桥梁桩基础课程设计

1桥梁基础工程课程设计任务书题目:某公路桥梁桩基础设计1.课程设计教学条件要求本设计对象为某公路桥梁，该桥梁的上部结构设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础与地基的设计与检算。要求同学选择（或由任课教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作。2.课程设计任务2.1工程概况某公路桥梁设计采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如图1所示。该桥梁上部结构为25米钢筋混凝土装配式T梁桥。桥面宽7米，两边各0.5米人行道。该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径d（即钻头直径，精确至0.1m）自选，桩底沉渣厚度控制为t=(0.2~0.4)d。在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m。2.2工程地质和水文地质地质资料：标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重=18.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=21%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重=19.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。2.3设计荷载（1）一跨上部结构自重G1=2000×(L/20)1.2kN（取整），其中L为跨径；（2）盖梁自重G2=350kN；（3）局部冲刷线以上桩重应分别考虑最低水位及常水位；汽车荷载应考虑最不利荷载组合（双孔和单孔布载）；人群荷载尚应考虑最不利情况；荷载布载长度为梁长（L-0.1）m。（4）设计汽车荷载为公路—Ⅱ级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m，单孔活载时纵向偏心距为b=0.30m，并应考虑冲击力。行人荷载为3.5kPa。（5）水平荷载单桩所受水平力如图4所示。其中：HT（制动力）=4.5kN；W1(风力)=5kN；W2(风力)=8kN图22.4材料桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量Eh=2.85×104MPa，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。W29.00mW1HT14.70m14.05m局部冲刷线35.50m22.5具体任务要求如下：（1）确定桩的长度，进行单桩承载力验算。具体计算时按如下不同标准跨径分组进行，同组人员的设计桩径、桩长不得全部相同。跨径(m)132025303540编组1~89~1617~2425~3233~4041~50（2）桩身强度计算；求出桩身弯矩图，确定桩身最大弯矩值及其相应截面和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度；（3）计算主筋长度，螺旋钢筋长度，钢筋总用量；（4）初步决定修筑基础的施工方案（5）绘出桩的钢筋布置图。将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。3.课程设计报告书主要内容课程设计计算说明书通常应包含下述内容：（1）工程概况和设计任务。包括：工程名称，场地位置，上部结构的类型、尺寸，本人承担的课程设计任务；（2）地质勘察资料；（3）设计荷载；（4）方案设计。包括：基础选型，尺寸拟定，地基持力层的选取。需要阐明自己的思路和考虑的因素并列出必要的说明；（5）技术设计的过程。包括：计算项目，计算过程和计算结果，方案调整的理由和结果。需要阐明参数选取的理由、考虑的因素并列出必要的说明；（6）由设计结果形成的施工图，该图用CAD制作完成；（7）施工方案（初步）。包括：基础施工方式，主要施工机具。4.课程设计要求（1）学生按时到课程设计指定地点签到，遵守课程设计纪律。（2）学生独立完成课程设计任务。指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。（3）学生按时提交课程设计成果和打印的课程设计报告书。5．课程设计参考资料［1］凌志平.易经武,《基础工程》（第二版）.人民交通出版社，1997.10［2］周景星等,《基础工程》.清华大学出版社，1996［3］《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）,人民交通出版社,2004［4］《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）,人民交通出版社,1985撰写者：王晓琴指导教师：王晓琴课程设计评分表评分标准：1.学生是否严格遵守课程设计纪律，按照规定时间完成设计任务(占30%)2.课程设计报告书质量：(占40%)(1)是否采用了良好的设计方法，独立完成课程设计。(2)课程设计各分段的任务是否按时完成及完成的质量。(3)是否完成课程设计任务书指定的全部要求。3.课程设计报告书的撰写规范(占30%)课程设计报告书的撰写规范要求与毕业设计（论文）的要求相同。3教师评分：1.学生出勤得分：_________2.内容质量得分：_________3.撰写规范得分：_________最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）：_________教师评语：签字：日期：年月日基础工程课程设计报告书一设计资料1地质资料20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重=19.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。常水位标高为44.50m，一般冲刷线标高为39.50m，最大冲刷线标高为35.50m2桩、墩尺寸与材料该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径d=1.2m，桩底沉渣厚度控制为t=0.3d。在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m。桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量Eh=2.85×104MPa，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。3荷载情况桥墩为单排双柱式，桥面宽7米，两边各0.5米人行道，上部为35-0.1=34.9m预应力钢筋混凝土梁（1）一跨上部结构自重G1=2000×(L/20)1.2=3914kN，自重反力kNGN1957211，其中L=35m。（2）盖梁自重反力kNGN175222；系梁自重反力kNN2825×3.3×1×1×1×7.0×213）（）（（3）一根墩柱自重反力N4低水位：kNN05.2235.1×41××10-258.3×41××25224π）（π常水位：kNN56.1958.6×41××10-254.8×41××25224π）（π(4)桩每延米重N5（考虑浮力）47.171×41.5××10-25q2π）（kN/m拟定桩基础采用旋转钻孔灌注桩基础,为摩擦桩。（5）设计汽车荷载为公路—Ⅱ级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m，单孔活载时纵向偏心距为b=0.30m，并应考虑冲击力。行人荷载为3.5kPa。4活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力（1）、公路二级：qk=7.875kN/m,Pk=(29.9×4+180)×0.75=224.7kNⅠ、单孔布荷载R1q=224.7+7.875×30×0.5=342.83kNⅢ、双孔布载R2q=342.83×2=685.66kN（2）、人群荷载qr=3.5×0.5=1.75kN/m2Ⅰ、单孔布荷载R1r=1.75×29.9×0.5=26.16kNⅢ、双孔布载R2r=26.16×2=52.32kN2、柱反力横向分布系数Ф的计算柱反力横向分布影响线见图5。(1)、公路二级双孔布载Ф汽车道：μ=0.3车辆：μ=0.3Ф汽=25.1078.0418.0767.0167.1×21）（（2）、人群荷载Ф人Ф人=1.33两跨汽车荷载反力N5=557.10×2=1114.20kN（已计入冲击系数的影响）；一跨汽车荷载反力N6=5（1+μ）Ф汽R1q=（1+0.3）×1.25×342.83=557.10kN（已计入冲击系数的影响）；车辆荷载反力已按偏心压力原理考虑横向分布的分配影响。两跨人群荷载反力N7=34.79×2=69.58kN；一跨人群荷载反力N8=Ф人R1r=1.33×26.16=34.79kN。（3）单桩所受水平力如图所示。其中：HT（制动力）=2.5kN；W1(风力)=3.7kN；W2(水压力)=5.8kN图2计算[P]时取以下数据：桩的设计桩径为1.2m，成孔直径为1.3m桩周长mU08.43.1,2213.142.1mA，7.0，8.00mml5.15205.351501，mhl5.152，702，)(/91025.195.182扣除浮力mkN。734.0613.0227.0613.021.0w-ww-wIpLpL1234.0163.0227.0163.0178.0273.011101PPwGewS；598.011202PPwGewS桩底为硬塑性亚粘土73.0010ee查表得5.22kkPa4200W29.00mW1HT14.70m14.05m局部冲刷线35.50m6hhhP48.84.2550338.4098.1423095.242013.18.07.0705.15505.1508.421解得：h=22.03m取整h=22.5m桩底标高为13m在20m以下满足低级二层土要求即kNNPh4.27485.2248.84.2550662.2803338.4095.228.142桩的轴向承载力满足。2、桩的内力计算（1）确定桩的计算宽度mdKb98.112.19.011（2）计算桩—土变形系数19436192.1049087.01085.267.067.047IEEIh43.0194361998.115000551EImb其中m=15000桩的换算深度mhh5.268.95.2243.0所以按弹性桩计算（一）（3）计算墩柱顶外力iP、iQ、iM及最大冲刷线处桩身弯矩0M，水平力0Q，及轴向力0P墩帽顶的外力（按一跨活载计算）kNMkNQkNNNPiii1.292905.1457.145.47.2005.955.41970669130161换算到最大冲刷线处kNMkNQkNP34.53295.355.44805.145.355.44543.18.95.47.2005.17855.4365.24615.355.4496.166.135125.281751970000（4）桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算由0zQ得：08.135.1734.53243.000QMCQ由68.908.13hCQ及查表得343.0maxMz故8.043.0343.0maxz由343.0maxMz及68.9h查表得008.1MKmkNMKMM56.53634.532008.10max（5）桩的最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算7xxzxBzbMAzbQ10210无量纲系数mmxxBABA查表得zzzhh2mAmBmAQ0mBM0zM0.230.14.00.09960.999744.23514.15518.380.470.24.00.196960.998068.41513.34521.750.930.44.00.377390.9861716.11513.34529.451.630.74.00.592280.9381725.29511.15536.442.331.04.00.723050.8508930.87437.19468.063.491.54.00.754660.6408132.22329.18361.404.652.04.00.614130.4065828.24209.12237.365.582.44.00.443340.2426218.93124.81143.746.983.04.00.193050.075958.2439.0647.309.34.04.00.000050.000090.010.050.06最大冲刷线zzzxAxBxAzQb01xB