高速公路大橋的橋墩基礎設計

某高速公路大橋的橋墩基礎一、 基本任務1、 在完成專業(yè)技術《基礎工程》等課程學習的基礎上，要求對歌類建筑物的淺基礎設計、樁基設計、地基設計、軟弱地基處理等方面的計算知識能融會貫通、靈活掌握合理的、正確地應用于具體工程的實際，獨立的完成基礎方案選取及其所要求的設計、校核的計算內容，以達到培養(yǎng)解決工程實際問題核分析問題的能力。2、 對于所給的具體資料能夠準確閱讀、系統(tǒng)掌握、正確處理、靈活應變。3、 提供完整的計算資料處理、計算過程計算結果說明書核必要的制圖。二、 目的通過所給的某高速公路上的**大橋的橋墩和橋臺的基礎設計（計算與校核），鞏固所學專業(yè)相關課程的基本知識，熟悉和完成設計的各個環(huán)節(jié)，通過合理的技術方案選取，施工設計準確的計算過程的訓練，以提高實際工作的能力。三、 設計荷載計算校核依據(jù)基礎地面以上的荷載計算按以下數(shù)據(jù)1、 設計荷載汽車I級，確定橋面荷載。2、 橋面結構3、 橋面采用雙向行車分離結構。具體不支持存參照附圖，詳細尺寸結構可以簡化，計算橋面自重參考尺寸：橋長18孔X30米，包括橋臺耳長546.96米。橋面梁采用4孔一聯(lián)、兩個54孔一聯(lián)。4孔一聯(lián)的預應力混凝土簡支梁。梁截面T型梁，橫截面每半邊布置5片梁，主梁間距2.6米；等高度梁，梁高1.9米，每個4.86米設橫隔梁一道。具體尺寸可以擬定自重自由假定簡化計算。4、 墩、臺基礎混凝土為25級。墩、臺自重的計算可以考慮雙柱式，整體式任選。混凝土容重25KN;m35、 鋼材I、II級。四、 工程地址情況基本情況表述如下：橋位處于河谷“U”字形地域，具有較強的側向侵蝕作用，因水庫的攔蓄作用，河漫灘出現(xiàn)谷坡一般高于河底2-4米，成細波沿橋軸線鋸齒狀分布。路基土平均容重19.0KNfm3，C=0KPa甲=28。；地基土層計算依據(jù)處理可選方案：1、具體選定位置時可參考附圖中地層示意圖自選。除表土外，典型土層可以分三層：⑴中（細、粗）7砂混卵石層，厚度0.7-6.1米，容重18.5KNm3,TK=200Kpa;中密。⑵亞黏土層，厚度7.4-16.1米，容重19.0KN/m3，fk=300Kpa,C=80Kpa,甲=28。⑶砂礫層，厚度6.0米以上，容重18.5KN：m3，fk=350Kpa,C=0Kpa,甲=32。。中密。2、簡化可選地基參考土層見任務書計算書1、 橋墩及上部荷載計算瀝青層取9cm面層，重度21knm3；混凝土墊層取15cm，重度25knm3橋面自重：0.09X13X30X21+0.15X13X25X30=2199.6KN截面T形梁自重(5片梁)：5X(0.3X2.6+(1.9—0.3)X0.4)X30X25=2199.6KN墩帽自重：1.5X13X2X25=975KN橋墩自重(2根)：2XnX(0.7X0.7)X25X12=923.6KN總自重：G=5325+2199.6+975+923.6=9423.2KN汽車荷載作用在地表的特征值為：豎向力：氣=9423.2+8000=20446KN水平力：H=1200KN彎矩：M=1000KN-m2、 樁基持力層、樁型和承臺埋深選擇第4層土一一碎石土層是理想的持力層。樁尖進入持力層深度為一米，工程樁的入土深度為22.1米?？紤]到承臺深度，取為1.5米，承臺埋深2.1米，故樁基的有效樁長為20米。選取打入樁，樁的截面尺寸為500mmX500mm。3、 確定單樁豎向承載力單樁承載力特征值為：R=qA+u￡qlapappsiai=8700X0.5X0.5+4X0.5X(36X2.2X0.8+3X83+15.9X1.1X84)=5738KN4、 樁的數(shù)量及平面布置考慮到承臺與地表的距離為2.1-1.5=0.6m，則總的豎向力為：F=17423.2+0.6XnX0.7X0.7X25X2=17423.2+46.2=17469.4KN樁數(shù)：n=1.65F/Ra=1.65X17469.4/5738=5.02，故暫取為6根。5、 初選承臺尺寸取承臺長邊：a=2X5+2X1=12m承臺短邊：b=2X1.5+2X1=5m暫取承臺埋深為2.1m，承臺高為1.5m，樁頂伸入承臺50mm，鋼筋保護層70mm，則承臺有效高度為：h0=1.5-0.07=1.43m=1430mm。6、 計算樁頂荷載取作用于樁頂?shù)乃搅=1200KN；K彎矩為Mk=1200X2.1+1000=2520+1200=3720KN-m。

取承臺及以上土的平均重度為：Yg=20KN[m3取承臺及以上土的平均重度為：YGk=YgAD=20X12X5X2.1=2520KN基礎總重為：Gk+匕=2520+17469.4=19989.4KN（1）樁頂平均豎向力作用下：Q=Gk+Fk=19989.4/6=3331.5KN<R=5738KNkn a偏心豎向力作用下：Q?Q土此二x=3331.5土(3720+1200孔5)'5=3331.5土kminK Xx2 4x52'3607.5<1?25Ra276=I—3055?5>0—（2）單樁水平承載力設計值：H1k=1200/6=200KN用m值法求水平承載力特征值Rhm=4.5xm=4.5x2.2+18.9x2021.1=18.4x106樁的計算寬度b0=1.5b+0.5=1.5X0.5+0.5=1.25m-, 一…0.54……一EI=0.85EI=0.85X33x109x-^^-=1.46x108N-m2樁的變形系數(shù)a=5牛=t"：/汁25=0.69EI\ 1.46x108單樁水平承載力特征值八 a3EIRHa=~^-X^ （配筋大于0.65%）XXoa 樁頂允許水平位移（配筋大于0.65%的的灌注樁且位移敏感取6mm）EI 樁身抗灣剛度，對于混凝土樁EI=0.85El^，對于圓形截面1=Wod/2V%V% 樁頂水平位移系數(shù)（樁的換算埋深ah>4.0取V%=0.940）

RHa0.69RHa0.693x1.46x108

094x0.06=3061.4KN相應于荷載效應基本組合時作用于樁底的荷載設計值為:F=1.35「=1.35X17469.4=23583.7KNMT35吃=L35X3720=5022KN?mHT.35Hk=1.35X1200=1620KN扣除承臺和其填土自重后單樁的樁頂豎向力設計值：N=23583,7扣除承臺和其填土自重后單樁的樁頂豎向力設計值：N=23583,7=3930.6KN6Nmax=N+(M"")"max=3930.6土I5022+1620x技)x5=3930.6土372.6=min maxZ"2i7、承臺受沖切承載力計算(1)柱邊沖切4x52J4303.2KN[3558KN沖切力：F=F—Zn=23583.7=11791.9KNl i2受沖切承載力截面高度影響系數(shù)Php=0.958沖垮比和沖切系數(shù)計算：2.55①X=^7^=1.7830" 1.430.84P= =0.4240"1.783+0.20.55—7=0.3851.43=1.436=1.436=0.385+0.2Pfh"hpJto2「P(+a)+"a)oxcoy0Pfh"hpJto=2X「0.424x(1.4+0.55)+1.436x(1.4+2.55)]x0.958x1230x1.43=21902>F1— —1 l②X0②X0x0.55H3=0.385p =―084—=1.4360"0.385+0.2X0yX0y0.55場=0.3850.840.385+0.840.385+0.2=1.436Pfh"hpJto()」Pfh"hpJto2Pv+a，+。八n+a'oxcoy 0ycox=2X「1.436x(1.4+0.55)+1.436x(1.4+0.55)]x0.958x1230x1.43=18873.6〉F1— —1 l⑵角樁向上沖切:c1=1.25m,c2=1.25m,%=0.8-0.25=0.55m,、=0.8-0.25=0.55m.人=055=0.385,人=055=0.385.1x 1.43 1y1.430.56P1= =0.957,1x 0.385+0.20.56P1= =0.957.1y 0.385+0.2PQc+a12)+PC+a/2)p[fhr1x21/ r1y11x/fpJt<=「0.957x(1.25+0.55/2)+0.957x(1.25+0.55/2)]x0.958x1230x1.43=4918.3>Nmax以上驗算滿足要求8、承臺受彎承載力計算M=￡Ny=3X3930.6X(0.8-0.25)=6485.5KN.m4M6485.5x106，-0.9fh=0.9x300x1430=懷797?5mmy0選用40*5 A=19636mm2沿平行與y軸方向均勻布置M1=ZNx=2X3930.6X(0.8-0.25)=4323.7KN.m,M 4323.7x107A= y—= =11198.4mm2S10.9fh00.9x300x1430選用30^16選用30^16A,=11403mm2沿平行與X軸方向均勻布置M2=ZNx=2X3930.6X(4.2-1.4-0.25)=20046KN.m,M 20046x106A= ^—= ~— =51919.2mm2s20.9fh00.9x300x1430選用70^32 A^2=56301mm2 沿平行與X軸方向均勻布置按照構造配置鋼筋網，詳見基礎平面和樁身設計圖。9、樁身結構設計：采用二點吊，吊點位置在距樁頂、樁尖0.207L處，起吊時最大正負彎矩M^^=0.0214qL2，其中q=0.52x1X25=6.25KN/m，為每延米的自重，所以M^^=56.21KN.m，樁身截面設計值為：M=yMm宓=1.2X56.21=67.45KN.m。樁身混凝土采用C25，樁身受拉主筋面積配筋量:,M 67.45x106A=f^0.9x300x465"mm0配置2魚22，A1=760mm2，則全面積為4史22，A=1520mm2，配筋率P=1520=0.608%<0.8%，采用錘擊法時應使P>0.8%,所以取6蟲22，A^=2281mm22281配筋率p= =0.9%>0.8%，滿足要求.10、混凝土預制樁施工工藝制作、起吊、運輸、堆放為節(jié)省場地，現(xiàn)場預制樁多采用疊澆法制作，重疊層數(shù)一般不宜超過4層，場地應平整、堅實，不得產生不均勻沉降。樁與樁間應做好隔離層，樁與鄰樁、底模間的接觸面不得發(fā)生粘結；上層樁或鄰層樁的澆筑，必須在下層樁或鄰樁的混凝土達到設計強度的30%以后方可進行；鋼筋骨架主筋宜用對焊，同一根鋼筋兩個接頭的距離應大于30%并且不小于500mm；預制樁的混凝土澆筑，應由樁頂向樁尖連續(xù)進行，嚴禁中斷。當樁的混凝土強度達到設計強度的70%方可起吊，達到100%方可運輸和打樁；堆放樁的地面必須平整堅實，墊木間距應與吊點位置相同，各層吊木應位于同一垂直線上，堆放層數(shù)不應超過四層，不同規(guī)格樁應分別堆放。錘擊法沉樁錘擊法是利用樁錘的沖擊克服土對樁的阻力，使樁達到預定深度或者達到持力層。樁錘法選用1.0噸的落錘，采用裝在履帶底盤上的打樁架，用卷揚機拉升施打，打樁順序采用從中間向兩個方向對稱進行，以免土壤受到嚴重擠壓，使樁難以打入或使先打入的樁受擠壓而傾斜；打樁機就位后，將樁往下送入土中，垂直偏差不