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1、桥梁基础工程课程设计某铁路桥梁11号桥墩基础设计计算说明书姓名：陈仕旗学号：2014110546指导老师：彭雄志2017年6月书目第一章 概述11.1 工程概况及设计任务11.2 工程地质和水文地质41.3 设计依据5其次章 初步设计52.1 明挖基础的初步设计52.2 桩基础的初步设计6桩基础类型的选择6承台座板底面标高的确定62.2.3 桩径、桩长的拟定6确定桩基根数及平面布置62.3荷载计算8主力8附加力12荷载组合汇总表13第三章 明挖基础的技术设计133.1地基强度检算133.2基底偏心距检算153.3基础倾覆、滑动稳定性检算153.4基础沉降检算16第四章 桩基础的技术设计164.
2、1 桩基础的平面分析164.1.1 b0、m、的确定164.1.2 单桩的刚度系数计算174.1.3 群桩的刚度系数计算184.1.4 桩顶位移及内力计算194.2 横向荷载下单桩的内力和位移计算214.3 单桩轴向承载力检算244.4 墩顶的水平位移检算244.5 群桩基础的承载力和位移检算254.6 单桩基底最大竖向压应力及侧面土抗力检算26第五章 基础设计方案比选27第六章 基础施工方案简述296.1 基础的施工工艺流程296.2 主要施工机具296.3 主要工程数量和材料用量306.4 保证施工质量的措施316.4.1 成孔质量限制316.4.2 成桩质量限制32第一章 概述1.1 工
3、程概况及设计任务该桥梁系某I级铁路干线上的特大桥（单线），线路位于直线平坡地段。该地区地震设防烈度为VI度，不考虑地震设防问题。桥梁及桥墩部分的设计已经完成，桥跨由38孔32m后张法预应力混凝土梁【图号：专桥（01）2051】组成，该梁全长32.6m，梁高2.65m，跨中腹板厚度0.18m，下翼缘梁端宽0.88m，上翼缘宽1.92m，为分片式T梁，两片梁腹板中心距为2.0m，桥梁跨中纵断面示意如图11所示。每孔梁的理论重量为2276 kN，梁上设双侧人行道，其重量与线路上部建筑重量为35.5kN/m。梁缝10cm，桥墩支承垫石顶面高程1178.12m，轨底高程1181.25m。图11桥梁跨中纵
4、断面示意图 桥墩采纳圆端形桥墩【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#采纳圆端形桥墩，7#32#采纳空心桥墩。圆端形桥墩支承垫石采纳C40钢筋混凝土，顶帽采纳C30钢筋混凝土，墩身采纳C30混凝土，圆端形桥墩构造图见图12。空心桥墩支承垫石采纳C40钢筋混凝土，顶帽采纳C30钢筋混凝土，墩身采纳C30混凝土。桥梁支座采纳SQMZ型铸钢支座【图号：通桥（2006）8057】，支座铰中心至支承垫石顶面的距离为40cm。我的设计任务是11#桥墩基础的设计计算。11#桥墩钻孔柱状图 图24空心桥墩构造图1.2 工程地质和水文地质 本
5、段线路通过构造剥蚀低中山区、河谷阶地、河流峡谷区等地貌单元，大部分穿行山前缓坡，地形起伏大，海拔在10001500m，地形起伏大，相对高差100200m，山顶覆盖新黄土或风积砂，沟谷发育。 依据岩土工程勘察报告，大桥地层自上而下依次为新黄土、白垩系泥岩夹砂岩，河谷处主要为冲积砂及砾石土，各桥位的地层分布详见钻孔柱状图。各地层的主要物理、力学参数见表11。场地勘察未发觉滑坡、岩溶、断层、破裂带等不良地质现象。表11地层的主要物理、力学参数注：W4泥岩为全风化泥岩，相关的参数依据黏性土取值，W3泥岩和W3砂岩为强风化泥岩和强风化砂岩，相关的参数依据碎石土取值，W2泥岩和W2砂岩为微风化泥岩和微风化
6、砂岩。新黄土不须要考虑湿陷性。 本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，局部地段有泉水出露。按其赋存条件可分基岩裂隙水、第四系孔隙潜水。地下水主要靠大气降水补给，局部受地表水补给。其排泄路径主要为蒸发。地下水及地表水对一般混凝土不具侵蚀性。地表河流为常年流水，设计频率水位1122.60m，设计流速1.8m/s，常水位1121.50m，流速1.2m/s，一般冲刷线1119.50m，局部冲刷线1118.30m。该桥所在地区的基本风压为800Pa。 1.3 设计依据设计依据除本指导书外，还包括相关的规范、设计手册及参考书。例如：1) 铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002
7、.5-2005）2) 铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）3) 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）4) 西南交通高校岩土工程系编桥梁基础工程其次章 初步设计2.1 明挖基础的初步设计1) 材料要求从经久耐用和便于施工的角度考虑，桥梁浅基础通常采纳素混凝土，混凝土的强度等级应不低于C15。本设计采纳C25素混凝土。2) 基础的立面形态及厚度 从构造上防止其发生弯曲破坏，保证截面处的弯曲拉应力不大于材料的容许值，从而也就保证了刚性基础本身的强度符合检算要求而不必进行基础强度检算。 设计时只要该处的刚性角不大于容许值，基底就不会在该处因受拉而
8、开裂。铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）规定，混凝土基础的容许刚性角为45o。浅基础基础立面图（图中单位为cm）2.2 桩基础的初步设计2.2.1桩基础类型的选择依据设计要求和现场条件，并考虑各种类型桩基础具有的不同特点，综合分析选择。1) 钻孔灌注桩可用于各类土层、岩层。2) 基岩埋置较深不宜采纳柱桩，故采纳摩擦桩。3) 钻孔灌注桩要作成斜桩尚有困难，故都用竖直桩桩基。4) 由于铁路桥墩台荷载大而集中，横向外力也较大，故设计为多排桩基。2.2.2承台座板底面标高的确定 低承台桩基的稳定性较好，且地表无水，初步拟定采纳低承台群桩基础，承台座板底面标高为1137.41m，
9、承台厚度为2m。2.2.3 桩径、桩长的拟定 钻孔灌注桩的设计桩径采纳1.5m。桩端持力层选为W3泥岩，桩长取为25m。2.2.4确定桩基根数及平面布置1) 作用于承台底面的最大竖向荷载基础所需桩的根数可依据承台地面上的竖向荷载和单桩承载力容许值按下式估算由铁路桥涵地基和基础设计规范摩擦型钻孔灌注桩的容许承载力为：成孔桩径桩底支撑力折减系数m0取0.5；所以 基底以上土的自然重度的平均值为估算所需桩数 取2) 桩的中心距铁路桥涵地基和基础设计规范规定钻孔灌注摩擦桩的中心距不应小于2.5倍成孔直径，,取。3) 桩的平面布置 桩基的排列采纳行列式。按行列式布桩便于施工。各类桩的承台板边缘至最外一排
10、桩的净距当桩径时，不得小于，且不得小于0.5m。，取。对于钻孔灌注桩，d为设计桩径。桩和承台的平面布置图如下桩基平面布置图（图中单位为cm）2.3荷载计算 依据荷载的性质和发生几率，铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）把荷载分为主力、附加力和特别荷载三类。2.3.1主力1) 由桥跨传来的恒载压力2) 顶帽重量顶帽体积 顶帽重量 3) 墩身重量墩身实心部分体积 墩身空心部分体积 墩身体积 墩身重量 4) 基础重量浅基础，立面形式为矩形、埋深3.0m、基础平面尺寸7.8m5.0m（=35）、9.8m7.0m（=45）、11.8m9.0m（=45）基础体积 基础重量 桩基础，承台平面
11、尺寸10.5m6.5m2m承台体积 承台重量 5) 基础台阶上土体重量台阶上土体体积 台阶上土体重量 6) 作用在基底上的恒载浅基础桩基础活载1) 单孔重载单孔重载 作用范围长度 令基底横桥方向中心轴为x-x轴，顺桥方向中心轴为y-y轴，则对基底x-x轴的力矩2) 单孔轻载单孔轻载 3) 双孔重载双孔重载依据确定最不利荷载位置x，因等跨梁，故。 由 解得 4) 双孔空车荷载双孔空车荷载 2.3.3附加力附加力是指非常常性作用的荷载，一般多是水平方向，包括制动力或牵引力、风力、流水压力、冰压力、温度改变的作用、冻胀力等。1) 制动力（或牵引力）a) 单孔重载与单孔轻载的制动力（或牵引力）因单孔重
12、载与单孔轻载作用在梁上的竖向静活载相同，故其制动力（或牵引力）也相等 b) 双孔重载的制动力（或牵引力）左孔梁为固定支座传递的制动力（或牵引力） 故双孔重载时制动力（或牵引力）为 2) 纵向风力a) 风荷载强度 本线路位于河谷阶地 b) 顶帽风力 c) 墩身风力 荷载组合汇总表荷载类型基础类型恒载活载制动力（或牵引力）风力力力矩活载类型力力矩力力矩力力矩浅基础19898.960单孔重载1896.42663.75341.8414514.53322.987237.83单孔轻载1521.98532.69双孔重载2973.4642.54桩基础16502.50单孔重载1896.42663.75单孔轻载1
13、521.98532.69双孔重载2973.4642.54第三章 明挖基础的技术设计 设计基础时，除考虑基础本身的材料强度外，还必需按最不利的荷载组合对地基强度、基底偏心距及基础稳定性进行检算，必要时还须要对基础沉降和地基的整体稳定性进行检算。3.1地基强度检算基底应力为单孔重载或双孔重载、主力+纵向附加力限制1) 地基承载力的修正 2) 基底截面特性基底面积 截面模量 核心半径 3) 作用在基底上的荷载单孔重载 双孔重载 4) 地基强度检算单孔重载 满意地基强度要求双孔重载 满意地基强度要求3.2基底偏心距检算基底偏心距为单孔轻载、主力+纵向附加力所限制1) 作用在基底上的荷载 2) 容许偏心距 3) 基底偏心距检算 基底偏心距满意要求3.3基础倾覆、滑动稳定性检算 当墩台承受较大的单向水平推力而其合力作用点又距基底较高时，结构简单产生绕基底外缘的转动或沿基底面的滑动。本项检算的目的就是为了保证墩台在最不利荷载组合作用下，不会绕基底外缘产生转动或沿基底面发生滑动。基础倾覆、滑动稳定性通常受单孔轻载、主力+纵向附加力限制1) 作用在基底上的荷载 2) 基础倾覆稳定性检算 满意基础倾覆稳定性
