基礎(chǔ)工程課程設(shè)計35484

1、課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 伍毅 專業(yè)班級： 土木1005班 指導(dǎo)教師： 馮 仲 仁 工作單位： 土木工程與建筑學(xué)院 題 目: ?；⒏咚俟犯呒軜蛄夯A(chǔ)工程設(shè)計 初始條件：東莞市常虎高速公路某高架橋梁，上部構(gòu)造采用裝配式鋼筋混凝土簡支空心板或t梁，標(biāo)準(zhǔn)跨徑16米、20米、25米、30米、35米，橋面寬217.5米，參照公路橋梁地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計計算。設(shè)計荷載為公路i級，人群荷載3.5kn/m3。臺后填土高度8.5米。材料：臺帽、耳墻、臺身和基礎(chǔ)（承臺）為c20鋼筋混凝土。地質(zhì)資料，上部尺寸見所附圖紙。帽梁以上荷載見下表：東莞市?；⒏咚俟犯骺鐝綐蚺_豎向反力一覽表（kn）跨徑0o10o10o

2、25o35mt梁108781108530mt梁9324950125mt梁8502867625m寬幅空心板7962812120m寬幅空心板6822696616m寬幅空心板61206264要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）首先選擇基礎(chǔ)型式；（樁，淺基礎(chǔ)）對淺基礎(chǔ)：1埋置深度確定； 2尺寸擬訂；3荷載計算； 4驗算。對樁基礎(chǔ)：1類型選擇； 2荷載計算；3樁徑、樁長擬訂； 3基樁根數(shù)及平面布置；4樁基礎(chǔ)內(nèi)力計算； 5驗算；6配筋計算。土木工程1004土木工程1005學(xué)號上部結(jié)構(gòu)鉆孔資料學(xué)號上部結(jié)構(gòu)鉆孔資料130米t梁盧屋zk888130米t梁盧屋zk88

3、8230米t梁盧屋zk889230米t梁盧屋zk889330米t梁盧屋zk890330米t梁盧屋zk890430米t梁盧屋zk891430米t梁盧屋zk891530米t梁盧屋zk892530米t梁盧屋zk892630米t梁盧屋zk893630米t梁盧屋zk893730米t梁盧屋zk894730米t梁盧屋zk894830米t梁萬家營zk1830米t梁萬家營zk1930米t梁萬家營zk2930米t梁萬家營zk21030米t梁三叉河zk11030米t梁三叉河zk11125米t梁盧屋zk8881125米t梁盧屋zk8881225米t梁盧屋zk8891225米t梁盧屋zk8891325米t梁盧屋zk89

4、01325米t梁盧屋zk8901425米t梁盧屋zk8911425米t梁盧屋zk8911525米t梁盧屋zk8921525米t梁盧屋zk8921625米t梁盧屋zk8931625米t梁盧屋zk8931725米t梁盧屋zk8941725米t梁盧屋zk8941825米t梁萬家營zk11825米t梁萬家營zk11925米t梁萬家營zk21925米t梁萬家營zk22025米t梁三叉河zk12025米t梁三叉河zk12125米寬幅空心板盧屋zk8882125米寬幅空心板盧屋zk8882225米寬幅空心板盧屋zk8892225米寬幅空心板盧屋zk8892325米寬幅空心板盧屋zk8902325米寬幅空心板

5、盧屋zk8902425米寬幅空心板盧屋zk8912425米寬幅空心板盧屋zk8912525米寬幅空心板盧屋zk8922525米寬幅空心板盧屋zk8922625米寬幅空心板盧屋zk8932625米寬幅空心板盧屋zk8932725米寬幅空心板盧屋zk8942725米寬幅空心板盧屋zk8942825米寬幅空心板萬家營zk12825米寬幅空心板萬家營zk12925米寬幅空心板萬家營zk22925米寬幅空心板萬家營zk23025米寬幅空心板三叉河zk13025米寬幅空心板三叉河zk13120米寬幅空心板盧屋zk8883120米寬幅空心板盧屋zk8883220米寬幅空心板盧屋zk8893220米寬幅空心板

6、盧屋zk8893320米寬幅空心板盧屋zk8903320米寬幅空心板盧屋zk8903420米寬幅空心板盧屋zk8913420米寬幅空心板盧屋zk8913520米寬幅空心板盧屋zk8923520米寬幅空心板盧屋zk8923620米寬幅空心板盧屋zk8933620米寬幅空心板盧屋zk8933720米寬幅空心板盧屋zk8943720米寬幅空心板盧屋zk8943820米寬幅空心板萬家營zk13820米寬幅空心板萬家營zk13920米寬幅空心板萬家營zk23920米寬幅空心板萬家營zk24020米寬幅空心板三叉河zk14020米寬幅空心板三叉河zk14116米寬幅空心板盧屋zk8884116米寬幅空心板

7、盧屋zk888設(shè)計荷載0-10度設(shè)計荷載10-25度土木工程1006土木工程1006學(xué)號上部結(jié)構(gòu)鉆孔資料學(xué)號上部結(jié)構(gòu)鉆孔資料116米寬幅空心板盧屋zk8891416米寬幅空心板盧屋zk889216米寬幅空心板盧屋zk8901516米寬幅空心板盧屋zk890316米寬幅空心板盧屋zk8911616米寬幅空心板盧屋zk891416米寬幅空心板盧屋zk8921716米寬幅空心板盧屋zk892516米寬幅空心板盧屋zk8931816米寬幅空心板盧屋zk893616米寬幅空心板盧屋zk8941916米寬幅空心板盧屋zk894716米寬幅空心板萬家營zk12016米寬幅空心板萬家營zk1816米寬幅空心板

8、萬家營zk22116米寬幅空心板萬家營zk2916米寬幅空心板三叉河zk12216米寬幅空心板三叉河zk11016米寬幅空心板盧屋zk8882316米寬幅空心板盧屋zk8881116米寬幅空心板盧屋zk8892416米寬幅空心板盧屋zk8891216米寬幅空心板盧屋zk8902516米寬幅空心板盧屋zk8901316米寬幅空心板盧屋zk8922616米寬幅空心板盧屋zk892時間安排：時間任務(wù)第1天熟悉資料第2天方案制訂第3天計算和驗算第4天計算和驗算第5天說明書整理指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日1.設(shè)計資料31.1 初始條件31.2 設(shè)計荷載31.3 材料3

9、1.4 地質(zhì)資料，上部尺寸32.基礎(chǔ)類型的選擇33.荷載計算43.1上部構(gòu)造恒載反力及橋臺臺身與基礎(chǔ)的土重計算43.2土壓力的計算53.2.1臺后填土表面無活載時土壓力的計算53.2.2臺后填土表面有汽車荷載時63.2.3臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力73.3支座活載反力計算83.3.1橋上有汽車和人群作用且后臺無活載83.3.2橋上、臺后均有汽車荷載且重車在臺后83.3.3橋上無汽車荷載且臺后有汽車荷載93.4支座摩阻力計算93.5荷載組合94.樁徑樁長擬定115.基樁根數(shù)及平面布置115.1樁的數(shù)量估算115.2樁間距確定125.3樁平面布置126.樁基礎(chǔ)內(nèi)力計算136.1計算

10、寬度136.2變形系數(shù)136.3換算深度136.4樁頂剛度系數(shù)計算136.5承臺地面原點處位移146.6計算作用在每根樁頂上的作用力156.7計算最大沖刷線處樁身彎矩、水平力、軸力156.8地面線以下深度z處樁截面上的彎矩及水平壓應(yīng)力157.樁基礎(chǔ)內(nèi)力驗算177.1樁頂縱向水平位移驗算177.2群樁基礎(chǔ)承載力驗算188.承臺188.1沉降驗算188.2承臺局部受壓驗算188.3樁對承臺的沖剪驗算188.4抗剪承載力驗算199.配筋計算199.1樁基礎(chǔ)配筋計算199.1.1計算偏心距增大系數(shù)199.1.2配筋率的計算及鋼筋的選擇209.1.3承載力復(fù)核219.2承臺配筋計算2110.小結(jié)2111

11、.參考文獻(xiàn)221.設(shè)計資料1.1 初始條件 東莞市常虎高速公路某高架橋梁，上部構(gòu)造采用裝配式鋼筋混凝土簡支t梁，標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m，計算跨徑29.6m。橋面寬度為米，參照公路橋梁地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計計算。1.2 設(shè)計荷載公路-級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按直線內(nèi)插求得為278.4；人群荷載；后臺填土高度為8.5米；橋臺豎直反力為9501kn。1.3 材料臺帽、耳墻、臺身和基礎(chǔ)（承臺）為c20鋼筋混凝土，；后臺及溜坡填土的重度；填土的內(nèi)摩擦角，粘聚力。1.4 地質(zhì)資料，上部尺寸 見所附圖紙。2.基礎(chǔ)類型的選擇 由于采用淺基礎(chǔ)的時候，其基礎(chǔ)深度不會超過5米，一般在3米左右，但是，此

12、處地形在5米深度內(nèi)承載力很小，根本不能滿足橋臺穩(wěn)定性的要求，故在此處選擇樁基礎(chǔ)作為承臺基礎(chǔ)。另外，由于底下土層的極限摩阻力很下，不能滿足要求，此外，在距離地層表面21.5米的地方含有承載力很大的持力巖層，故在本地形時，柱樁基礎(chǔ)是最好的選擇。3.荷載計算3.1上部構(gòu)造恒載反力及橋臺臺身與基礎(chǔ)的土重計算 其值如下恒載計算表序號計 算 式豎直力p(kn)對基地中心軸 偏心距 e(m)彎距m(kn.m)備注128.133.2-90.02彎矩正負(fù)值規(guī)定如下：逆時針方向取“-”號；順時針方向取“+”號。244.062.7-118.96319.381.45-28.14637.13 1.45-932.8459

13、.90.65-6.4356577.170.65-375.16797.20.438.888151.20.9-136.0891702.89 1.422418.1010642.61.85-1188.811122050.000.00122238.080.39-872.8513211.140.39-82.3414上部構(gòu)造恒載95010.6-5700.6 各序號含義及承臺尺寸的設(shè)計見上圖3.2土壓力的計算土壓力按臺背豎直，；填土內(nèi)摩擦角，臺背（圬工）與填土間外摩擦角計算；臺后填土為水平，。3.2.1臺后填土表面無活載時土壓力的計算臺后填土自重所引起的主動土壓力計算式為： 式中：為橋臺的有效寬度取0.83=

14、2.4m；h為自基底至臺土表面的距離取10m；為主動土壓力系數(shù)。 =0.247所以其水平向的分力 離基礎(chǔ)底面的距離： 對基底形心軸的彎矩為：在豎直方向的分力：作用點離基底形心軸的距離：對基底形心軸的彎距：3.2.2臺后填土表面有汽車荷載時由汽車荷載換算的等代均布涂層厚度為：式中：為破壞菱體長度對于臺背為豎直時 ， 所以在破壞菱體的長度范圍內(nèi)只能布下一輛重車，因是四車道，故：則臺背在填土連同破壞菱體上車輛荷載作用下引起的土壓力為： 其水平方向的分力：離基礎(chǔ)底面的距離：對基底形心軸的彎矩為：在豎直方向的分力： 作用點離基底形心軸的距離： 對基底形心軸的彎矩：3.2.3臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上

15、的主動土壓力以基礎(chǔ)的前側(cè)邊緣垂線作為假想的臺背，土表面的傾斜度以溜坡坡度1：1.5求得，則基礎(chǔ)的前邊緣至坡面的垂直距離為：，取土的內(nèi)摩擦角，主動土壓力系數(shù)為： 則主動土壓力為：在水平方向的分力：作用點離基礎(chǔ)底面的距離：對基底形心軸的彎矩：在豎直方向的分力：作用點離基礎(chǔ)底面的距離：對基底形心軸的彎矩：3.3支座活載反力計算按下列情況進(jìn)行支座反力計算：橋上有汽車和人群作用且后臺無活載；橋上臺后均有汽車荷載，重車在臺后；橋上無汽車荷載且臺后有汽車荷載。在下面分別進(jìn)行計算：3.3.1橋上有汽車和人群作用且后臺無活載3.3.1.1汽車及人群荷載反力橋跨上的汽車荷載布置采用等代荷載與反力影響線面積乘積求得

16、，如下圖： 橋墩荷載布置汽車荷載產(chǎn)生的支座反力：人群荷載產(chǎn)生的支座反力：支座反力作用點到基底形心軸的距離：支座反力對基底形心軸產(chǎn)生的彎矩：3.3.1.2汽車制動力根據(jù)規(guī)定，一個設(shè)計車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動力標(biāo)準(zhǔn)值按規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計算的總重力的10%計算，但公路級汽車荷載的制動力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kn。按照墩臺剛度分配至橋臺的制動力為25.94kn。3.3.2橋上、臺后均有汽車荷載且重車在臺后3.3.2.1汽車及人群荷載反力 由于支座作用點在基底形心軸的左側(cè)，為了使在活載的作用下得到最大的順時針向的力矩，因而將重車后軸貼近橋臺的后側(cè)邊緣，使得在橋跨上的活載所產(chǎn)生的逆時針向的

17、力矩為最小荷載布置如圖所示，反力影響線的縱距分別為：汽車荷載引起的支座反力： 人群荷載引起的支座反力： 對基底形心產(chǎn)生的彎矩：3.3.2.2汽車荷載制動力計算同上，根據(jù)規(guī)定，一個設(shè)計車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動力標(biāo)準(zhǔn)值按規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計算的總重力的10%計算，但公路級汽車荷載的制動力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kn。按照墩臺剛度分配至橋臺的制動力為25.94kn。3.3.3橋上無汽車荷載且臺后有汽車荷載 此時將車輛荷載換算為均布土層，然后計算臺后土壓力，同前邊土壓力計算部分。3.4支座摩阻力計算 擺動支座摩擦系數(shù)取，則支座摩阻力為： 對基底的形心彎矩為：3.5荷載組合 在荷載組合匯總表

18、中，考慮荷載布置情況為以下三種：a.橋上有活載，臺后無活載；b.橋上、臺后均有汽車荷載；c.橋上無汽車、臺后有汽車；由于剛性擴大基礎(chǔ)在設(shè)計時考慮了剛性角的要求，可不進(jìn)行基礎(chǔ)本身強度的驗算，根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)范規(guī)定，考慮一下組合：a.基本組合：1.2*永久作用+1.4*汽車活載+0.6*（人群+汽車土壓力+支座摩阻力）b.長期效應(yīng)組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值+0.4*汽車荷載（不計沖擊力）+0.4*人群荷載c.短期效應(yīng)組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值+0.7汽車荷載（不計沖擊力）+1.0*人群荷載+1.0*其他荷載組合匯總表荷載類型荷載工況水平力/kn豎直力/kn彎矩/（knm）永久作用18058.2-7066.21臺

19、后自重土壓力480.56-151.521600.56-242.43（汽車+土重）土壓力536.30-169.101962.86-270.56臺前土壓力-107.2075.06-213.33+157.63支座摩阻力475.054037.93汽車+人群荷載a812+52.5(818+52.5)0.6= 518.7b310.8+52.5（310.8+52.5）0.6=217.98c荷載工況荷載組合方式a.橋上有活載，后臺無活載基本組合1.2480.56-1.2107.20-0.6475.05=163.0021.218058.2-1.2151.52+1.275.06+0.6864.5=22096.78

20、8-1.27066.21+1.2（1600.56-242.43）+1.2（-213.33+157.63）-0.64037.93+518.70.6 =-9046.647長期效應(yīng)組合480.56-107.20= 373.3618058.2-151.52+ 75.06+0.4864.5=18327.54-7066.21-213.33+157.63+1600.56-242.43+0.4518.7 =-5556.4短期效應(yīng)組合480.56-107.20- 475.05=-101.6918058.2-151.52+75.06+812+52.5= 18846.24-7066.21-213.33+157.63

21、+1600.56-242.43+8180.60.7+52.50.6- 4037.93 =-9426.65b.橋上、臺后均有汽車荷載基本組合1.2536.30 -1.2107.2-0.6475.05 =229.861.218058.2-1.2169.10+1.275.06+0.6363.3=21774.972-1.27066.21+1.2（-213.33+157.56）+1.2（1962.86-270.56）+0.6（217.98-4037.93）=-8807.586長期效應(yīng)組合536.30-107.20= 429.1018058.2-169.10+75.06+0.4363.3 =18109.4

22、8-7066.21-213.33+157.63+1962.86-270.56+0.4217.98=-5342.418短期效應(yīng)組合536.30-107.20-475.05=-45.9518058.2-169.10+75.06+363.3=18327.46-7066.21-213.33+157.63+1962.86-270.56+130.536+52.5-4037.97=-9284.614c.橋上無汽車，臺后有汽車基本組合1.2536.30-1.2107.20=514.921.218058.2-1.2169.10+1.275.06 =21556.992-1.27066.21-1.2213.33 +

23、1.2157.63 =-8546.376長期效應(yīng)組合480.56-107.20= 373.3618058.2-151.52+70.56=17977.06-7066.21-213.33+157.63+1600.56-242.43=-5763.78短期效應(yīng)組合514.9221556.992-8546.3764.樁徑樁長擬定本方案采用就地鉆孔灌注鋼筋混凝土樁，樁身為實心斷面，鉆孔灌注樁設(shè)計直徑1.0m，以沖抓錘施工。另外，根據(jù)地質(zhì)條件及施工的需要，樁基礎(chǔ)采用低承臺基礎(chǔ)，樁為嵌巖樁（柱樁），由于持力層深度的關(guān)系，樁長初步擬訂為23m，其中，深入持力層1.5m，滿足相關(guān)規(guī)范的要求。5.基樁根數(shù)及平面布置

24、5.1樁的數(shù)量估算支承在基巖上或嵌入巖層中的單樁，其軸向受壓容許承載力，取決于樁底處巖石的強度和嵌入巖層的深度，鉆孔灌注樁單樁軸向受壓容許承載力按下式計算：其中系數(shù)c1、c2值可在下表中選取條件c1c2良好的0.60.05一般的0.50.04較差的0.40.03鉆孔樁系數(shù)c1、c2值可降低20%采用。，h=1.5m,且估得ra=8000kpa所以有：考慮偏心荷載時各樁手里不均而適當(dāng)增加樁數(shù)的經(jīng)驗系數(shù)，取加上實際需要，初步擬定采用6根鉆孔灌注樁來滿足實際需要5.2樁間距確定 由于，通常鉆孔成孔的，支撐或嵌固在巖層的柱樁中心間距不得小于2.0倍的成孔直徑。即。另外，為了避免承臺邊緣距樁身過近而發(fā)生

25、破裂，并考慮到樁頂位置允許的偏差，邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離，對樁徑小于或等于1.0m的樁不應(yīng)小于0.5倍的樁徑，且不小于0.25m，對大于1.0m的樁徑不應(yīng)小于0.3倍的樁徑并不小于0.5m。因此，在本設(shè)計中，設(shè)計樁距為2.5m5.3樁平面布置 樁數(shù)確定后，根據(jù)樁基受力情況選用兩排樁樁基，其形式采用行列式，有利于施工，同時這種布置可以盡量使樁受力均勻，發(fā)揮每根樁的承載能力。樁群橫截面的重心與荷載合力作用點接近，橋墩樁基礎(chǔ)中基樁采取對稱布置，樁柱布置使蓋梁發(fā)生的正負(fù)彎距接近，減少承臺所承受的彎曲應(yīng)力。樁的排列方式見下圖6.樁基礎(chǔ)內(nèi)力計算6.1計算寬度 寬度的計算公式為： 其中：則：6.2變形系數(shù)

26、已知： 由于地面以下，自承臺底面之下4m只有亞粘土一種土查表可得m=20000，所以： 6.3換算深度樁在底面線以下深度，其計算長度則為：，按彈性樁計算且當(dāng)時，按計算。6.4樁頂剛度系數(shù)計算樁露出底面長度樁的埋置深度鉆挖孔柱樁采用樁底平面的地基土豎向地基系數(shù)按樁中心距計算面積：取則有：已知：，取進(jìn)行計算查表可得：，則有： 6.5承臺地面原點處位移其中： 所以有： 6.6計算作用在每根樁頂上的作用力豎向力：水平力：彎矩：校核： 6.7計算最大沖刷線處樁身彎矩、水平力、軸力 （逆時針方向） 6.8地面線以下深度z處樁截面上的彎矩及水平壓應(yīng)力已知：樁身彎矩： -式中的無量綱系數(shù)可以根據(jù)及與有關(guān)的表格

27、查詢。所以有值計算如下表：z004010-163.74-163.740.160.140.09960.99975.039461-163.691-158.6510.320.240.1970.9989.967609-163.413-153.4450.640.440.37740.98619.09531-161.448-142.3520.950.640.52940.95926.78605-157.027-130.2411.270.840.64560.913232.66542-149.527-116.8621.59140.72310.850936.58669-139.326-102.742.061.340

28、.76760.731638.83826-119.792-80.95392.381.540.75470.640838.18556-104.925-66.7393.17240.61410.406631.07162-66.5767-35.50513.812.440.44310.247922.41953-40.5911-18.17164.76340.19310.0769.770281-12.4442-2.673966.35440.00010.00010.00506-0.01637-0.01131水平應(yīng)力式中的無量綱系數(shù)可以根據(jù)及與az有關(guān)的表格查取?？傻茫档糜嬎闳缦卤韟0042.44071.6210

29、000.160.142.27871.45091.1501422.3698883.520030.320.242.11781.29092.137864.2170916.3549510.640.441.80271.00063.639556.53748810.177040.950.641.50270.74984.5033977.27175911.775161.270.841.22370.53734.9025616.96612111.868681.59140.97040.36124.8673465.86293810.730282.061.340.6450.15994.1915173.3626857.55

30、42022.381.540.46610.06293.4994551.5282635.0277173.17240.147-0.07571.470012-2.44977-0.979763.812.440.0124-0.10540.149036-4.09955-3.950514.7634-0.0874-0.0947-1.31239-4.6018-5.914196.3544-0.1079-0.0149-2.16142-0.9659-3.12732分別以圖的形式表示為：7.樁基礎(chǔ)內(nèi)力驗算7.1樁頂縱向水平位移驗算 樁在地面處水平位移與轉(zhuǎn)角 -1.48mm(方向向左)6mm符合規(guī)范的相關(guān)要求 水平位移容許

31、值，符合要求7.2群樁基礎(chǔ)承載力驗算 由于采用嵌巖柱樁，因此，可以認(rèn)為群樁起初的承載力等于各樁承載力之和所以，群樁基礎(chǔ)承載力無軟弱下臥土層，所以不需要驗算8.承臺8.1沉降驗算 由于該基礎(chǔ)是采用的嵌巖柱樁，地基底部沉降不大，其沉降量可以忽略不計。故不需要進(jìn)行驗算。8.2承臺局部受壓驗算由其中：所以：又所以：（滿足）8.3樁對承臺的沖剪驗算樁深入承臺深度為0.5m由于剛性角而布置范圍角因為，所以可不進(jìn)行驗算。8.4抗剪承載力驗算承臺抗剪強度經(jīng)驗算滿足要求。9.配筋計算9.1樁基礎(chǔ)配筋計算 樁身最大彎矩處z=0m， 確定計算軸向力時恒載荷載的安全系數(shù)為1.2，活載為，則有：，彎矩，采用c20混凝土，r235級鋼筋，則有：9.1.1計算偏心距增大系數(shù) 由于樁的兩端固定，所以長細(xì)比所以，應(yīng)考慮縱向彎曲對偏心距的影響取則截面的有效高度為又因為， 所以取則：所以有：9.1.2配筋率的計算及鋼筋的選擇 由公式有： 又有， 采