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1基础工程课程设计计算书一设计资料1.1初始条件东莞市常虎高速公路某高架桥梁,上部构造采用装配式钢筋混凝土简支T梁,标准跨径25m,计算跨径24m。桥面宽度为5.172米,参照《公路桥梁地基基础设计规范》进行设计计算。1.2设计荷载汽车—超20级,挂—120,人群荷载3.53/mKN。后台填土高度为8.5米。桥台竖直反力为8676KN。1.3材料台帽、耳墙、台身和基础(承台)为20号钢筋混凝土。31/00.25mKN;后台及溜坡填土的32/00.17mKN;填土的内摩擦角,35粘聚力0c。1.4地质资料,上部尺寸见所附图纸。二基础类型的选择由于采用浅基础的时候,其基础深度不会超过5米,一般在3米左右,但是,此处地形在5米深度内承载力很小,根本不能满足桥台稳定性的要求,故在此处选择桩基础作为承台基础。另外,由于底下土层的极限摩阻力很下,不能满足要求,此外,在距离地层表面13.8米的地方含有承载力很大的持力岩层,故在本地形时,柱桩基础是最好的选择。三荷载计算3.1上部构造恒载反力及桥台台身、基础上的土重计算,其值列表如下:2KNP28.17233mKNM21.6571各序号含义及承台尺寸的设计见图。3.2土压力的计算土压力按台背竖直,0;填土内摩擦角35,台背(圬工)与填土间的外摩擦角5.1721计算;台后填土为水平,0。3.2.1台后填土表面无活载时土压力的计算台后填土表面无活载时土压力的计算台后填土自重所引起的主动土压力计算式为aaBHE2221式中:2r=17.00kN/3m;B为桥台的有效宽度取2.4m;H为自基底至台土表面的距离等于10m;a为主动土压力系数恒载计算表序号计算式竖直力p(KN)对基地中心轴偏心距e(m)弯距M(KN.m)备注10.753.00.52528.133.2-90.02弯距正负值规定如下:逆时针方向取“-”号;顺时针方向取“+”号。232.350.50.52544.062.7-118.9630.53.10.52519.381.45-28.140.5316.9925637.131.45-932.8450.40.31.12539.90.65-6.43561.11.217.4925577.170.65-375.1670.55.41.8250.897.20.438.8881.45.40.825151.20.9-136.08917141.06.04.58.15.03.2265.41702.891.422418.10100.55.41417642.61.85-1188.81111.54.2142522050.000.0012176.104.52.34.15.02238.080.39-872.8513175.04.52.34.15.02211.140.39-82.3414上部构造恒载86760.6-5205.63)cos(/)cos(/)sin()sin(1)cos(cos)(cos22a5.17cos355.52sin15.17cos35cos22sian=0.247所以88.035247.01000.17212122aaBHEkN其水平向的分力kNEEoaax56.4805.17cos88.503)cos(离基础底面的距离:mey33.31031对基底形心轴的弯距为exMmKN26.160033.356.480在竖直方向的分力)sin(aayEE=503.88kNo52.1515.17sin作用点离基底形心轴的距离:mex60.15.022.4对基底形心轴的弯距:mkNMey.43.24260.152.1513.2.2台后填土表面有汽车荷载时由汽车荷载换算的等代均布土层厚度为:0blGh式中:0l为破坏棱体长度,对于台背为竖直时,Htgl0,而tgtgwtgwctgtgwtg15.52w所以有83.5303.1303.1428.1303.1(100lm又因为在破坏棱体内只能放一辆重车,因是4车道,故:KNG1540%)301(5504mh20.11783.5131540则台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下引起的土压力为481.624247.04.2102.120.1000.175.02212aaBHhHEKN其水平向的分力kNEEoaax89.5955.17cos81.624)cos(离基础底面的距离:mey66.320.121020.1310310对基底形心轴的弯距为exMmKN52.217866.389.595在竖直方向的分力)sin(aayEE=624.81kNo88.1875.17sin作用点离基底形心轴的距离:mex60.15.022.4对基底形心轴的弯距:mkNMey.61.30060.188.1873.2.3台后填土表面为挂车荷载时由于ml83.50,在该长度范围内挂车荷载的轮重为KNG1200,换算的等代土层厚度为mh931.01783.5131200则土压力为70.597247.04.210931.020.1000.175.02212aaBHhHEKN其水平向的分力kNEEoaax04.5705.17cos70.597)cos(离基础底面的距离:mey59.3931.0210931.0310310对基底形心轴的弯距为exMmKN27.204959.304.570在竖直方向的分力)sin(aayEE=570.70kNo73.1795.17sin作用点离基底形心轴的距离:mex60.15.022.4对基底形心轴的弯距:mkNMey.57.28760.173.1793.2.4台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力在计算时,以基础前侧边缘垂线作为假想台背,土表面的倾斜度以溜坡坡度为1:1.5算得o69.33,则基础边缘至坡面的垂直距离为597.55.175.08.610'Hm,取为土的内摩擦角35o,主动土压力系数a为:)cos(/)cos(/)sin()sin(1)cos(cos)(cos22a18.069.33cos35cos69.68sin70sin135cos35cos2则主动土压力为:kNBHEaa87.13018.04.297.500.1721'2122'在水平方向的分力kNEEoaax21.10735cos87.130)cos(''作用点离基础底面的距离:mey99.197.531'对基底形心轴的弯距为mkNMex.34.21399.121.107'竖直方向的分力kNEEoaay06.7535sin87.130)sin(''作用点离基底形心轴的距离mex1.2'对基底形心轴的弯距为mkNMey.63.1571.206.75'3.3支座活载反力计算按下列情况进行计算支座反力:第一,桥上有汽车及人群荷载,台后无活载;第二,桥上有汽车及人群荷载,台后也有汽车荷载,而重车在台后填土上;第三,桥上有挂车荷载,台后无挂车。下面分别计算:3.3.1桥上有汽车及人群荷载,台后无活载3.3.1.1汽车及人群荷载反力在桥跨上的汽车荷载布置如下图所排列,反力影响线的纵距分别为:60.11h942.0244.1242h65.0244.8243h592.0248.9244h175.0248.19245h008.0248.23246h所以有,支座反力3.014008.0130175.070592.014065.0140942.01201201R=1176.59KN(以四行车队计算,需折减30%)人群荷载的支座反力KNR75.435.31255.0'1支座反力作用点离基底形心轴的距离:mex60.05.122.4对基底形心轴的弯距:mkNMR.2.73260.0)75.4359.1176(13.3.1.2汽车荷载制动力计算对于4车道的制动里按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重的20%计算,但不得小于一辆车的60%依上述规定分别为:一行车队总重的20%KNH1502.02005501一辆重车的60%KNH0.33006.55017因此,取一辆重车的30%计算。简支梁摆动支座应计算的制动力为:KNHH50.8233025.025.013.3.2桥上、台后均有汽车荷载,重车在台后3.3.2.1汽车及人群荷载反力由于支座作用点在基底形心轴的左侧,为了使在活载的作用下得到最大的顺时针向的力矩,因而将重车后轴贴近桥台的后侧边缘,使得在桥跨上的活载所产生的逆时针向的力矩为最小荷载布置如图所示,反力影响线的纵距分别为:629.0249.8242h463.0249.12243h所以有,支座反力3.014463.0130629.0701R=291.82KN(以四行车队计算,需折减30%)人群荷载的支座反力KNR75.435.31255.0'1支座反力作用点离基底形心轴的距离:mex60.05.122.4对基底形心轴的弯距:mkNMR.79.16760.0)75.4382.291(13.3.2.2汽车荷载制动力计算同上,取一辆重车的30%计算。简支梁摆动支座应计算的制动力为:KNHH50.8233025.025.013.3.3桥上有挂车荷载对于平板挂车,全桥均以通过一辆车计算,在验算时不需考虑人群荷载,其荷载布置如图所示,反力影响线的纵距分别为:80.11h95.0242.1242h783.0242.5243h733.0244.6244h所以有,支座反力300733.0783.095.011R=1039.80KN支座反力作用点离基底形心轴的距离:mex60.05.122.4对基底形心轴的弯距:mkNMR.88.62360.080.103913.4支座摩阻力计算摆动支座摩擦系数取05.0f,则支座摩阻力为:KNfPF8.43305.08676恒对基底的形心弯距为mKNMF.3.36875.88.433(方向按组合荷载组合需要来决定)在以后的附加设计中,以支座摩阻力作为控制设计。3.5荷载组合荷载组合共分为五种情况1、桥上有活载,后台无汽车荷载2、桥上有活载,后台也有汽车荷载93、桥上无活载,后台有汽车荷载4、桥上无挂车,后台有挂车5、桥上有挂车,后台无挂车荷载组合汇总表荷载组合水平力(KN)竖直力(KN)弯距(KN.m)一主要373.3518680.2-6001.29附加807.1518680.2-2313.99二主要488.6817831.79-4916.80附加922.4817831.79-1229.5三主要488.6817496.22-4749.01附加922.4817496.22-1061.71四462.8317488.07-4865.22五373.3518499.66-5892.97因此,可得第一种组合为最不利情况,应进行验算。四桩径、桩长的拟定本方案采用就地钻孔灌注钢筋混凝土桩,桩身为实心断面,钻孔灌注桩设计直径1.0m,以冲抓锤施工。另外,根据
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