粒径级配#3沙土类中沙01.05.325.466.382//粒径级配备注：（1）其中粒径大于2mm的颗粒含量不超过全部质量的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全部质量的50%的土，称为沙土；且：细沙：粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全部质量的85%粉砂：粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全部质量的50%中沙：粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全部质量的50%（2）塑性指数pI10，且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全部质量的50%的土，称为粘土且：粘土pI17；粉质粘土10pI17北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超10二、确定土的状态：土的状态鉴定表土层编号类别名称已知的数据计算数据土的状态判定依据土粒比重Gs孔隙比e饱和度Sr塑限WP液限WL最大孔隙比maxe最小孔隙比mine含水量%W液性指数LI相对密度rDPLPLmaxmaxminreeDee#1沙土类细沙2.670.6821.00//0.9830.11226.1/0.35中密相对密度#7沙土类粉砂2.680.7881.00//1.3030.32129.4/0.52中密相对密度#2粘土类粘土2.740.9870.9744.421.6//34.90.714/可塑液性指数#5沙土类细沙2.670.6510.96//0.9120.35723.4/0.47中密相对密度#3沙土类中沙2.650.641.00//0.850.32524.1/0.4中密相对密度备注：（1）用相对密度rD判定沙土密实度标准相对密度rD沙土物理状态0rD1/3稍密1/3rD2/3中密rD2/3密实（2）粘性土稠度标准液性指数LI00LI0.250.25LI0.750.75LI1LI1状态坚硬硬塑可塑软塑流塑北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超11三、确定各土层的基本承载力σ0：地基允许承载力表土层编号类别名称已知的数据由计算或查表得的数据土粒比重Gs孔隙比e液性指数IL相对密度rD状态基本允许承载力σ0(KPa)系数饱和容重satr（3/kNm）水中容重'r（3/kNm）K1K2#1沙土类细沙2.670.682/0.35中密2701.5319.539.73#7沙土类粉砂2.680.788/0.52中密1901219.019.21#2粘土类粘土2.740.9870.714/可塑152.3201.518.388.58#5沙土类细沙2.670.651/0.47中密2701.5319.719.91#3沙土类中沙2.650.64/0.4中密3702419.669.86备注：通过《TB10002.5-2005铁路桥涵地基和基础设计规范》（1）表4.1.2-3和4.1.2-5（内插法）确定基本允许承载力σ0（2）表4.1.3确定宽度深度修正系数1k、2k（3）1ssatwGee（4）'satw北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超12§3地基和基础的方案比较根据荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、料具的用量价格（包括料具的数量）、施工难易程度、物质供应和交通运输条件以及施工条件等等，经过综合考虑后决定以下三个可能的基础类型，进行比较选择，采用最佳方案。方案比较表基础类型方案比较浅基础一般指基础埋深小于基础宽度或深度不超过5m的基础。建筑物的浅平基多用砖、石、混凝土或钢筋混凝土等材料组成，因为材料的抗拉性能差，截面强度要求较高，埋深较小，用料省，无需复杂的施工设备，因而工期短，造价低，但只适宜于上部荷载较小的建筑物。低承台桩基稳定性较好，但水中施工难度较大，故多用于季节性河流或冲刷深度较小的河流，航运繁忙或有强烈流水的河流。位于旱地、浅水滩或季节性河流的墩台，当冲刷不深，施工排水不太困难时，选用低承台桩基有利于提高基础的稳定性。高承台桩基当常年有水，且水位较高，施工不易排水或河床冲刷较深，在没有和不通航河流上，可采用高承台桩基。有时为了节省圬工和便于施工，也可采用高承台桩基。然而在水平力的作用下，由于承台及部分桩身露出地面或局部冲刷线，减少了及自由段桩身侧面的土抗力，桩身的内力和位移都将大于低承台桩基，在稳定性方面也不如低承台桩基。沉井沉井基础占地面积小，施工方便，对邻近建筑物影响小，沉井内部空间还可得到充分利用。沉井法适用于地基深层土的承载力大，而上部土层比较松软，易于开挖的地层。由设计资料中的场地平面布置图可知，所要设计的墩台基础位于粘土中，持力层即为粘土，地下水位较深，河床冲刷较深，施工不易排水，且河道不通航，上部荷载较大，河流常年有水，综合以上原因选用高承台桩基北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超13§4高承台桩基地基和基础的设计与计算一、桩基设计（一）、承台尺寸的决定1、承台底面的标高：该地区无流冰及地震，该河道不通航。河流常年有水，且水位较高，且河流冲刷深度较大，故选择承台底面标高在施工水位处，即232m。2、承台厚度：承台采用C25混凝土，厚度定为2m。3、承台平面尺寸的决定由以上资料可得：墩身高11.2m，墩身坡1:10计算墩身底面的平面尺寸：底面长为：5.460.22(11.2/10)7.5m－＋＝底面宽为：2.40.22(11.2/10)=4.44m－＋初步选定承台尺寸为：8m5m2m由《铁桥基》5.3进行构造验算：0(54.44)/20.14tan45120(87.5)/20.13tan4512满足材料刚性角的要求。（二）、作用在承台底面重心处的荷载计算1、主力：主力应包括恒载（包括浮力）、活载、冲击力和离心力，不计冲击力（因桥墩为实体）不计离心力（线路为直线）①、垂直静载（钢梁重+墩帽重+墩身重+承台重）（1）钢梁自重——=870KNG钢梁（2）墩帽重——单位体积重25KN/m322.43.061.2)0.5225154.25GKN墩帽＝(＋＝(3)墩身重——单位体积重23KN/m3，则：墩身顶部面积221A=2.23.061.1=10.53m＋墩身底部面积222A=4.243.062.12=27.09m＋墩身体积1212()3HVAAAA墩身北京交通大学土木建筑工程学院土木0709姜超14311.2(10.5327.0910.5327.09)203.503m墩身重量G=203.5023=4680.50KN墩身(4)承台重——单位体积重25KN/m3G=85225=2000KN承台作用在承台底面总的垂直静载为：G=++G+G=870154.254680.5020007704.75KNGG钢梁墩身承台墩帽＋