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1、桥梁基础工程课程设计题目：某公路桥梁桩基础设计1. 课程设计教学条件要求本设计对象为某公路桥梁，该桥梁的上部结构设计已经完成，本课程设计的 任务是完成桥墩基础与地基的设计与检算。要求同学选择（或由任课教师分配） 一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作。2. 课程设计任务2.1工程概况某公路桥梁设计采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如图1所示。该桥梁上 部结构为25米钢筋混凝土装配式T梁桥。桥面宽7米，两边各0.5米人行道。1500450015001350I1般冲刷线阴.50i11局部祈n线盟.50Uu m1mif/1aQW0常水位4L 50最低水位41. 00團1该桥墩基础由两根钻孔桩组
2、成，旋转钻成孔。桩的设计直径d （即钻头直径, 精确至0.1m）自选，桩底沉渣厚度控制为t=（0.20.4）d。在局部冲刷线处设置 横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m。2.2工程地质和水文地质地质资料：标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重=18.5kN/m3, 土粒比重G=2.70,天然含水量w=21%，液限w=22.7%，塑限sLw=16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标 P为：容重=19.5kN/m3, 土粒比重G =2.70,天然含水量w=17.8%,液限w =22.7%,sL塑限 w=16.3%。p2.3设计荷
3、载（1） 一跨上部结构自重G1=2000 （L/20）i.2kN （取整），其中L为跨径；（2）盖梁自重G2=350kN；（3）局部冲刷线以上桩重应分别考虑最低水位及常水位；汽车荷载应考虑 最不利荷载组合（双孔和单孔布载）；人群荷载尚应考虑最不利情况；荷载布载 长度为梁长（L-0.1） m。（4）设计汽车荷载为公路TI级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m，单 孔活载时纵向偏心距为b=0.30m，并应考虑冲击力。行人荷载为3.5kPa。（5）水平荷载单桩所受水平力如图4所示。其中：Ht （制动力）=4.5kN； W（风力）=5kN； W2（风力）=8kNH T rW1W局部冲刷 线 35.5
4、0m罕m m m图22.4材料桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量E=2.8504MPa，可选择h的钢筋有HPB235和HRB335。2.5 具体任务要求如下：（1）确定桩的长度，进行单桩承载力验算具体计算时按如下不同标准跨径分组进行，同组人员的设计桩径、桩长不得 全部相同。跨径(m)132025303540编组167121318192425303137(2)桩身强度计算；求出桩身弯矩图，确定桩身最大弯矩值及其相应截面 和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度；( 3)计算主筋长度，螺旋钢筋长度，钢筋总用量；( 4)初步决定修筑基础的施工方案 (5)绘出桩的钢筋布置图。将以上全部成果整理成
5、设计计算说明书和设计施工图。3. 课程设计报告书主要内容课程设计计算说明书通常应包含下述内容：( 1)工程概况和设计任务。包括：工程名称，场地位置，上部结构的类型 尺寸，本人承担的课程设计任务；( 2)地质勘察资料；( 3)设计荷载；( 4)方案设计。包括：基础选型，尺寸拟定，地基持力层的选取。需要阐 明自己的思路和考虑的因素并列出必要的说明；( 5)技术设计的过程。包括：计算项目，计算过程和计算结果，方案调整 的理由和结果。需要阐明参数选取的理由、考虑的因素并列出必要的说明；(6) 由设计结果形成的施工图，该图用 CAD 制作完成；( 7 )施工方案(初步)。包括：基础施工方式，主要施工机具
6、。4. 课程设计要求1) 学生按时到课程设计指定地点签到，遵守课程设计纪律。2) 学生独立完成课程设计任务。指导教师分时段验收学生完成的阶段任务3) 学生按时提交课程设计成果和打印的课程设计报告书。5课程设计参考资料1 凌志平.易经武,基础工程(第二版).人民交通出版社，1997.102周景星等,基础工程.清华大学出版社，19963 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004),人民交通出版社,20044 公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85),人民交通出版社，1985基础工程课程设计计算书一设计资料1地质资料标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重=18.
7、5kN/m3, 土粒比重G=2.70,天然含水量w=21%，液限w=22.7%，塑限sLw=16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：P容重=19.5kN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量w=17.8%，液限w=22.7%，sL塑限 w=16.3%。p常水位标高为44.50m，般冲刷线标高为39.50m，最大冲刷线标高为35.50m2桩、墩尺寸与材料该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径d=1.2m，桩底 沉渣厚度控制为t=0.3d。在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等 要求确定，高度约1.0m。桩身混凝土强度等级拟采用C25，混
8、凝土弹性模量E =2.85 404MPa，可选择的钢筋有 HPB235 和 HRB335。 h3荷载情况桥墩为单排双柱式,桥面宽7米，两边各0.5米人行道，上部为35-0.1=34.9m 预应力钢筋混凝土梁（1）一跨上部结构自重G1=2000 x（L/20）1.2 =3914kN，自重反力GN 二二 1957kN1 2（2）盖梁自重反力N二G = 175kN ；系梁自重反力N = 56二28kN2232（3 ）两跨活载反力为758kN，一跨活载反力为669kN，所引起的弯矩M=200.7kN。常水位以上桩身自重N4 260.6kN（4）设计汽车荷载为公路TI级，汽车可能产生的横向偏心距为0.5
9、5m，单 孔活载时纵向偏心距为b=0.30m，并应考虑冲击力。行人荷载为3.5kPa。（5）单桩所受水平力如图所示。其中：Ht （制动力）=4.5kN； W1 （风力）=5kN； w2（水压力)=8kNT局部冲刷 线 35.50m-WW m_ 0m4m04图2 冗 x 122(6) 桩(直径1.2m)自重每延米q =4x 15 = 16.96kN(7) 拟定桩基础采用旋转钻孔灌注桩基础,为摩擦桩。二 计算1、桩的周长计算 根据公路桥涵地基与基础设计规范中确定单桩容许承载力的经验公式初 步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h, 般冲刷线以下深度为 h3，贝V：1Nh=P = U 習，+
10、 叫 AO0+K2Y2 (h3-3)当两跨活载时：N = 1957 +175 + 28.125 +135.6 + 758 +(44.5 - 35.5)x2二 3206.4 + 8.48h计算P时取以下数据：桩的设计桩径为1.2m，成孔直径为1.3m桩周长U = 1.3xn = 4.08m , A =n x1.2 2=1.13m2,九=0.7 , m = 0.80l = 35.5 - 20 = 15.5m1t = 50 , l = (h 15.5)m , t = 70,1 2 2=18.5 +19.5 -10 = 9kN /m(扣除浮力)。I = .21-.613 = 0.734L1 w -w
11、0.227 0.613Lpw-w 0.178 - 0.163I = = 0.234l2 w - w0.227 0.163Lpe02G G + w )Pe =S1w 1 = 0.77 :01P桩底为硬塑性亚粘土 e = e0 01二 0.77查表得k 2 = 2.5L L 400kPa0PL 2 x 408 x15 x 50 +(h - 155)x 70+ .7 x 8 x 1.13 x400 + 25 x 9 x(0 - 3)解=142.8h-210.406 = 3206.4 + 8.48h得：h=22.3m取整 h=22.5m 桩底标高为 13m 在 20m 以下满足低级二层土要求PL 14
12、28 x 22.5 - 409.338 二 2803.662 .竹二 2550-4 + 848 x 22.5 二 2TN桩的轴向承载力满足。2、桩的内力计算(1)确定桩的计算宽度 b = K x (d +1)= 0.9 x (1.2 +1)= 1.98m2）计算桩土变形系数El = 0.67E I = 0.67 x 2.85 x 107 x 0.049087 x 1.24 = 1943619 hmbio=5：0耳=5.15000x 1.98 = 0.30 其中 m=150005 EI 1943619桩的换算深度h = a h = 0.3 x 22.5 = 6.75 2.5m所以按弹性桩计算(一
13、) (3)计算墩柱顶外力P、Q、M及最大冲刷线处桩身弯矩M，水平力i i i 0Q ，及轴向力 P 00墩帽顶的外力(按一跨活载计算)P = N + N 二 1957 + 669 二 2656kNi 1 6Q = 4.5 + 5 二 9.5kNiM 二 200.7 + 4.5 x 14.7 + 5 x 140.5 二 337.1kNi换算到最大冲刷线处P = 2656 +175 + 28 + 521.2 + 116.96 x(44.5 - 35.5)= 4562kN0Q = 4.5 + 5 + 8 = 17.5kNM = 200.7 + 4.5 x(9.8 +1.3 + 4)+ 5 x(44.
14、5 - 35.5 +14.05)+ 8 x(44.5 - 35.5 + 9) 0= 527.9kN(4)桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算由Q = 0得:z厂 M 0.43 x 532.3413 0817.5C =0 = 13.08Q Q0由 C = 9.05及C 二 1.02h = 0.3512M = C M = 1.02x527.9 = 538.458kN -mmax 2 0(5)桩的最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算GzxdQ4 zA + bxzZ =a zAmBmQ AamM B0 mMz0.330.10.0001.0000.00527.90527.900.660.20.1970.99811.49526.84538.331.330.40.3770.98621.99520.51542.502.000.60.5290.95930.86506.265
