桥梁桩基础课程设计.docx
桥梁根底工程课程设计任务书题目:某公路桥梁桩根底设计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根底与地基的设计与检算。要求同学选择(或由任课教师分配)一个根底，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。该桥墩根底由两根钻孔桩组成，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片(0.204)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y=18.5kNm3,土粒比重或=2.70,天然含水量h=21%,液限WL=22.7%,塑限h-p=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：容重=19.5kNm3,土粒比重GS=2.70,天然含水量M=I7.8%,液限IVL=22.7%,塑限卬p=16.3%.2.3 设计荷载(1) 一跨上部结构自重G=2000X(L20>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(L0l)m。(4)设计汽车荷载为公路一11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35kPa.水平荷载单桩所受水平力如图4所示。其中：小(制动力)=4.5kN:W(风力)=5kN:W2(风力)=8kN图22.4 材料桩身混凝土强度等级拟采用C25,混凝土弹性模量后=2.85XIO'MPa,可选择的钢筋有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)132()25303540编组189-1617-2425-3233-4041-50(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)初步决定修筑根底的施工方案(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，本人承当的课程设计任务；(2)地质勘察资料；(3)设计荷载:(4)方案设计。包括：根底选型，尺寸拟定，地基持力层的选取。需要说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：计算工程，计算过程和计算结果，方案调整的理由和结果。需要说明参数选取的理由、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：根底施工方式，主要施工机具。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，根底工程(第二版).人民交通出版社，1997.102周景星等，根底工程.清华大学出版社，19963公路桥涵设计通用标准(JTGD60-2004),人民交通出版社,20044公路桥涵地基与根底设计标准(JTJ024-85),人民交通出版社985撰写者：王晓琴指导教师：王晓琴课程设计评分表评分标准：1 .学生是否严格遵守课程设计纪律，按照规定时间完成设计任务(占30%)2 .课程设计报告书质£：(占40%)(1)是否采用了良好的设计方法，独立完成课程设计.(2)课程设计各分段的任务是否按时完成及完成的质量.(3)是否完成课程设计任务书指定的全部要求。3 .课程设计报告书的撰写标准(占30%)课程设计报告书的撰写标准要求与毕业设计(论文)的要求相同。教师评分：1 .学生出勤得分：2 .内容质量得分：3 .撰写标准得分：最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定教酊评语：签字：日期：年月日根底工程课程设计报告书-设计资料1地质资料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：容重y=19.5kNm3,土粒比重Gs=2.70,天然含水量¼=17.8%»液限VVL=22.7%,塑限卬p=16.3%°常水位标高为44.50m,一般冲刷线标高为39.50m,最大冲刷线标高为3550m2桩、墩尺寸与材料该桥墩根底由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径d=l.2m,桩底沉渣厚度控制为/=0.34。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LOm。桩身混凝土强度等级拟采用C25,混凝土弹性模量Eh=2.85×IO4MPa,可选择的钢筋有HPB235和HRB335。3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G=2000X(Z20)L2=3914kN,自重反力N=5=1957AN,其中L=35m02(2)盖梁自重反力N,=握=175%N;系梁自重反力23 3)一根墩柱自重反力N4j2/X2低水位：7V4=25××8.3+(25-10)×x5.1=223.05ZN4 4JrXrH×1常水位：2V4=25×-×4.8÷(25-10)×-×8.6=195.56AN44(4)桩每延米重N5考虑浮力)q=(25-10)×-×1=17.7kN/m4拟定桩根底采用旋转钻孔灌注桩根底,为摩擦桩。(5)设计汽车荷载为公路一II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.4活载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力、公路二级：qk=7.875kNm,Pk=(29.9×4+180)×0.75=224.7kNI、单孔布荷载Rlq=224.7+7.875×30×0.5=342.83kNIIL双孔布载R2q=342.83×2=685.66kN(2)、人群荷载qr=3.5X0.5=L75kNm2I、单孔布荷载Rlr=l.75×29.9×0.5=26.16kNIIL双孔布载R2r=26.16×2=52.32kN2、柱反力横向分布系数的计算柱反力横向分布影响线见图5。(1)、公路二级双孔布载汽车道：u=0.3车辆：U=0.3中汽X(1.167+0.767+0.418+0.078)=1.2522、人群荷载人中人二1.33两跨汽车荷载反力N5=557.10X2=1114.20kN(已计入冲击系数的影响)；一跨汽车荷载反力N6=(l+)中汽Rlq=(1+0.3)×1.25×342.83=557.IOkN(已计入冲击系数的影响)；车辆荷载反力已按偏心压力原理考虑横向分布的分配影响。两跨人群荷载反力N7=34.79×2=69.58kN；一跨人群荷载反力N8二人Rlr=L33X26.16=34.79kN<>单桩所受水平力如下图。其中：济(制动力)=2.5kN;M(风力尸3.7kN;W2冰压力)=5.8kN图2计算P时取以下数据：桩的设计桩径为L2m,成孔直径为1.3m102桩周长U=1.3x%=4.08"z,A=匕二=1.13m2,2=0.7,相0=0.8G=50,4=伍一15.5即，J=70，.二国5；195_0=%'/皿扣除浮力)。=吗业-I=O不：e02=1-1=0.598桩底为硬塑性亚粘土4=01=073查表得k2 = 2.560=42(UPa解得：h=22. 03m4.08×15.5×50+(/?-15.5)×70+0.7×0.8×1.13420+2.5×9×(0-3)=142,8一409.338=2550.4+8.48/?取整h=22.5m桩底标高为13m在20m以下满足低级二层土要求即p=142.8×22.5-409.338=2803.662Nh=2550.4÷8.48×22.5=2748AkN桩的轴向承载力满足。2、桩的内力计算(1)确定桩的计算宽度伪=KX(d+l)=0.9X(1.2+1)=1.98m(2)计算桩一土变形系数mb1-e*里=0.43其中也5。 1943619桩的换算深度h=ah=0.43×22.5=9.682.5m所以按弹性桩计算（一）（3）计算墩柱顶外力P,.、Qi.Mi及最大冲刷线处桩身弯矩A/。，水平力。,及轴向力A墩帽顶的外力（按一跨活载计算）换算到最大冲刷线处（4）桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算八八aM.0.43×532.34CCC由。.=O得：Co=-=13.08-QQo17.5-0343由CO=13.08及=9.68杏表得ZMM=0343故zmax=-=0.8qmax0.43由Ivmax=0.343及方=9.68查表得KM=L（X）8（5）桩的最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算无量纲系数AxBxAmBm查表得ZZ=OZh=2h4%劣4aM.BmM;0.230.14.00.09960.999744.23514.15518.380.470.24.00.196960.998068.41513.34521.750.930.44.00.377390.9861716.11513.34529.451.630.74.00.592280.9381725.29511.15536.442.331.04.00.723050.8508930.87437.19468.063.491.54.00.754660.6408132.22329.18361.404.652.04.00.614130.4065828.24209.12237.365.582.44.00.443340.2426218.93124.81143.746.983.04.00.193050.075958.2439.0647.309.34.04.00.000050.000090.010.050.06Zz=az4BXbiVMoZBX<kPc)00000000.470.22.117791.290881.6212.9114.530.930.41.802731.000642.7620.0122.771.630.71.360240.638853.6422.3525.992.791.20.745880.219083.1110.9814.094.652.00.14696-0.07571.12-7.57-6.456.052.6-0.0398-0.1114-0.04-14.47-14.876.983.0-0.0874-0.0947-1.00-14.20-15.209.34.0-0.1078-0.0149-1.65-0.74-2.39(6)桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移和转角计算符合标准要求该桩不是变截面，那么n=l墩顶纵桥向水平位移的计算：Z0=49.3-35.5=13.8w,20=5Jm,h2=44.5-35.5=9m,2h2=3.69m查表得Ajd=I38.237,%=27.8324=4+(1w)瓦1=+(-)32n0 mi Q× 138.237 + 536.56 × 27.8320.43J 水解得：Ad=I38.237,瓦I=27.8322 I Ai + MBd a2Ela r, a,10.432×1943619=0.0216=21.6w平位移容许值=0.5JZ=0.5×25=2.5cm=25Vn>21.6mm墩顶位移符合要求。
