沉井基础设计计算书.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流沉井基础设计计算书.精品文档.课程设计（学年论文）说明书课题名称： 沉井基础设计 学生学号： 专业班级： 学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间： 填写说明：1. 一、二、三项由指导教师在课程设计（学年论文）开始前填写并交由学生保管；2. 四、五两项由学生在完成课程设计后填写，并将此表与课程设计一同装订成册交给指导教师；3. 成绩评定由指导教师按评定标准评分。4. 此表格填写好后与正文一同装订成册。一、课程设计的任务或学年论文的基本要求：1、设计条件某公路桥桥墩基础拟采用沉井基础，有关设计条件和资料如下：1）上部构造为等跨等截面梁式桥，采用装配式预应力钢筋混凝土T形梁。标准跨径40.00m。下部构造为重力式墩及沉井基础，沉井内径d6.0m，沉井结构高度H10.5m，沉井高出地面500mm，地下水枯水期水位距地面4.5m，施工采用排水法一次浇筑一次下沉。井壁厚t300mm，外径D=6.6m，刃脚踏面宽度a150mm，底板厚度取为t1400mm；刃脚部分井壁厚度t2500mm，增厚处井壁高度为H11756mm，增厚处井壁外径D=7.0m。2）工程地质条件 根据工程场地岩土工程勘察报告， 最高水位地面下0.5m，枯水期水位地面下4.5m，各土层物理力学指标如下表所示。表1 各土层物理力学指标序号土层名称层底埋深（m）重度（kN/m3）粘聚力C（kPa）内摩擦角（度）单位摩阻力（kPa）极限承载力（kPa）1杂填土0.518.0162褐黄色粉质粘土2.518.82414.80244803灰色粉质粘土1.517.51321.78224804灰色粘土6.016.81010.70203603）材料：C25混凝土，采用热轧钢筋HRB335，抗拉强度设计值fy=300MPa。4）上部结构荷载上部结构恒载及墩身重15000kN，对沉井底面形心轴的力臂为0.5m；水平活荷载510kN，制动力75kN，对沉井底面形心轴的力臂为18.5m。2、设计说明书内容及要求1）确定沉井基础结构方案；2）沉井基础的验算；3）沉井在施工过程中的强度验算； 4）写出完整的计算书，字迹要工整美观，并用钢笔写或打印，插图可用铅笔画。设计计算应符合现行有关规范规定；5）每个学生完成2号图纸1张的基础施工图绘图工作量，内容有：沉井基础结构设计图。6）施工图应与计算书的内容相符合，构造合理，便于施工。7）施工图计算机或手绘完成，字宜用仿宋字体，线形、尺寸标注方法、图例等均应符合房屋建筑制图统一标准和建筑结构制图标准指导教师签字：                              教研室主任签字：      年    月     日                                    年    月     日二、进度安排： 发题 2013年5月20日（1）2013年5月20日-2013年5月21日 确定沉井基础结构方案（2）2013年5月22日-2013年5月25日 进行沉井基础承载力验算（3）2013年5月25日-2013年5月28日 沉井结构设计（4）2013年5月28日-2013年5月29日 书写设计计算说明书（5）2013年5月29日-2013年5月31日 绘制沉井基础施工图。三、应收集资料及主要参考文献：1华南理工大学、浙江大学、湖南大学编基础工程（第二版）北京：中国建筑工业出版社， 20082王荣霞、彭大中主编墩台与基础北京：人民交通出版社，20113王晓谋主编基础工程北京：人民交通出版社，20104宁贵霞、王丕祥主编桥梁基础工程北京：科学出版社，20115袁聚云、李晓培、楼晓明等编基础工程设计原理上海：同济大学出版社，20026美Bowles，JE著，童小东等译基础工程分析与设计（第5版）北京：中国建筑工业出版社，20047中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范（GB50010-2002）北京：中国建筑工业出版社，20028中华人民共和国行业标准公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）北京：人民交通出版社，2007 9中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）北京：中国建筑工业出版社，200210中华人民共和国行业标准建筑桩基础设计规范（JGJ94-2008）北京：中国建筑工业出版社，2008 11顾晓鲁、钱鸿缙等编地基与基础（第三版）北京：中国建筑工业出版社，200312周果行编著房屋结构毕业设计指南北京：中国建筑工业出版社，200413袁聚云等土木工程专业毕业设计指南（岩土工程分册）北京：中国水利水电出版社，1999；14、葛春晖钢筋混凝土沉井结构设计施工手册北京：中国建筑工业出版社，2004四、课程设计（学年论文）摘要（中文）：  沉井是一种井筒状的空腔结构物，是在预制好的井筒内挖土，依靠井筒自身自重或者借助外力克服井壁与地层的摩阻力逐步沉入地下至设计高程，然后经过混凝土封底，并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或者其他结构物的基础。沉井基础是桥梁墩台中常用的一种深基础形式。当河床地质，水文和施工条件适宜时，桥梁墩台可选用沉井基础。其类型较多，尤其是重型沉井、深水浮运钢筋混凝土沉井和钢沉井，在国内外得到了广泛的应用和发展。本设计报告就某桥梁墩台基础选择了沉井作为设计方案，确定沉井基础结构方案，确定持力层，并通过横向竖向荷载，地基承载力，施工过程中沉井结构强度，刃脚向内向外挠曲，井壁受拉等多项规定指标进行计算验算，确保沉井各项强度稳定性满足要求。  五、课程设计（学年论文）摘要（英文）：  Open caisson in one shaft, spiral cavity structures, is in the digging in preformed, depend on the weight of wellbore itself or with the aid of outside force to overcome the casing and the formation of friction gradually sink into the ground to the design elevation, and then through the concrete cover, and filling the hole, making it a bridge pier, or other structures of the foundation. Is open caisson foundation of bridge pier is commonly used in a form of deep foundation. When the river geological, hydrological and construction conditions is appropriate, bridge pier can choose open caisson foundation. Its type is more, especially heavy open caisson, the deepwater floating reinforced concrete and steel open caisson of open caisson, and has been widely used both at home and abroad and development. This design report in a bridge pier foundation chose as a design scheme of open caisson, the open caisson foundation construction scheme is determined, to determine the bearing layer, and through the transverse vertical load, the bearing capacity of foundation, construction of open caisson structure intensity, edge foot to flexure outside introversion, sidewall tension and so on many regulation index calculation and checking, ensure the intensity stability of open caisson meet the requirements. 六、成绩评定：指导教师评语：                              指导教师签字：                                    200 年   月   日项目评价项目评价调查论证 工作量、工作态度 实践能力 分析、解决问题能力 质量 创新 得分 七、答辩记录：            答辩意见及答辩成绩：    答辩小组教师（签字）：                200  年   月   日总评成绩：（教师评分×75%+答辩成绩×25%）   课程设计评审标准（指导教师用）评价内容具    体    要    求权重调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。0.1实践能力能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究工作。如装置安装、调试、操作。0.2分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。0.2工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。0.2质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。0.2创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。0.1沉井基础设计计算书课题名称： 沉井基础设计 学生学号：            专业班级：    交通土建02          学生姓名：               指导教师：                 课题工作时间:2013年5月20日 至2013年5月31日 一、方案比选 所设计桥墩为等跨等截面梁式桥。下部构造为重力式墩。由设计资料可知，上部结构的恒载较大，结构对基础的变位敏感，而基础的埋深较大，表层地基土的容许承载力不足，做扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难。采用沉井基础不仅使桥墩的整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大垂直荷载和水平荷载，对周围的地基土的扰动也较小，而且相对于其他的深基础也更经济，故经过比选后决定采用沉井基础。 二、持力层选择1、根据工程地质资料选择持力层； 由设计资料可知，沉井高度，又沉井高出地面，所以沉井埋深。根据工程地质资料持力层为灰色粘土层，沉井刃脚根部深入灰色粘土层。2、确定沉井基础的尺寸和埋深；沉井高度，又沉井高出地面，所以沉井埋深。沉井内径。底节沉井高度，外径，壁厚，刃脚踏面宽度；三、荷载计算1、上部结构荷载活载及墩身自重产生的竖向力，对沉井底面形心轴的力臂为0.5m；水平力为，对沉井底面形心轴的力臂为18.5m。2、沉井自重(伸入井壁的部分在计算井壁的自重时计算)：顶盖重 封底混凝土重： 井孔填粘土： 刃脚重： 井壁重：枯水位时沉井受的浮力: 则沉井自重 :四、沉井基础承载力计算根据上部结构荷载及地基条件，进行基底应力验算、横向抗力验算。1. 基底应力计算沉井自最高水位至井底的埋置深度为： 基础宽度：d=7.0m 底面积： 井底截面抵抗拒： 总竖向荷载： 总水平荷载: H=510+75=585KN 总弯矩: 基础计算宽度： 又 ， 故 2.基地应力验算因为沉井底部埋置于灰色粘土层，即灰色粘土层为持力层，由资料显示=360KPa,。故按非岩石地基考虑。 根据规范持力层在水位以下，粘土不透水，无论持力层以上土层是否透水，都取饱和重度，则 因荷载组合时考虑了其它可变荷载，承载力可提高25%，即基底土容许承载力为： 满足要求3. 土体横向抗力计算 最大水平压应力出现的位置大致为和处： 根据地质资料，取土体的平均重度与平均抗剪强度指标为： 平均重度 平均内摩擦角 平均粘聚力 修正系数 （上部结构静定），（因） 代入数据求得土体极限横向抗力为： 时， 时， 均满足要求，因此计算时可以考虑沉井侧面土的弹性抗力。五、沉井施工过程及强度验算（一）沉井自重下沉验算 1、 沉井只考虑刃脚、井壁自重： 刃脚： 刃脚截面面积： 形心至井壁外侧的距离为： 刃脚体积： 刃脚自重： 井壁： 井壁下沉时分为两节第一节4m、第二节3m、第三节3.5m。 井壁自重： 2、验算下沉条件： 土与井壁间平均单位面积摩阻力： 最不利时， 沉井井壁所受总摩阻力： 排水下沉时： 满足要求（二）刃脚受力验算 1. 刃脚像外挠曲 ：按公桥基规建议定为刃脚下沉到中途，刃脚切入土中0.4m。 刃脚悬臂作用的分配系数为： 取。1） 计算各个力值： 土压力和水压力的计算：根据施工情况，并从安全考虑，作用在刃脚外侧的土压力为： 净水压力的70%计算： 取用 距刃脚底部的力臂： 刃脚摩阻力为： 故采用刃脚摩阻力为。 刃脚的反力计算： 单位宽沉井自重为： 形心至井壁外侧的距离： 刃脚踏面的反力： 刃脚斜面横向力： 式中取为土的内摩擦角， 即 井壁自重的作用点至刃脚根部中心轴距为 刃脚踏面下反力合力： 刃脚斜面上反力合力 的作用点距离井壁外侧为 2）各力对刃脚根部截面中心的弯矩计算： 刃脚斜面水平反力引起的弯矩： 水平土压力引起的弯矩： 反力R引起的弯矩： 刃脚侧面摩阻力引起的弯矩: 刃脚自重引起的弯矩: 总弯矩 3）刃脚根部处的应力验算：式中：由于水平剪力很小，验算时未考虑。压应力小于按受力条件不需设钢筋，可按构造要求配筋,配的钢筋。2、 刃脚向内扰曲 计算刃脚向内扰曲时，最不利情况是沉井下沉到设计高程，刃脚下的土已被挖空。 1）计算各个力值： 土压力和水压力的计算： 按最高水位计算单位宽度上的水、土压力为: 土压力和水压力的合力: p对刃脚根部形心轴的弯矩为: 刃脚摩阻力产生的弯矩 采用刃脚摩阻力为。 刃脚侧面摩阻力引起的弯矩: 刃脚自重产生的弯矩： 总弯矩： 2）刃脚根部截面应力验算：弯曲应力验算： 剪应力验算： 刃脚外侧也可按构造要求配筋,配的钢筋。 3、沉井井壁竖向拉力验算： 井壁受拉面积为： 混凝土所收的拉应力为： 井壁内可按构造要求配筋,配的钢筋。 4、沉井井壁横向受力验算考虑最高水位、单位宽度井壁上的水压力：单位宽度上的土压力： 刃脚及刃脚根部以上井壁范围的外力 圆形沉井所受的力 无内隔墙的圆形沉井只受轴力，弯矩和剪力均为零。 按纯混凝土的验算应力： 只需按构造要求配筋,配的钢筋。