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1、中中墩墩设设计计书书设计人：姚涛设计人：姚涛设计单位设计单位;道桥二班道桥二班设计时间：二设计时间：二 0 0 一一年五月十二日一一年五月十二日设计资料设计资料（1 1）上部构件：）上部构件：30m30m 预应力钢筋混凝土空心板，桥面净宽预应力钢筋混凝土空心板，桥面净宽 8m8m2 2。（2 2）下部构件：混凝土重力式桥墩。）下部构件：混凝土重力式桥墩。（3 3）设计荷载：公路）设计荷载：公路-级，人群荷载为级，人群荷载为m m（4 4）地质资料。）地质资料。地质柱状图见图地质柱状图见图 6-296-29。0设计水位设计水位85.95常水位常水位79.379.3原河底原河底78.1078.10
2、一般冲刷线76.876.676.6局部冲刷线75.4198黏性土a70.2粘性土b图 6-29地质柱状图（尺寸单位：cm）地基土的物理性质指标见表地基土的物理性质指标见表 6-166-16地基图物理性质指标地基图物理性质指标层次土名（kN/m3）GS(%)L(%)P(%)e1黏性土 a2黏性土 b表表 6-166-16LI（5 5）水文资料）水文资料设计水位高程，常水位高程，河底高程，一般冲刷线高程，设计水位高程，常水位高程，河底高程，一般冲刷线高程，局部冲刷线高程局部冲刷线高程 75,475,4（高程均以（高程均以 m m 计）计）。（6 6）其他：桥梁处于公路直线段上，无冰冻，风压为）其他
3、：桥梁处于公路直线段上，无冰冻，风压为 5050，拟在枯水季节施工。作用于基顶（墩底）处的效应组合见表拟在枯水季节施工。作用于基顶（墩底）处的效应组合见表6-176-17。2.2.设计任务：设计桥的中墩基础。设计任务：设计桥的中墩基础。作用于基础（作用于基础（墩底）处的效应组合）处的效应组合表表 6-176-17作用于基顶（墩底）处的力和力作用于基顶（墩底）处的力和力序号序号效应组合情况效应组合情况矩矩N N（kNkN）H H（kNkN）M M（kNm）（kNm）用于验算地基强度和偏心距用于验算地基强度和偏心距组合组合A:A:恒载双孔车辆双孔人群恒载双孔车辆双孔人群B:B:恒载单孔车辆单孔人群
4、恒载单孔车辆单孔人群1 1组合组合A:A:恒载双孔车辆双孔人群双孔制动力常水位恒载双孔车辆双孔人群双孔制动力常水位时风力时风力B:B:恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力常水位恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力常水位时风力时风力用于验算基础稳定性用于验算基础稳定性组合组合恒载单孔车辆单孔人群设计水位时的浮力恒载单孔车辆单孔人群设计水位时的浮力组合组合2 2A:A:恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力设计水恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力设计水位时风力设计水位时浮力位时风力设计水位时浮力B:B:恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力常水位恒载单孔车辆单孔人群单孔制动力常水位时风力常水位时浮力时风力常水位时浮力二二.设计说
5、明设计说明987698760 0984698460 09876987622622698469846226226854285420 08542854222622675417541226226262632832821102110241224123283282041204121112111针对基础的埋置深度选择，针对基础的埋置深度选择，需要从地质条件来考虑，需要从地质条件来考虑，考虑考虑的指标是液性指数的指标是液性指数 I IL,L,空隙比空隙比 e e 进一步去确定承载力容许值，进一步去确定承载力容许值，然后根据液性指数然后根据液性指数 I IL L判断土质是否是透水，最后由水文资料判断土质是否是
6、透水，最后由水文资料所给的水位高程，一般冲刷线高程等选定基础埋置深度。所给的水位高程，一般冲刷线高程等选定基础埋置深度。针对基础尺寸的选择，根据荷载的地基承载和地基承载针对基础尺寸的选择，根据荷载的地基承载和地基承载力的情况，然后由基础台阶的厚度、宽度，算出台阶扩展角，力的情况，然后由基础台阶的厚度、宽度，算出台阶扩展角，进一步确定基础的尺寸。进一步确定基础的尺寸。针对所用材料的选择，应根据设计资料中上下部构造，针对所用材料的选择，应根据设计资料中上下部构造，以及桥面所受荷载和地基荷载和地基承载力来确定，选定安以及桥面所受荷载和地基荷载和地基承载力来确定，选定安全系数较高且又经济的材料进行施工
7、。全系数较高且又经济的材料进行施工。三三.验算验算 1.1.确定基础埋置深度确定基础埋置深度.从地质条件看，表层黏土厚约从地质条件看，表层黏土厚约6 6 米。其液性指数米。其液性指数I IL L=(W-W=(W-WP)P)/(W/(WL L-W-WP P)=)=e=.e=.查表查表3-23-2得承载力容许值得承载力容许值fafa0 0=289kPa.=289kPa.对二级公路而言。土质不坏可作为持力层，考虑黏土对二级公路而言。土质不坏可作为持力层，考虑黏土 I IL L=.可视为不透水层，常水位可采用土围堰明挖法修筑扩大浅基可视为不透水层，常水位可采用土围堰明挖法修筑扩大浅基础。因此，初定基础
8、底面设在局部冲刷线以下米处。高程为础。因此，初定基础底面设在局部冲刷线以下米处。高程为米。米。2.2.基础尺寸的拟定基础尺寸的拟定选用选用 C C5 5片石混凝土基础，根据荷载和地基承载力情况。片石混凝土基础，根据荷载和地基承载力情况。初定基础设三层台阶、每厚初定基础设三层台阶、每厚 75lcm75lcm。台阶宽。台阶宽 50cm50cm。则扩展角。则扩展角=arctan=arctan（50/7550/75）=34=34maxmax=40=40。符合要求，则基础。符合要求，则基础顶面尺寸。顶面尺寸。l l2 2=1280+=1280+2=2=（m m）b b1 1=198+=198+2=2=（
9、m m）基础底面尺寸为：基础底面尺寸为：L L2 2=1280+=1280+6=6=（m m）B B2 2=198+=198+6=6=（m m）根据本桥情况，顺桥向验算应控制设计、故以下均为纵向验根据本桥情况，顺桥向验算应控制设计、故以下均为纵向验算。算。3.3.计算各种效应组合下作用于基础底面行心处的计算各种效应组合下作用于基础底面行心处的 N N、H H 和和M M 值。值。（表（表 6-176-17）4.4.台力偏心距验算台力偏心距验算由台力偏心距组合由台力偏心距组合 e e0 0=m/n.=m/n.对照表对照表 6-176-17 中序号中中序号中 组组合合B B，其，其 M=2412k
10、NM=2412kNm m 属最大。而属最大。而 N=9846N=9846 比组合比组合A A中的中的 N N小得不多。小得不多。基础底面面积：基础底面面积：A=A=（m m2 2）截面抵抗矩：截面抵抗矩：=1/6=1/6=L=L=/A=/A=e e0 0=M/N=2412/9846=M/N=2412/9846=5.5.地基强度验算地基强度验算（1 1）持力层强度）持力层强度按地质资料，按地质资料，采用规范方法。采用规范方法。先求得持力层的承载力容许值先求得持力层的承载力容许值:ffa a=f=fa0a0+k+k1 1r r1 1(b-2)+k(b-2)+k2 2r r2 2(h-3)+10h(
11、h-3)+10h持力层为黏土，持力层为黏土，查得查得ffa0a0=289kPa.=289kPa.由由l l2 2=、查表查表3-93-9，得得k k1 1=0,k=0,k2 2=,=,故五宽度修正、由于故五宽度修正、由于 h=h=从一般冲刷线算起从一般冲刷线算起)持力层为塑态，持力层为塑态，黏土可视为不透水层，故应考虑地面影响黏土可视为不透水层，故应考虑地面影响 h h=于是：于是：ffa a=289+=289+（）（）+10+10=（kPakPa）对于组合来说，承载力容许值抗力系数对于组合来说，承载力容许值抗力系数 r rR R=.=.按照表按照表6-176-17序号的荷载组合序号的荷载组合
12、B B计算，计算，e e0 0=M/N=2412/=M/N=2412/=e e0 0P、得、得 k k1 1=0=0、k k2 2=、又因为持力层不透水、可计入水、又因为持力层不透水、可计入水深修正，故软弱下卧层的承载力容许值为：深修正，故软弱下卧层的承载力容许值为：ffa a h+zh+z=f=fa0a0+k+k1 1r r1 1(b-2)+k(b-2)+k2 2r r2 2(h+z-3)+10h(h+z-3)+10h =+0+=+0+10+10=(kPa)=(kPa)上式中，由于持力层不透水，上式中，由于持力层不透水，2 2采用黏土层得饱和重度值，采用黏土层得饱和重度值，2 2=f f=(
13、G=(Gs s+e)/(1+e)+e)/(1+e)=下卧层顶面应力为：下卧层顶面应力为：P Ph+zh+z=1 1=（h+zh+z）+(P-(P-1 1h)h)其中，其中，h h 应从河底算起，故应从河底算起，故 h=h=和和 h h 范围内均为黏土，计算时范围内均为黏土，计算时用其天然重度，故用其天然重度，故1=1=2 2=m=m.因为因为 z/b=1z/b=1、取、取 P=P=（p p+Pmax+Pmax）/2./2.-3 3组合组合 I IA A时：时：P=126kPaP=126kPa、由、由 l/b=,l/b=,查表查表-14,-14,经内插得经内插得=.=.故故Pz=Pz=+=168
14、.=168.对组合，对组合，PzfaPzfah+zh+z.故符合要求：故符合要求：组合组合A A 时。时。P=(126+158)/2=142(kPa)P=(126+158)/2=142(kPa)Pz=Pz=+=168kPa=168kPa对组合，对组合，PzPzR Rfafah+z,h+z,故符合要求故符合要求6.6.基础稳定性基础稳定性 (1)(1)抗倾覆稳定性抗倾覆稳定性K K0 0=S/e=S/e0 0,其中其中 S=b/2=2=S=b/2=2=、e e0 0=M/N=M/N、取不利效应组合。、取不利效应组合。K K0 0计算如下表、结果符合要求：计算如下表、结果符合要求：K K0 0计算
15、表计算表效应组效应组N N（kNkN）合合组合组合组合组合8542854275417541m)m)32832821112111M()kPM()kPe e0 0(m)(m)R R0 0数数要求最小稳定系要求最小稳定系（2 2）抗滑动稳定性）抗滑动稳定性.由由 k kc c=N=N/H,/H,且黏性的且黏性的 I IL L=,=,属软塑态，属软塑态，查表查表 6-56-5 得得=列表计列表计算如下，算如下，RcRc 很大满足要求很大满足要求RcRc 计算表计算表M()kPM()kP效应组合效应组合N N（kNkN）m)m)e e0 0(m)(m)R Rc c系数系数要求最小稳定要求最小稳定组合组合组合组合A AB B8542854275417541226226226226（7 7）本桥为静定桥梁，跨经不大，且地基土质良好，不必）本桥为静定桥梁，跨经不大，且地基土质良好，不必计算沉降。计算沉降。