西南交大桥梁基础工程课程设计

西南交大桥梁基础工程课程设计内容摘要：

动力 （或牵引力） H2=+= 故双孔重载时采用的 制动力 （或牵引力） 为 H2= H2对基底 xx 轴的力矩： M𝐻2 = (58+2 + ) = （ 2）纵向风力 ○ 1 风荷载强度 W=K1K2K3W0=800= 其中 𝐾1根据长边迎风的圆端形截面 l/b ,由课本表 2— 8 查得为 ， 𝐾2 根据轨顶离常水位的高度 (+=)，线性内插得 K2=，𝐾3根据桥址所处地形为构造剥蚀山区，河谷阶地，河流峡谷区，所以 𝐾3取。 ○ 2 顶帽风力 H31=WA=12= H31对基底 x— x 轴的力矩 MH31为 MH31=(58+2+)=∙m ○ 3 墩身风力 H32=WA=(+)/258= 桥梁基础工程课程设计 15 H32对基底 x— x 轴的力矩 MH32为 MH32=(29+2)=∙m ○ 4 纵向风力在承台底产生的荷载 H3=H31+H32=+= MH3 = MH31 + MH32 = +=∙m （ 3）流水压力 因为该桥墩不处于水流中，所以流水压力为 0 四 荷载组合 活载布置图示 单孔重载 双孔重载 单位 N(kN) H(kN) M() N(kN) H(kN) M() 主力 恒载 活载 附加力 制动力 0 0 风力 0 0 （ 1）单桩轴向承载力检算 最不利荷载组合为纵向主 +附，双孔重载。 （ 2）墩台顶的水平位移检算 最不利荷载组合为纵向主 +附，单孔重载。 （ 3）桩身截面配筋检算 最不利荷载组合为纵向主 +附，单孔重载。 （ 4）群桩基础承载力检算 最不利荷载组合为纵向主 +附，双孔重载。 第三节基础类型的比选 桥梁基础工程课程设计 16 根据荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、料具的用量价格（包括料具的数量）、施工难易程度、 物质供应和交通运输条件以及施工条件等等，经过综合考虑后决定以下四 个可能的基础类型，进行比较选择，采用最佳方案。 方案比较表 基础类型 方案比较 浅基础 一般指基础埋深小于基础宽度或深度不超过 5m的基础。 建筑物的浅平基多用砖、石、混凝土或钢筋混凝土等材料组成，因为材料的抗拉性能差，截面强度要求较高，埋深较小，用料省，无需复杂的施工设备，因而工期短，造价低，但只适宜于上部荷载较小的建筑物。 低承台桩基 稳定性较好，但水中施工难度较大，故多用于季节性河流或冲刷深度较小的河流，航运繁忙或有强烈流水的河流。 位于旱地、浅水滩或季节性河流的墩台，当冲刷不深，施工排水不太困难时，选用低承台桩基有利于提高基础的稳定性。 高承台桩基 当常年有水，且水位较高，施工不易排水或河床冲刷较深，在没有和不通航河流上，可采用高承台桩基。 有时为了节省圬工和便于施工，也可采用高承台桩基。 然而在水平力的作用下，由于承台及部分桩身露出地面或局部冲刷线，减少了及自由段桩身侧面的土抗力，桩身的内力和位移都将大于低承台桩基，在稳定性方面也不如低承台桩基。 沉井 沉井基础占地面积小，施工方便，对邻近建筑物影响小，沉井内部空间还可得到充分利用。 沉井法适用于地基深层土的承载力大，而上部土层比较松软，易于开挖的地层。 通过研究设计资料，我把持力层选为 W3泥岩， W3泥岩 为强风化泥岩，天然重度为 20kN/m3,压缩模量 120MPa,基本承载力 400kPa,庄周土的极限侧阻力100kPa。 场地勘察未发现滑坡、岩溶、断层、破碎带等不良地质现象。 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 ， 地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。 桥墩所处位置无流水，施工较容易，上部荷载较大。 综合以上原因，选用低承台桩基，承台底面的标高为 桥梁基础工程课程设计 17 =(局部冲刷线 ), 打入桩适用于稍松至中密的沙类土、粉土和流塑、软塑的粘性土；震动下沉桩适用于 沙类土、粉土、粘性土和碎石类土；桩尖爆扩桩硬塑粘性土以及中密，密实的沙类土、粉土；钻孔灌注桩可用于各类土层，岩层；挖孔灌注桩可用于无地下水或少量地下水的土层。 根据地质条件，这里选用 钻孔灌注桩 ，选用 摩擦桩。 第四节基础尺寸的拟定 一承台尺寸确定 墩身底面 尺寸： 承台平面尺寸： 12 8 承台厚度：承台采用 C30 混凝土，厚度定为 2m。 承台底面标高： =， 承台底面入土： = 二 桩长和桩径 钻孔灌注桩的设计桩径一般采用 、 、 、 ，不宜小于 . 这里初步拟定桩径为。 桩长范围为 =l=，这里初步拟定桩长为 32m。 三确定桩数及其平面布置 1 单桩 轴向容许承载力的确定 桥梁基础工程课程设计 18 ,p=12U∑fili+m0A,ς 选择冲击锥，成孔桩径 +=，所以 U = =。 各土层极限摩阻力圆砾土 f1=80kPa， l2=， W4 泥岩 f2=50kPa， l2=，W3泥岩， f3=100kPa， l3=。 W3 泥岩中夹有 的 W3 砂岩，由于 W3砂岩的各项物理性能均优于 W3泥岩，所以全部按 W3泥岩计算是安全的。 钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数 m0，经查表，土质较好，取为。 A = πd2/4 = ， h10d，所以 ,ς=ς0+k2γ2(4d3)+k39。 2γ2(6d)， W3 泥岩参数按碎石取，物理状态为中密，所以地基允许承载力深度修正系数 k2 取 5， k39。 2=1/2k2=,。 γ2=(++20)/32=,ς=400+5(4)+6= ,P=(80+50+100) + = 作用于承台底面的最大竖向荷载 桩数 n = μN/,P = ，取 n=6. 钻孔灌注摩擦桩的中心距不应小于 倍成孔直径， =,取 4m 各类桩的承台板边缘至 最 外一排桩的净距当桩径 d=1m 时，不得小于 ，且不得小于。 桥梁基础工程课程设计 19 布桩形式和承台尺寸图 桥梁基础工程课程设计 20 第三章 技术设计 第一节桩基础的平面分析 一 b0、 m、 a 的确定 b0=(d+1)kn 桩间净距 l0=，计算深度 h0=3(d+1)=， n=3， C= k=C+ ∙ l0h0=+= b0=(+1)3= 圆砾土 m1=50， h1=， W4 泥岩 m2=8， h2=， W3 泥岩， m3=50，h3=。 假设为弹性桩， hm=2(d+1)=5m m=m1h12+m2(2h1+h2)h2hm2 =502+8(2+)52 =2 C30 受压弹性模量 Eℎ = 107kPa I = π𝑑4/64 = 𝑚4， EI = 𝐸ℎI = 106kN∙ 𝑚2 a = √𝑏0𝑚𝐸𝐼5 = √1065 = . ah=，所以应按弹性桩设计。 二单桩刚度系数计算 钻孔灌注桩 ξ=，桩在 地面 以上长度 l0=0m；桩在 地面 以下长度 l=32m；桥梁基础工程课程设计 21 内摩擦角 φ 取所穿越土层平均值 φ=(40+25+42)/32=176。 d0 = d +2ltan(φ/4) = 4𝑚。 故 A0= π4d02= C0=mh=50000 32 = 1600000 𝜌1= 1𝑙0:𝜉𝑙𝐸𝐴 +1𝐶0𝐴0=106 al0=0， al=32=4 查表得 YQ=,YM=,φM= 𝜌2 = 𝛼3EIYQ = 106 = 105, 𝜌3 = 𝛼2EIYM = 106 = 106, 𝜌4 = αEIYM = 106 = 106, 三群桩刚度系数计算 𝐵0 = B+ 2htan(φ/4) = 12+ 2 2 tan(7) = , h==,𝐶ℎ = 50 = 29 γbb=nρ1=6106=107 γaa=nρ2+B0Chh2 =6105+2910002 =106 γβa=nρ3+B0Chℎ26 =6106+29210006 =106 γββ=nρ4+nρ1𝑥2+B0Chℎ312 =6 106+410642+293100012 =108 四桩顶位移及次内力计算 桥梁基础工程课程设计 22 1 荷载组合为纵向主 +附，双孔重载 水平力 H = + = 竖向力 N = += 对承台 xx 轴力矩 M = + + = ∙m （ 1） 计算承台位移 ○ 1 承台竖向位移 𝑏0 = 𝑁γbb= 107 = 10。 3m ○ 2 承台水平位移 a= γββHγβaMγaaγββγ2βa=108+106106108(106)2 =104m ○ 3 承台转角 β= γaaMγβaHγaaγββγ2βa=106+106106108(106)2 =104 （ 2）计算桩顶位移及内力 ○ 1 桩顶竖向位移 b1i=b0+x1iβ=103+4104=103m b2i=b0+x2iβ=1034104=104m ○ 2 桩顶水平位移 a𝑖 = a = 104m ○ 3 桩顶转角 𝛽𝑖 = −𝛽 = −104, ○ 4 桩顶处轴向力 N1i=Nn +x1iβρ1= 4104106=, 桥梁基础工程课程设计 23 N2i=Nn = = N3i=Nn +x3iβρ1= +4104106=, ○ 5 桩顶处横向力 Qi=aρ2β。