桥梁基础工程课程设计

桥梁基础工程课程设计资料一、基本资料1地质及水文资料河床土质为卵石土，粒径50-60mm约占60%，20-30mm约占30%，石质坚硬，孔隙大部分由砂填充密实，卵石层深度达58.6m；地基比例系数4/120000mkNm（密实卵石）；地基承载力基本容许值01000afkPa；桩周土摩阻力标准值kPaqik500；土的重度320.00/kNm(未计浮力)；土内摩擦角40。地面(河床)标高69.50m；一般冲刷线标高63.54m；最大冲刷线标高60.85m；承台底标高67.54m；常水位标高69.80m，如图1。承台平面图如纵桥向断面横桥向断面图1桩基剖面图（单位：m）图2单位：m2作用效应上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向的荷载如下。永久作用及一孔可变作用(控制桩截面强度荷载)时:∑N=40746kN358.60HkN(制动力及风力)∑M=4617.30kN.m（竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩)永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载)时:∑N=46788.00kN3承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5.6×2.0m，承台混凝土单位容重325.0/KNm。4桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径md2.1，以冲抓锥施工。二、设计依据规范1公路桥涵地基及基础设计规范（JTGD63-2007）2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）三、课程设计（论文）应完成的工作设计满足要求的群桩基础，并形成图纸与计算文件。计算文件包括以下内容：1.据单桩容许承载力拟定桩长2.群桩结构分析（1）计算桩顶受力（2）计算沿桩长度方向弯矩，水平压应力，并画出相应分布图（3）桩顶纵向水平位移验算3.桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图(横截面，立面)，进行桩截面强度校核4.按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力5.承台计算项目：局部受压、抗冲剪6.群桩基础承载力检验7.参考文献(1)、王晓谋.基础工程.北京：人民交通出版社，2004(2)、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）.北京：人民交通出版社，2004(3)、叶见曙.结构设计原理.北京：人民交通出版社，2004(4)、中华人民共和国行业标准.公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）.北京：人民交通出版社，2007(5)江祖铭等主编.墩台与基础.北京：人民交通出版社，1994设计计算1.承台底面中心的荷载计算：1.1恒载加一孔荷载：407462.05.69.8(2510)42392.4NKN358.60HKN4617.30358.601.04975.9MKNm1.2恒载加二孔荷载：46788.002.05.69.8(2510)48434.4NKN2.桩长度的初步计算：2.1桩长的计算：由于地基土层单一，用确定单桩容许承载力《公桥基规》经验公式初步反算桩长，设桩埋入最大冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为3h，则：00223132hiiNpUlmAkrh桩（直径1.2m）自重每延米q=21.2251016.964KN2248434.41.211.267.5460.85251025106424hNh=8185.89+8.48h计算[P]时取以下数据：桩的桩径1.2m，冲抓锥成孔直径1.3m，桩周长U=×1.3=4.08m,A=21.24=1.132m,=0.7,0m=0.8,2k=10,0=1000KPa,2r=10KN/3m(已扣除浮力)，=500KPa,所以得：[P]=11.35000.70.81.13100010102.6932hh=1083.78h+613.18=8185.89+8.48h解得：h=7.04m现取h=11.31m3．群桩结构分析：3.1桩的计算宽度1b：1b=0fkkkd已知：1L=2m；1h=3（d+1）=6.6m;n=2'b=0.6;fk=0.9;0k=1+1111.2d=1.833;''11110.620.60.780.60.66.6bLkbh1b=0fkkkd=0.91.8330.781.21.54m3.2桩-土变形系数C30混凝土的受压弹性模量43.010hEMPa，则E=0.8×73.010=2.40710KN/2m;440.101764dIm115571200001.540.5970.83.0100.1017mbmEI桩在最大冲刷线以下深度h=11.31m,其计算长度则为：0.59711.316.752.5hh，故按弹性桩计算。3.3桩顶刚度系数1、2、3、4植的计算0l=6.69m;h=11.31m;12(根据《公桥基规》钻挖孔桩采用12)，A=24d=21.24=1.132m,630012000011.311.35710/cmhkNm22201.240tan11.31tan21.142424dAhm,按桩中心距计算面积，故取：2203.28.044Am62100076112.19510116.6911.31121.1313.0101.357108.04hKNmlhAEcA=0.8993EI已知：6.75hh（＞4），取h=4，000.5976.693.99ll查教材《基础工程》附表17、18、19得：Qx=0.05989mx=0.17312m=0.674333320.5970.059890.0127QEIxEIEI2230.5970.173120.0617mEIxEIEI40.5970.674330.4026mEIEIEI3.4计算承台底面原点O处位移0a、0b、0（单孔活载+恒载+制动力等）0142392.47856.660.8993NbnEIEI2241160.40260.899361.616.23niinxEIEIEI260.01270.0762nEIEI，360.06170.3702nEIEI，22230.1370()nEI241310222224131()16.23358.600.37024975.96967.330.076216.230.1370()()niiniinxHnMEIEIaEIEIEIEInnxn2302222241310.07624975.90.3702358.60465.500.076216.230.1370()()niinMnHEIEIEIEIEInnxn3.5计算作用在每根桩顶上作用力iP、iQ、iM：竖向力：1007856.6465.57735.24()0.8993(1.6)6395.64iikNPbxEIEIEIkN水平力：20306967.33465.500.01270.061759.76iQaEIEIKNEIEI弯矩：4030465.506967.330.40260.0617242.47iMaEIEIKNmEIEI校核：659.76358.56358.60inQKNHKN13(7735.246395.64)1.66(242.47)4975.264975.9niiiixpnMKNmKNm13(7735.246395.64)42392.6442392.4niinpKNKN3.6计算最大冲刷线处桩身弯矩0M，水平力0Q，及轴向力0P：0M=0iiMQl=-242.47+59.76×6.69=157.32KNm0Q=59.76KN0P=7735.24+1.13×6.69×(25-10)=7848.64KN3.7最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：3.7.1桩身最大弯矩处及最大弯矩的计算：由：zQ=0得：000.597157.321.5759.76QMCQ2由QC=1.572且h=6.75＞4取h=4.0，查教材《基础工程》附表13得maxZ=0.84故maxZ=0.840.597=1.41m又由maxZ=0.84及h=6.75＞4取h=4.0，查教材《基础工程》附表13得mK=1.341max0mMKM=1.341×157.32=210.97KN·m3.7.2最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力的计算：采用无量钢法计算，由h=6.75＞2.5，所以用摩察桩公式计算：00zmMQMAMB00zQQQQAMB其中0Q=59.76100.100.597KN0Q=59.76KN0M=157.32KNmA、mB、QA、QB的值查教材《基础工程》附表3、4、7、8，计算如下表：zhAMBMAQBQ0mQA0mMBZM0QQA0QMBZQ0001100157.32157.3259.76059.760.3350.20.196960.998060.95551-0.0279519.72157.01176.7357.10-2.6354.470.6700.40.377390.986170.83898-0.0955437.78155.14192.9250.14-8.9741.171.1730.70.592280.938170.58201-0.2268559.29147.59206.8834.78-21.3113.471.6751.00.727140.850890.28901-0.3505972.79133.86206.6517.27-32.93-15.662.5131.50.754660.64081-0.13952-0.4671575.54118.72194.26-8.34-43.87-52.213.35020.614130.40658-0.38839-0.4491461.4763.96125.43-23.21-42.18-65.394.0202.40.443340.24262-0.44647-0.3631244.3838.1782.55-26.68-34.10-60.785.02530.193050.07595-0.36065-0.1905219.3211.9531.27-21.55-17.89-39.445.8633.50.050810.01354-0.19975-0.016725.092.137.22-11.94-1.57-13.516.70040.000050.00009-0.00002-0.0004500.010.010-0.04-0.04弯矩图如下：20011ZXxxQMZAZBbbzhAxBx01xQhAb201xMhBbzx002.440661.621000000.3350.22.278731.2908810.569.4019.960.6700.41.802731.0006416.7114.5731.281.1730.71.360240.6388522.0616.2838.341.6751.00.970410.3611922.4813.1535.632.5131.50.46614-0.0628816.20-3.4312.773.3502.00.14696-0.075726.81-5.511.304.0202.40.00348-0.110300.19-9.64-9.455.0253.0-0.08741