西南交大基础工程课程设计16号桥墩（DOC40页）gxnb.docx

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1、桥梁基础础工程课课程设计计目录第一章概述2第一节工程概况和设计任务2第二节工程地质和水文地质资料7第三节设计依据8第二章方案设计9第一节地基持力层的选择9第二节荷载计算9第三节基础类型的比选16第四节基础尺寸的拟定17第三章技术设计19第一节桩基础的平面分析19第二节横向荷载下单桩的内力和位移计算23第三节桩身截面配筋26第三节单桩轴向承载力检算28第四节墩台顶的水平位移检算29第五节群桩基础的承载力和位移检算30第六节单桩基底最大竖向应力及侧面土抗力检算30第四章初步组织施工设计32第一节基础的施工工艺流程32第二节主要施工机具35第三节主要工程数量和材料用量36第四节保证施工质量的措施37

2、第一章 概述第一节工工程概况况和设计计任务1 工程程名称某I级铁铁路干线线上的特特大桥（单单线）。2 桥跨跨及附属属结构桥跨由338孔332m后后张法预预应力混混凝土梁梁【图号号：专桥桥（011）20051】组组成，该该梁全长长32.6m，梁梁高2.65mm，跨中中腹板厚厚度0.18mm，下翼翼缘梁端端宽0.88mm，上翼翼缘宽11.922m，为为分片式式T梁，两两片梁腹腹板中心心距为22.0mm，桥梁梁跨中纵纵断面示示意如图图11所所示。每每孔梁的的理论重重量为222766 kNN，梁上上设双侧侧人行道道，其重重量与线线路上部部建筑重重量为335.55kN/m。梁梁缝100cm，桥桥墩支承承

3、垫石顶顶面高程程11778.112m，轨轨底高程程11881.225m，全桥总总布置见见图12。 图111桥梁梁跨中纵纵断面示示意图图122全桥桥总布置置图3 支座座及墩台台桥墩采用用圆端形形桥墩【图号：叁桥（2005）4203】和空心桥墩【图号：叁桥（2005）4205】2种，其中1#6#、33#37#采用圆端形桥墩，7#32#采用空心桥墩。圆端形桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，圆端形桥墩构造图见图13。空心桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，空心桥墩构造图见图14。桥梁支座座采用SSQMZZ型铸

4、钢钢支座【图号：通桥（2006）8057】，支座铰中心至支承垫石顶面的距离为40cm。4 本人人承担的的基础设设计任务务本人承担担16号桥桥墩基础础的设计计与检算算，桥墩墩为空心心桥墩，地地面高程程为11130.19mm。图133圆端端形桥墩墩构造图图图144空心心桥墩构构造图第二节工工程地质质和水文文地质资资料1 工程程地质本段线路路通过构构造剥蚀蚀低中山山区、河河谷阶地地、河流流峡谷区区等地貌貌单元，大大部分穿穿行山前前缓坡，地地形起伏伏大，海海拔在11000015500mm，地形形起伏大大，相对对高差11002000m，山山顶覆盖盖新黄土土或风积积砂，沟谷谷发育。根据岩土土工程勘勘察报告

5、告，大桥桥地层自自上而下下依次为为新黄土土、白垩垩系泥岩岩夹砂岩岩，河谷谷处主要要为冲积积砂及砾砾石土，各各桥位的的地层分分布详见见钻孔柱柱状图（图图15为22号桥桥墩所在在图）。各各地层的的主要物物理、力力学参数数见表111。场地地勘察未未发现滑滑坡、岩岩溶、断断层、破破碎带等等不良地地质现象象。表111地层层的主要要物理、力力学参数数注：WW4泥岩岩为全风风化泥岩岩，相关关的参数数按照黏黏性土取取值，WW3泥岩岩和W33砂岩为为强风化化泥岩和和强风化化砂岩，相相关的参参数按照照碎石土土取值，W2泥岩和W2砂岩为微风化泥岩和微风化砂岩。新黄土土不需要要考虑湿湿陷性。2 水文文地质本区蒸发发量

6、远大大于降水水量，为为贫水地地区，地地下水量量一般不不大且埋埋藏较深深，局部部地段有有泉水出出露。按按其赋存存条件可可分基岩岩裂隙水水、第四四系孔隙隙潜水。地地下水主主要靠大大气降水水补给，局局部受地地表水补补给。其其排泄路路径主要要为蒸发发。地下下水及地地表水对对普通混混凝土不不具侵蚀蚀性。地表河流流为常年年流水，设设计频率率水位111222.600m，设设计流速速1.88m/ss，常水水位11121.50mm，流速速1.22m/ss，一般般冲刷线线11119.550m，局局部冲刷刷线11118.30mm。该桥所在在地区的的基本风风压为8800PPa。第三节设设计依据据（1）铁铁路桥涵涵地基

7、和和基础设设计规范范（TBB100002.5-220055）（2）铁铁路桥涵涵设计基基本规范范（TBB100002.1-220055）（3）铁铁路桥涵涵钢筋混混凝土和和预应力力混凝土土结构设设计规范范（TBB100002.3-220055）（4）铁铁道第三三勘察设设计院编编铁路路工程设设计技术术手册桥涵地地基和基基础（5）西西南交通通大学岩岩土工程程系编桥梁基基础工程程（6）桥桥梁基础础工程课课程设计计指导书书第二章 方案设计计第一节地地基持力力层的选选择一 地基基持力层层的确定定由16号号桥墩钻钻孔柱状状图知，地地面以下下土层依依次为新新黄土、WW3泥岩岩、W33砂岩、WW3泥岩岩、W22泥

8、岩。本本桥墩高高度为447.553米，对对地基压压力大，则则地基容容许承载载力也应应达到比比较大的的数值，排排除用新新黄土与与W2泥岩作作为持力力层的方方案。WW3砂岩岩基本承承载力为为6000kPaa，W33泥岩基基本承载载力为4400kkPa，选选择基本本承载力力达的WW3泥岩岩作为持持力层。第二节荷荷载计算算一 桥墩墩及承台台尺寸墩身高H=1178.12-1130.19-0.4-2=47.53m,基础底部部标高取取至地表表11330.119m，承承台底部部标高111288.199m。桥墩底面面尺寸l=6.4+247.5345=8.512mb=3.6+247.5345=5.712m.8.5

9、12+22tan45=12.512m，5.712+22tan45=9.712m ,根据据桥墩底底面尺寸寸和刚性性角要求求取承台台尺寸为为1282。二 主力力计算1 恒载载（1）由由桥跨传传来的恒恒载压力力等跨梁的的桥墩，桥桥跨通过过桥墩传传至基底底的恒载载压力为为单孔梁梁重及左左右孔梁梁跨中间间的梁上上线路设设备、人人行道的的重量，即即NI=2276+35.532.6+0.1=3436.85KN,（2）顶顶帽重量量顶帽体积积V2=120.352=1.4m3顶帽重量量N2=钢筋混凝土V2=251.4=35KN（3）墩墩身重量量墩身体积积V3-1=2.83.63.5+1.823.5=70.89m3

10、 S1=2.83.6+1.82=20.259m2 S2=2.81.556+0.778*0.778=6.258m2 S2=2.82.578+1.2892=12.348m2 S2=2.84.379+2.192=27.329m2 S2=2.85.712+2.8562=41.619m2 S2=2.82.578+1.2892=12.348m2墩身重量量N3=混凝土V3=14938.04KN（4）承承台重量量承台体积积V4=1282=192m3承台重量量N4=混凝土V4=23192=4416KN（5）承承台上覆覆土体重重量因为承台台顶部在在局部冲冲刷线上上，所以以覆土重重量不用用考虑。N恒=N1+N2+N

11、3+N4=22825.89kN2活载（1）列列车竖向向静活载载单孔重重载图3-11 单孔孔重载加加载图示示根据M=0.可可得支点点反力R1为为R1=1/329225.2(25.2/2-0.35)+2205(32.7-0.35-3)=1896.42KN作用在基基底上的的竖向活活载为N活I=RI=1896.42KN令基底横横桥方向向中心轴轴为x-x轴，顺桥桥方向中中心轴的的y-y轴，则则R1对基底底x-x的力矩矩M活I为 M活I=0.351896.42=663.61KNm单孔轻轻载图3-22 单孔孔轻载加加载图示示支点反力力R2为R2=1/329225.2(25.2/2-0.35+7.5)+220

12、5(3-0.35)=1521.98KN作用在基基底上的的竖向活活载为N活2=R2=1521.98KNR2对基底x-x的的力矩M活2为为 M活2=0.351521.98=532.69KNm双孔重重载图3-33 双孔孔重载加加载图示示根据G1/L1=G2/L2确定定最不利利荷载位位置x，本本桥梁为为等跨梁梁，故G1=G2，G1和G2分别为左左右两跨跨上的活活载重量量，G1=2205+92（32.35-7.5-x）=3386.2-92xG2=9230-(32.35-7.5-x)+8032.7-30-(32.35-7.5-x)=2677.8+12x由G1=G2得x=6.81m。则则支点反反力R3、R4

13、为R3=1/3292(32.35-7.5-6.81)32.35-1/2(32.35-7.5-6.81) +2205（3+6.81）=1547.23R4=1/329211.96(20.74-0.35+11.96/2)+8020.74(20.74/2-0.35)=1426.72KN作用在基基底上的的竖向活活载为N活3=R3+R4=1547.23+1426.72=2973.51KN M活3=0.35(1521.98-1426.72)=42.33KNm双孔空空车荷载载图3-44 双孔孔轻载加加载图示示支点反力力R5=R6=1/232.710=163.5kN作用在基基底上的的竖向活活载为N活4=R5=R

14、6=163.52=327KNR5、R6对基底的的力矩M活4=0。（2）离离心力直线桥离离心力为为0。（3）横横向摇摆摆力横向摇摆摆力取为为100kN，作为为一个集集中荷载载取最不不利位置置，以水水平方向向垂直线线路中心心线作用用于钢轨轨顶面。（4）活活载土压压力桥墩两侧侧土体已已受扰动动，活载载土压力力为0。三附加力力计算（1） 制动力（或或牵引力力）单孔重重载与单单孔轻载载的制动动力（或或牵引力力）H1=10%2205+92(32.7-7.5)=341.84 kNH1对基基底x-x轴的的力矩：MH1=341.84(47.53+0.4+2)=17068.07kN.m双孔重重载的制制动力（或或牵

15、引力力）左孔梁为为固定支支座传递递的制动动力（或或牵引力力）H2-1=10%2205+92(32.35-7.5-6.81)100%=275.97KN右孔梁为为滑动支支座传递递的制动动力（或或牵引力力）H2-2=10%8032.7-(30-18.04)+9230-(32.35-7.5-6.81)50%=137.98KN传到桥墩墩的制动动力（或或牵引力力）H2=275.97+137.98=413.95KN341.84KN故双孔重重载时采采用的制制动力（或或牵引力力）为H2=341.84KNH2对基基底x-x轴的的力矩：MH2=341.84(47.53+2+0.4)=17068.07kN.m（2）纵

16、纵向风力力风荷载载强度W=K11K2K3W0=0.881.3371.228000=1.0522kPaa其中K1根据据长边迎迎风的圆圆端形截截面lb11118.330(局局部冲刷刷线),打入桩适适用于稍稍松至中中密的沙沙类土、粉粉土和流流塑、软软塑的粘粘性土；震动下下沉桩适适用于沙沙类土、粉粉土、粘粘性土和和碎石类类土；桩桩尖爆扩扩桩硬塑塑粘性土土以及中中密，密密实的沙沙类土、粉粉土；钻钻孔灌注注桩可用用于各类类土层，岩岩层；挖挖孔灌注注桩可用用于无地地下水或或少量地地下水的的土层。根根据地质质条件，这这里选用用钻孔灌灌注桩，选选用摩擦擦桩。第四节基基础尺寸寸的拟定定一承台尺尺寸确定定墩身底面面

17、尺寸：8.5125.712承台平面面尺寸：128承台厚度度：承台台采用CC30混凝凝土，厚厚度定为为2m。承台底面面标高：11778.112-00.4-47.53-2=111288.199m，二桩长和和桩径钻孔灌注注桩的设设计桩径径一般采采用0.8m、1.00m、1.225m、1.55m，不不宜小于于0.88m.这里初步步拟定桩桩径为11.5mm。桩长范围围为11.8-2.43=9.37ml100d，所所以=0+k22(4d-3)+k22(6d)，W3泥岩参参数按碎碎石取，物物理状态态为中密密，所以以地基允允许承载载力深度度修正系系数k2取5，k2=1/2k2=2.5,。2=(15.511.6

18、+202.3+226.1+207)/27=18.52kN/m3=400+518.52(41.5-3)+2.518.5261.5=1094.5kPaP=0.54.87(6011.6+1002.3+1206.1+1007)+0.61.771094.5=6901.588kN作用于承承台底面面的最大大竖向荷荷载 N=N恒+N活=22825.89+2973.51=25799.4kN桩数n=N/P=1.225799.4/6901.588=4.49，取取n=66.钻孔灌注注摩擦桩桩的中心心距不应应小于22.5倍倍成孔直直径，22.5dd=3.875mm,取4m各类类桩的承承台板边边缘至最最外一排排桩的净净距

19、当桩桩径d2.55m，所所以应按按弹性桩桩设计。二单桩刚刚度系数数计算钻孔灌注注桩=0.5，桩桩在地面面以上长长度l0=0m；桩在在地面以下下长度ll=277m；内摩摩擦角取所穿穿越土层层平均值值=(2311.6+422.3+456.1+427)/27=34.51。d0=d+2ltan(/4)=9.69m4m。故A0=4d02=12.57m2C0=mmh=6000027=16200001=1l0+lEA+1C0A0=3.48106al0=0，al=0.42432=11.194查表得YQ=1.064,YM=0.985,M=1.4842=3EIYQ=0.41436.41061.064=4.8310

20、5,3=2EIYM=0.41426.41060.985=1.08106,4=EIYM=0.4146.41061.484=3.93106,三群桩刚刚度系数数计算B0=B+1=12+1=13,h=2,Ch=150002=30000bb=n1=63.48106=2.088107aa=n2+=64.83105=2.898106a=-n3=-61.08106=-6.48106=n4+n1x2=63.93106+43.4810642=2.463108aa=aa+B0Chh2=3.229106a=a+B0Chh26=-6.22106=+B0Chh312=2.47108四桩顶位位移及次次内力计计算1 荷载载组

21、合为为纵向主主+附，双双孔重载载水平力H=341.84+373.55=715.39kN竖向力N=22825.89+2973.51=25799.4kN对承台xx-x轴轴力矩M=26710.38+42.33=26752.71kNm（1）计计算承台台位移承台竖竖向位移移 b0=Nbb=25799.42.088107=1.2410-3m承台水水平位移移a=H-aMaa-2a=2.47108715.39+6.2210626752.713.291062.47108-(6.22106)2=4.4310-4m承台转转角=aaM-aHaa-2a=3.2910626752.71-6.22106715.393.29

22、1062.47108-(6.22106)2=1.1910-4（2）计计算桩顶顶位移及及内力桩顶竖竖向位移移b1i=b0+x1i=1.2410-3+41.1910-4=1.7210-3mb2i=b0+x2i=1.2410-3-41.1910-4=7.6410-4m桩顶水水平位移移ai=a=4.4310-4m桩顶转转角i=-=-1.1910-4,桩顶处处轴向力力N1i=Nn+x1i1=25799.46+41.1910-43.48106=5956.38kN,N2i=Nn=25799.46=4299.9kNN3i=Nn+x3i1=25799.46-41.1910-43.48106=2643.42kN,

23、桩顶处处横向力力Qi=a2-3=4.4310-44.83105-1.1910-41.08106=85.45kN,桩顶处处力矩Mi=4-a3=1.1910-43.93106-4.4310-41.08106=-10.77kNm2 荷载载组合为为纵向主主+附，单单孔重载载水平力H=341.84+373.55=715.39kN竖向力N=22825.89+1896.42=24722.31kN对承台xx-x轴轴力矩M=17068.07+9642.31+663.75=27374.13kNm（1）计计算承台台位移承台竖竖向位移移 b0=Nbb=24722.312.088107=1.1810-3m承台水水平位移

24、移a=H-aMaa-2a=2.47108715.39+6.2210627374.133.291062.47108-(6.22106)2=4.4810-4m承台转转角=aaM-aHaa-2a=3.2910626752.71+6.22106715.393.291062.47108-(6.22106)2=1.1910-4（2）计计算桩顶顶位移及及内力桩顶竖竖向位移移b1i=b0+x1i=1.1810-3+41.1910-4=1.6610-3mb2i=b0+x2i=1.1810-3-41.1910-4=7.0410-4m桩顶水水平位移移ai=a=4.4810-4m桩顶转转角i=-=-1.1910-4,

25、桩顶处处轴向力力N1i=Nn+x1i1=24722.316+41.1910-43.48106=5776.87kN,N2i=Nn=24722.316=4120.385kNN3i=Nn+x3i1=24722.316+41.1910-43.48106=2463.91kN,桩顶处处横向力力Qi=a2-3=4.4810-44.83105-1.1910-41.08106=87.86kN,桩顶处处力矩Mi= a3-4=4.4810-41.08106-1.1910-43.93106=16.17kNm第二节横横向荷载载下单桩桩的内力力和位移移计算计算采用用的荷载载组合为为常水位位时，纵纵向主+附，单单孔重载载产

26、生的的单桩内内力及位位移。水平力Q0=Qi=87.86kN对承台xx-x轴轴的力矩矩M0=Mi+Qil0=16.17+144.040=16.17kNml=0.41427=11.192.5,故可用用简洁算算法。1 任意意深度yy处桩身身横向位位移Xy=Q03EIAx+M02EIBx=1.93510-4Ax+1.4710-5BxX0=1.93510-42.441+1.4710-51.621=4.96210-4m2任意深深度y处桩身身转角y=Q02EIA+M0EIB=8.0110-5A+6.1010-6B0=8.0110-5(-1.621)+6.1010-6(-1.751)=-1.40510-43任

27、意深深度y处桩身身截面上上的弯矩矩 My=Q0AM+M0BM=212.22AM+16.17BM4任意深深度y处桩身身截面上上的剪力力 Qy=Q0AQ+M0BQ=87.86AQ+6.69BQ5任意深深度y处桩侧侧土的横横向压应应力xy=Q0b0A+2M0b0B=6.98A+0.532B6 My和xy列列表计算算如下ayyAmBmMyABxy000116.1170000.10.244154460.1137.33920.22280.14451.66685880.20.488309920.19970.999857.99450.42240.25583.099677760.30.722463380.299

28、0.999477.66167780.58880.34424.288618840.40.966618840.37770.988695.99505560.72210.45.24453880.51.200772290.45580.9775112.962250.82250.43355.98899220.61.444927750.52290.9559127.771140.90020.4556.53353660.71.699082210.59920.9338140.801170.95520.44476.888276640.81.933236670.64460.9113151.857730.97790.43

29、37.06621880.92.177391130.68890.8884160.513390.98840.47.088112212.411545590.72230.8551167.195570.9770.36616.966265521.12.655700050.74470.8114171.690070.9440.31156.72287881.22.899855510.76620.7774174.227720.89950.26636.388701161.33.144009970.76680.7332174.821140.83380.20085.955989961.43.388164430.7665

30、0.6887173.457710.77720.15515.466889921.53.622318880.75550.6441170.591110.69990.09944.922902281.63.866473340.73370.5994166.011110.62210.03394.355532281.74.10062880.71140.5446160.353390.544-0.00143.766175521.84.344782260.68850.4999153.439950.4557-0.00643.155581121.94.588937720.65510.4552145.464410.377

31、5-0.1112.555898824.833091180.61140.4007136.884430.2994-0.11511.977178882.25.31140110.53320.322118.075540.1442-0.22190.877465522.45.799710010.44430.244397.99427770.0008-0.2265-0.00851142.66.288019930.35550.177578.1167885-0.1104-0.229-0.8880222.86.766328850.2770.12259.223988-0.1193-0.2295-1.550400837.

32、244637770.19930.077642.1187338-0.2262-0.2284-1.99798853.58.455410060.05510.011411.004966-0.3367-0.1199-2.666755349.66618336000-0.4432-0.0059-2.7796555故Mmaax=1744.82214kkN.mm，y=33.144m；max=7.08112kPa，y=2.18mm。第三节桩桩身截面面配筋由单桩的的内力计计算得知知：Mmmax=3788.655 kNm,Nmiin=24663.991kNN,Nmmax=59556.338kNN一 计算算偏心距距初始

33、偏心心距：e0=MNmin=378.652463.91=0.154偏心距放放大系数数=11-KN2EhIh/lc2其中，影影响系数数=0.10.2+e0/h+0.6=0.10.2+0.108/1.5+0.6=0.93计算长度度：lc=0.5(l0+4/)=0.5(0+4/0.93)=2.151m主力+附附加力，所所以K=0.66。=11-0.62463.910.9328106/2.1512=1.0008，e=e0=1.00080.154=0.154,二 基础础配筋根据灌注注桩构造造要求，桥桥梁桩基基主筋宜宜采用光光圆钢筋筋，主筋筋直径不不宜小于于16mmm，净净距不宜宜小于1120mmm，且且任一情情况下不不得小于于80mmm，主主筋净保保护层不不应小于于60mmm。在在满足最最小间距距的情况况下，尽尽可能采采用单筋筋、小直直径的钢钢筋，以以提高桩桩的抗裂裂性，所所以主筋筋采用II级钢筋筋。桩身身混凝土土为C225，根根据桥桥规规规定，取取min=0.5%,则As,min=minAc=0.5%15002/4=8835.7mm2,选用20024的级钢筋筋，