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1、桥墩基础与地基设计与检算课程设计报告范文书基础工程课程设计书第第1章工程概况和设计任务工程名称：桥墩基础与地基的设计与检算。场地位置：上部结构类型：公路桥梁尺寸：初步拟定尺寸如图1所示。该桥梁上部结构为17米预应力混凝土装配式T梁桥。桥面宽7米，两边各0.5米人行道。图1结构构造图（单位标高：m；结构尺寸：cm）该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。标高20.000m以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重1=18.5kN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量w=21%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%；标高20.000m以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容
2、重2=19.5kN/m3，土粒比重G=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。第3章设计荷载一跨上部结构自重：1.212000164620LGKN=,两跨自重反力11=823KN2GN=盖梁自重反力221752GNKN=一根墩柱（d=1.3m）自重241.3132500431.384NKNp=局部冲刷线桩（直径1.5m）自重每延米21.51526.514qKNp=；局部冲刷线以下桩重等于桩深自重与置换土重每延米的差值21.5(19.515)7.954qKNp=-=活载反力计算二级公路行车荷载10.50.757.875/kqKNm=2(16.9130)0.
3、75220.35kPKN=+=单孔布载1220.357.875170.5287.24qRKN=+=双孔布载2287.242574.48qRKN=人群荷载23.50.51.75/rqKNm=单孔布载11.7516.90.514.79rRKN=双孔布载214.79229.58rRKN=柱反力横向分布系数的计算公路二级双向布载汽车道：=0.3车辆：=0.31=1.1670.7670.4180.078=1.252F+汽（）人群荷载人=1.33f人两跨汽车荷载反力：5466.772933.53NKN=；一跨汽车荷载反力：61(1)R(10.3)1.25287.24466.77qNKNmf=+=+=汽（已
4、计入冲击系数的影响）；车辆荷载反力已按偏心原理考虑横向分布的分配影响）。两跨人群荷载反力：719.67239.34NKN=一跨人群荷载反力：81N=R1.3314.7919.69rKNf=人6N在顺桥方向引起的弯矩：466.770.3140.03MDKNm=7N在顺桥方向引起的弯矩：19.690.35.90MKNm=单柱所受水平力如图所示。其中4.5THKN=，125,8WKNWKN=图2水平荷载示意第4章桩基础的设计桩长的计算由于地基土层单一，用公路桥涵地基与基础设计规范确定单桩轴向受压承载力容许值经验公式初步反算桩长，该桩埋入局部冲刷线以下的深度为h，一般冲刷线以下深度为3h，则()002
5、231132nhaikikpaiNRqlAmfkhmlg=+-()()/12340571.0()1.01.01.0822.82175431.3834.5025.5026.517.951.0933.531.039.34260.667.95hNNNNNlqhqNNhh=+=+-+=+计算aR时取一下数据，桩的设计直径取1.5m，1.54.71mmp=221.51.774pAmp=，0.7l=08m=218.519.5109/3()2kNmg+=-=扣除浮力，130t=502=t734.0613.0227.0613.021.0w-ww-wIpLpL1=-=234.0163.0227.0163.017
6、8.02=-=-=wwwwIL()73.011101=-+=PPwGewS；()598.011202=-+=PPwGewS桩底为硬塑性亚粘土73.0010=ee查表得5.22=k0420afKPa=()()()14.719.5309.5501.770.80.74202.59432254.85352.52640.667.95aRhhhh=+-+-=+=+解得h=9.30m，取h=10m，29012720.16ahRKNNKN=，桩的轴向承载力符合要求。2.桩的内力计算确定桩的计算宽度1b()()111.00.91.512.25fbkkdm=+=+=（2）计算桩土变形系数a15574150002.
7、250.3590.82.85100.0491.5mbEIa=其中m=15000,7470.8c0.82.85101.511.510EIEI=桩的换算深度0.359103.592.5hhma=所以按弹性桩计算.（3）计算墩柱顶外力iP、iQ、iM及最大冲刷线处桩身弯矩0M，水平力0Q，及轴向力0P墩柱顶的外力计算按一跨活载计算根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD632007）第1.0.5条，按承载力极限状态要求，结构构件自身承载力应采用作用效应基本组合验算。根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）第4.1.6条，恒载分项系数取1.2，汽车荷载，人群荷载及制动力作用的分项系数均取1.4
8、，风荷载分项系数取1.1；当汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有一种可变作用参与组合时，其组合系数取0.8，当汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有两种可变作用参与组合时，其组合系数取0.7，当汽车荷载（含汽车冲击力）外尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取0.6.墩帽顶的外力（按一跨活载计算）1.21751.4466.770.81.419.691603.8320.71.44.51.136.721.4140.030.61.44.51.31.45.901.14.5(1.30.65)8(129)210.046iiiPkNQkNMkNm=+=+=+-=（822.82）（）冲刷线处0001603.8321.2(4
9、66.7719.699)2407.800.71.44.51.1(58)14.421.4140.030.61.44.5(1.3122)1.45.901.15(0.65122)89460.467PkNQkNMkNm=+=+=+=（4）局部冲刷线以下深度z处截面的弯矩Mz及桩身最大弯矩Mma某计算局部冲刷线以下深度z处截面的弯矩Mz计算00Mzm某QAMBa=+=14.42460.46740.17460.4670.359mmmmABAB+=+无量纲系数mmBA查表得zM计算列表Zza=zmAmB0mQA00MBzM0.000.000.0000010.00460.47460.470.200.560.1
10、96060.997897.88459.50467.370.401.110.374630.9848615.05453.50468.540.601.670.520570.9544320.91439.48460.390.802.230.625880.903925.14416.22441.361.002.790.686810.871227.59401.16428.751.203.340.703240.7466328.25343.80372.051.403.900.678450.6464827.25297.68324.931.805.010.530050.4272921.29196.75218.042.
11、206.130.307660.2184412.36100.58112.942.607.240.096670.061993.8828.5432.433.008.360.00000-0.000070.00-0.03-0.03桩身最大弯矩Mma某及最大弯矩位置计算由zQ=0得：000.359460.46711.46414.42QMCQa=由11.4643.59QCh=及查表得ma某0.332Mz=故ma某0.3320.9250.359z=由ma某0.332Mz=及3.59h=查表得1.018MK=ma某01.018460.467468.755MMKMkNm=（5）桩的最大冲刷线下深度z处横向土抗力z
12、某P计算20011Pz某某某QMzAzBbbaa=+20.35914.420.359460.4672.252.25某某zAzB=+2.30126.376某某zAzB=+无量纲系数mmBA查表得某某P计算列表Zza=zA某B某01某QZAba201某MZBba()某某pkpa0.000.002.501741.640760.000.000.000.200.562.174921.30931.006.917.910.401.111.85591.017721.7110.7412.450.601.671.551870.765532.1412.1114.260.802.231.268820.551622.3
13、411.6413.971.002.791.011270.374112.339.8712.191.203.340.782150.230452.167.299.451.403.900.582850.117571.884.346.221.805.010.27166-0.030491.13-1.45-0.322.206.130.06243-0.100690.32-5.84-5.532.607.24-0.07251-0.12246-0.43-8.40-8.833.008.36-0.16458-0.11999-1.14-9.49-10.63（6）桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算由上可知，最大弯矩发生在局
14、部冲刷线以下z=1.357m处，该出Mj=472.45mkN计算轴向力Nj时，根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）第4.1.6条，恒载分项系数取1.2，汽车荷载分项系数取1.4，人群荷载分项系数取1.4，人群荷载组合系数取0.8，则()11.2822.82175431.3826.5134.525.507.951.554.71301.5521.4466.770.81.419.672678.50jNKN=+-+-+=纵向钢筋面积桩内竖向钢筋按含筋率0.2%配置241.50.2%35.3104gAp-=现选用14根22的HRB335钢筋Ag=45.62某10-4m2fd=280MPa桩柱
15、采用C25混凝土，fcd=11.5MPa计算偏心距增大系数因为细长比：017106017.50.450pllhiIA+=所以偏心偏心增大系数：=1+011400e/ho(hpl)212其中e0=Nma某Mma某=0.248m;h0=r+r=0.9+0.765=1.665(m);h=2r=1.8m1=0.2+2.700eh=0.3662=1.15-0.01lhp=1.1481，故2取1=1+114000.248/1.665(251.5)2某1某0.366=1.487计算截面实际偏心距0eh0eh=Nma某Mma某=1.487468.7550.3162207.42m=根据公路桥涵设计通用规范（JT
16、GD602004）求轴向偏心距e0e0=BfDgfAfCfcddcddr+其中：r=0.90m,=0.002,并设g=0.9，则e0=9.2B0.0020.9280D9.2A0.002280C+某0.90=.56C09.2A504D.09.2B+某0.90以下采用试算法列表计算。由下表可见，当=1.07时，(e)=0.101798，与实际的e0=0.1021很接近，故取1.07为计算值。ABCD(0e)0e(0e)/e01.052.77540.29062.42760.58320.1103420.10211.0807291.062.79060.28062.44970.5670.1060180.1
17、0211.0383721.072.80540.27072.47130.55120.1017980.10210.997038截面承载力复核22222.805490011.52.47130.90.0029002802687.590ucdcdjNArfCrfKNNr=+=+=33330.270790011.50.55120.90.0029002802471.93ucddjMBrfDrfKNmMr=+=+=满足要求。根据弯矩分布，桩基的钢筋骨架宜至桩底，如考虑分段配筋，在z=6.53m处截面处为界：M=262.57KNm11.22074.286.537.954.71306.531.4466.770.8
18、1.419.6721878.50NKN=+-+=按均质材料截面验算该截面应力：截面面积A=221.51.7674mp=截面弹性抵抗距W=31.50.33132p=()1.851878.50262.571061.7670.331MPa=截面未出现拉应力，且小于fcd，可在此处（z=6.53m）截面切除一半主钢筋。裂缝宽度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）第6.4.5条，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，当按作用短期效应组合计算的截面受拉区最外缘钢筋应力2032,59.422.801.01.65cukNerfrhsrp-=-其中：r=900mm,fcu.k=20
19、0MPa,=1.0由lp/(2r)14=0.002其作用短期效应组合下桩身最大弯矩M=506.24kNm以及最大弯矩位于局部冲刷线以下z=6.53m处，次位置对应的N=2040.4243kN,e0=NM=308mm则=2322040.42431.030859.422.801.01.650.023.1490020900104.2524MpaMPa-=-说明在作用短期组合下桩身弯矩最大截面外缘钢筋处于受压状态，可不必验算裂缝宽度。（7）柱顶纵向水平位移计算桩在局部冲刷线处水平位移某0和转角00某=03QEIA某+02MEIB某0j=02QEIA某+0MEIB某因为z=0m查表得A某=2.44066
20、B某=1.621A=-1.62100B=-1.7508所以0372714.42460.4672.44061.6210.35911.5100.35911.5100.0032某=+=()()()0372714.42460.4671.621101.750850.35911.5100.35911.5100.00072radj=-+-=-由I1=41.264p=0.197m4,E1=E,I=41.564p=0.497m4得n=11IEEI=441.21.5=0.409墩顶纵桥向水平位移的计算：L0=12+9=21m,0la=6.657m,h2=9m,2ha=2.853m,查表计算得1某A=210.24375,1Aj=36.64494()()332112.8531210.2437512206.373323某某hAAnn=+-=+-=()()222112.853136.644941234.610222某hBAnn=+-=+-=111227118.26206.37346.267634.6100.35911.5100.3590.017417.4某某Q某AMBEImmmaa=+=+=