桥梁基础课程设计解读11558.pdf

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1、 一、课程设计（论文）的内容 在学习桥梁基础工程等课程的基础上，根据给定基本资料（地质及水文资料，荷载）进行桥梁群桩基础的设计，初步掌握桥梁桩基础的设计与计算方法。二、课程设计（论文）的要求与数据（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

2、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。承台平面图如图 2 所示。纵桥向断面 横桥向断面 图 1 桩基剖面图（单位：m）图 2 单位：m 2 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=40746kN 358.60HkN(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=46788.00kN 3 承台用 C20

3、混凝土，尺寸为 9.85.62.0m，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）主要设计依据规范 1 公路桥涵地基及基础设计规范（JTG D63-2007）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.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 2.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

4、强度校核 3 按地基土的支承力确定和验算单桩轴向承载力 4承台验算 验算项目：承台冲切承载力验算 四、课程设计（论文）进程安排 序号 设计（论文）各阶段内容 地点 起止日期 1 布置任务，设计内容讲解，查阅资料 2012.12.10 2 完成单桩桩顶荷载分配计算（群桩到单桩）2012.12.10-2012.6.11 3 完成单桩设计 2012.12.12 4 完成桩基相关检算内容 2012.12.13 5 总结，撰写设计说明书 2012.12.14 五、应收集的资料及主要参考文献 1 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

5、 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,2007 4 江祖铭等主编.墩台与基础.北京:民交通出版社,1994 发出任务书日期：2012 年 12 月 10日 指导教师签名：吉小明 计划完成日期：2012 年 12 月 14 日 基层教学单位责任人签章：设计计算 1.承台底面中心的荷载计算：1.1 永久作用加一孔可变作用：NNk 42392.410-259.86.5240746）（NHk 60.358 4617.32 358.605334.5 kMN m 1.

6、2 永久作用加二孔可变作用 NNk 48434.410-259.86.5200.46788）（2.1桩的计算宽度1b 由于md0.1，查表取得)1(1dkkbf，已知mdhmL6.6)12.1(3)1(3;21 mhmL36.36.66.06.0211 查表可得9.0fk，由 n=2 可得6.02b，故取11226.0)1(hLbbk 802.06.626.0)6.01(6.06.0)1(1122hLbbk 所以mdkkbf59.1)2.11(802.09.0)1(1 3.2桩-土变形系数 先拟定桩身混凝土强度为 C30，经查表可得27/100.3mkNEc 2727/104.2/100.38

7、.08.0mkNmkNEEc 444102.0642.114.364mdI，600.0102.0104.259.11200005751EImb 桩在最大冲刷线以下深度为mh31.11,其计算长度为 5.279.631.11600.0hh，故按弹性桩计算 3.3 桩顶刚度系数1、2、3、4植的计算 mlo69.6，mh31.11，查表可得，钻孔时取21 222130.142.114.34mdA 36/10357.131.11120000mkNhmloo 经查表可知当为摩擦桩时，OA取2)4tan2(hd和42S的较小值 22217.21)440tan31.1122.1(14.3)4tan2(mh

8、dAo，22204.842.314.34mSAo，故取204.8mAO，所以 EIAlEAhloo747.01083.104.810357.11104.2130.131.112169.61116671 已知479.631.11600.0hh，故取4h，mlloo01.4600.069.6 由上述h和ol可以查得67433.0,17312.0,05989.0mmQxx EIEIEIxQ0129.005989.0600.0332 EIEIEIxm0623.017312.0600.0223 EIEIEIm4046.067433.0600.04 3.4计算承台底面原点 O 处位移0a、0b、0（单孔活

9、载+恒载+制动力等）EIEInNbo37.9458747.064.423921 niiEIEIEIxn1221490.136.16747.04046.06 EIEIn0774.00129.062 EIEIn3738.00623.063 222232)(13973.0)0623.0(6EIEIn EIEIEIEIEInxnnMnHxnaniiniio71.7454)(13973.0)(90.130774.05.53343738.060.35890.13)()(221232214231214EIEIEIEIEInxnnHnMnniio25.584)(13973.0)(90.130774.06.35

10、83738.05.53340774.0)(222321214232 3.5 计算作用在每根桩顶上作用力iP、iQ、iM 竖向力：kNkNEIEIEIxbPoioi12.636770.7763)25.5846.137.9458(747.0)(1 水平力：kNEIEIEIEIaQooi77.5925.5840623.071.74540129.032 弯矩：mkNEIEIEIEIaMooi04.22871.74540623.025.5844046.034 校核：kNHkNnQi60.35862.35877.596 niiimkNMnMPx1150.533434.5335)04.228(66.1)12

11、.636770.7763(3niikNNkNP14.4239246.42392)12.636770.7763(3 3.6 计算最大冲刷线处桩身弯矩0M，水平力0Q，及轴向力0P mkNlQMMoiio82.17169.677.5904.228 kNQo77.59 kNpO14.78771569.62.1470.77632 3.7 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0zQ得72.177.5982.171600.0ooqQMl，72.1qC及0.4h查 表 可 得813.0maxz，故mzmxx36.1600.0813.0 由813.

12、0maxz及0.4h查附表可得 302.1MK,mkNmkNM71.22382.171302.1max 3.7.2 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5.279.6h，所以用摩擦桩公式计算)(,21xoxozxmomozBMAQbzBMAQM，其中mkNMo82.171，kNQo77.59。经查相关附表可得mA、mB、xA、xB，计算结果如下；z0 0.000.000001.000002.440661.62100171.820.000.1 0.170.099600.999742.278731.45094181.7010.780.2 0.330.19696

13、0.998062.117791.29088191.1119.600.3 0.500.290100.993821.958811.14079199.6626.570.4 0.670.377390.986171.802731.00064207.0431.840.5 0.830.457520.974581.650420.87036213.0335.540.6 1.000.529380.958611.502680.74981217.4437.840.7 1.170.592280.938171.360240.63885220.2038.870.8 1.330.645610.913241.223700.53

14、727221.2338.800.9 1.500.689260.884071.093610.44481220.5637.771 1.670.723050.850890.970410.36119218.2335.941.1 1.830.747140.814100.854410.28606214.3133.441.2 2.000.761830.774150.745880.21908208.9130.421.3 2.170.767610.731610.644980.15985202.1727.001.4 2.330.764980.686940.551750.10793194.2323.301.5 2.

15、500.754660.640810.466140.06288185.2819.441.6 2.670.737340.593730.388100.02422175.4715.511.7 2.830.713810.546250.31741-0.00847164.9611.611.8 3.000.684880.498890.25386-0.03572153.947.811.9 3.170.651390.452190.19717-0.05798142.584.162 3.330.614130.406580.14696-0.07572131.040.742.2 3.670.531600.320250.0

16、6461-0.09440107.98-4.872.4 4.000.443340.242620.00348-0.1103085.85-10.112.6 4.330.354580.17546-0.03986-0.1113665.47-13.602.8 4.670.269960.11979-0.06902-0.1054447.47-15.843 5.000.193050.07595-0.08741-0.0947132.28-16.973.5 5.830.050810.01354-0.10495-0.056987.39-16.044 6.670.000050.00009-0.10788-0.01487

17、0.02-12.05zmAmBxAxBzMzx 由上表数据可画出桩身弯矩图和桩身水平压应力分布图 桩身弯矩图0501001502002500.001.002.003.004.005.006.007.00mkNm 桩身水平压应力分布图-20-10010203040500.001.002.003.004.005.006.007.00mkpa 3.8 桩顶纵向水平位移验算：桩在最大冲刷线处水平位移0 x和转角0的计算：由0.4h和0z查附表可得 44066.2xA，62100.1A，62100.1xB,75058.1B mmmmmBEIMAEIQxXxo6592.010592.0102.01040.

18、2600.062100.182.171102.01040.2600.044066.277.593727323 符合规范要求。0002QMABEIEI rad47721015.3102.0104.26.0)75058.1(82.171102.01040.26.0)62100.1(77.59 3.9 墩顶纵桥向水平位移验算：由 5.279.6h，取 4，000.6006.694.01ll 可查得：1xA=64.75127 1A=1xB=16.62332 1B=5.75058 1111323727300227759.77228.0464.7512716.623320.6002.4 100.1020.

19、6002.4 100.1023.02 103.0259.77228.04(16.62332)(0.6002.4 100.1020.600 2.4 100.102iiixxiQMxABEIEImmmQMABEIEI 45.75058)2.35 10 rad 桩顶的纵向水平位移1xmm3.02 水平位移的容许值 0.5 302.7427.4mm3.02mmcm,满足规范要求 4.桩身截面的配筋计算及截面强度的校核：4.1 计算轴向力jN，偏心距0jjMeN，偏心距增大系数：最大弯矩发生在最大冲刷线以下1.36zm处，该处maxmax201213.147877.141.215 1.363.14 1.

20、2 500 1.36245326.43223.71223.71,0.042425326.43joikjjjNpu zuq zkNMMkN m emmmN 现拟定采用 C30 混凝土，HRB335 钢筋，13.8,cdfMPa 280sdfMPa 查表可知当4.04.011.316.670.600h时桩的计算长度如下计算04.04.00.5()0.5(6.69)6.680.600pllm 长细比/6.68/1.25.574.4,pld 应考虑纵向弯曲对偏心矩的影响，取0.90.9600540srrmm，则截面的有效高度5406001140oshrrmm 现进行偏心距增大系数计算：10.22.7/

21、0.22.742/11400.2991ooeh 221.150.01/1.150.01 6.68/1.21.101.0,=1.0pld故取 2212116.68=1+()1()0.29 1.01.174421400/)1.21400()1140poolhh （e 故考虑纵向弯曲对偏心矩的影响后，1.1744250oemm 计算受压区高度系数 1.1744250oemm，mmdr6002/12002/，5400.9600srgr 则配筋率由下式计算：()13.8600508280690()280500.9 60014000151200cdosdofBrAeBABAfCeDgrCDCD 承载力计算

22、如下：经查表可得0.95,1.25,1.25bcs/ujNN 22220.950.9513.8(600)280(600)1.251.25377568076608000bbucdsdcsNAr fC r fACAC 采用试算法进行计算，其计算结果如下表：ABCD0.842.24500.55191.80291.0139-0.02365218.535326.430.980.852.27490.54141.84130.9886-0.02365267.355326.430.990.862.30470.53041.87660.9639-0.02345330.685326.431.000.872.33420

23、.51911.91490.9397-0.02335393.045326.431.010.882.36360.50731.95030.9161-0.02315472.045326.431.03uNjN/ujNN 由计算表可见，当0.86时，计算纵向力uN与设计值jN之比较为合理，此时可得0.86，0.0234。计算所需纵向钢筋的截面积 由于0.0196 小于规定的最小配筋率，故采用0.005进行计算 2220.005 3.14(600)5652sArmm 现采用21225,5890sAmm，布置如图所示。80samm 实际配筋率2244 58900.52%0.5%3.14 1200sAd，满足规

24、范要求。混凝土净保护层8028.4/265.860cmmmm，满足规范要求。纵向钢筋间的净距为3.14(60080)12 28.4107.6712mm，满足规定净距不应小于80mm 且不大于 350mm 的要求。5、对截面进行强度复核 由前面的计算结果：041emm；80samm；520srmm；0.867g 实际配筋率0.0052。在垂直于弯矩作用平面内 长细比/5.577pld，故稳定系数1.0 混凝土截面积为223.14 120011304004cAmm，实际纵向钢筋面积25890gAmm，在垂直于弯距作用平面内的承载力为：311111 0.95(13.8 1130400280 5890

25、)1.251.2513109.03 1013109.035326.43,ubcdcsdscsjNf AfANkNNkN 满足承载力要求 弯距作用平面内 013.8+0.00520.8672808280+808.08=600=13.8+0.005228013.8+1.456cdsdcdsdBfD gfB DBDerAfCfA CAC 现采用试算法列表计算 ABCD1.10 2.84800.24152.53300.505555.45501.111.11 2.86150.23192.55250.490853.08501.061.12 2.87470.22252.57160.476550.78501.

26、021.13 2.88760.21322.59020.462448.53500.971.14 2.90010.20402.60840.448646.33500.930()e0e00()/ee当=1.12时，0=50.78emm，与设计的0=50emm很接近，故取=1.12为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为：22223.0.950.95=13.8 2.8747(600)2.57160.0052(600)280 101.251.2511878.375326.43bbucdsdcsjNf ArC r fkNNkN，满足规范要求。桩身配筋图见附图 6.1桩底持力层承载力验算:5334.540=0.1

27、10,=L+2ltan9.82 11.31 tan13.79,48434.444Mem amN 2402 tan5.62 11.31tan9.59,=0,=9.59 13.79=132.25,44bBlm hAabm 22331113.79 9.59211.37,0,11.31,100066aoWabmmlmfkPa 223.143.1420-101.2)(25 10)1.24410.26kN（）（13.799.59-6613.799.59 _max=l+-+(1+)42392.40.110 132.2510.26 11.31(1)458.65132.25211.37BL hNeAphAAWk

28、Pa max,Raopf故满足规范要求 6.2、按地基土的支承力确定和验算桩基的承载能力：12aik iprRuq lA q，)3(2200hkfmqar 22131.14mdA，mdu08.4)1.0(70.0，8.00m，mh14，kPafa10000，0.102k，32/101020mkN，kNPi24.7735 0022(3)=0.8 0.7100010 10(143)1176raqmfkhkPa 114.08 500 11.31 1.131 117612866.25622aik iprRuq lA qkN 223.1417763.706.69 151.2151.211.31=7937

29、.02424iaPGkN K R 满足规范要求 7 承台的强度检验：7.1承台冲切承载力验算承台的强度检验 桩对承台的冲剪验算 1、柱或墩台向下冲切承台的冲切承截力计算)(2)(26.000 xxpyyypxtdldbabhfF 由设计图，可知ldF 很少，故不需进行验算，易知其满足要求。7.2、角桩 换算正方形边长=0.8=0.8 1.2=0.96pbdm，根据安全等级二级验算，所以有 000.6()()22yxldtdpxypyxaaFf habab 由设计图，可知ldF 很少，故不需进行验算，易知其满足要求。7.3边桩 根据安全等级二级验算，所以有)2(667.0)(6.0000 xxp

30、pxtdldabhbahfF 由设计图，可知ldF 很少，故不需进行验算，易知其满足要求。因为基桩在承台的布置范围不超过墩台边缘以刚性角向外扩散范围，故不验算桩对承台的冲剪强度。读书的好处 1、行万里路，读万卷书。2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。3、读书破万卷，下笔如有神。4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。达尔文 5、少壮不努力，老大徒悲伤。6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。颜真卿 7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。8、读书要三到：心到、眼到、口到 9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。10、一日无书，百事荒废。陈寿 11、书是人类进步的阶梯。12、一日不读口生，一日不写手生。13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。高尔基 14、书到用时方恨少、事非经过不知难。陆游 15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈歌德 16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。笛卡儿 17、学习永远不晚。高尔基 18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。刘向 19、学而不思则惘，思而不学则殆。孔子 20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。培根