桥梁基础课程设计.docx
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桥梁基础课程设计
一、课程设计(论文)得内容
在学习桥梁基础工程等课程得基础上,根据给定基本资料(地质及水文资料,荷载)进行桥梁群桩基础得设计,初步掌握桥梁桩基础得设计与计算方法。
二、课程设计(论文)得要求与数据
(一)基本资料
1地质及水文资料
河床土质为卵石土,粒径50-60mm约占60%,20-30mm约占30%,石质坚硬,孔隙大部分由砂填充密实, 卵石层深度达58.6m;
地基比例系数(密实卵石);
地基承载力基本容许值;
桩周土摩阻力标准值;
土得重度 (未计浮力);
土内摩擦角。
地面(河床)标高69.50m;一般冲刷线标高63.54m;最大冲刷线标高60.85m;承台底标高67.54m;常水位标高69.80m,如图1。
承台平面图如图2所示。
纵桥向断面横桥向断面
图1桩基剖面图(单位:
m) 图2 单位:
m
2 作用效应
上部为等跨30m得钢筋混凝土预应力梁桥,荷载为纵向控制设计,作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向得荷载如下。
永久作用及一孔可变作用 (控制桩截面强度荷载)时:
∑N=40746kN
(制动力及风力)
∑M=4617、30kN、m(竖直反力偏心距、制动力、风力等引起得弯矩)
永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载)时:
∑N=46788、00kN
3承台用C20混凝土,尺寸为9、8×5、6×2.0m,承台混凝土单位容重。
4 桩基础采用高桩承台式摩擦桩,根据施工条件,桩拟采用直径,以冲抓锥施工。
(二)主要设计依据规范
1公路桥涵地基及基础设计规范(JTGD63-2007)
2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)
三、课程设计(论文)应完成得工作
设计满足要求得群桩基础,并形成图纸与计算文件。
计算文件包括以下内容:
1.群桩结构分析
(1)计算桩顶受力
(2)计算沿桩长度方向弯矩,水平压应力,并画出相应分布图
(3)桩顶纵向水平位移验算
2、桩身截面配筋并绘出基桩构造及钢筋图(横截面,立面),进行桩截面强度校核
3按地基土得支承力确定与验算单桩轴向承载力
4.承台验算
验算项目:
承台冲切承载力验算
四、课程设计(论文)进程安排
序号
设计(论文)各阶段内容
地点
起止日期
1
布置任务,设计内容讲解,查阅资料
2012、12、10
2
完成单桩桩顶荷载分配计算(群桩到单桩)
2012、12、10-2012、6、11
3
完成单桩设计
2012、12、12
4
完成桩基相关检算内容
2012、12、13
5
总结,撰写设计说明书
2012、12、14
五、应收集得资料及主要参考文献
[1] 中华人民共与国行业标准、公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)、北京:
人民交通出版社,2007
[2]中华人民共与国行业标准、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)、北京:
人民交通出版社,2004
[3]叶见曙、结构设计原理、北京:
人民交通出版社,2007
[4]江祖铭等主编、墩台与基础、北京:
民交通出版社,1994
发出任务书日期:
2012年 12 月 10日 指导教师签名:
吉小明
计划完成日期:
2012年12 月14日 基层教学单位责任人签章:
设计计算
1、承台底面中心得荷载计算:
1、1永久作用加一孔可变作用:
1.2永久作用加二孔可变作用
2、1桩得计算宽度
由于,查表取得,
已知
查表可得,由n=2可得,故取
所以
3、2桩-土变形系数
先拟定桩身混凝土强度为C30,经查表可得
桩在最大冲刷线以下深度为,其计算长度为
故按弹性桩计算
3、3桩顶刚度系数、、、植得计算
,,查表可得,钻孔时取
经查表可知当为摩擦桩时,取与得较小值
,
故取,所以
已知,故取,
由上述与可以查得
3、4计算承台底面原点O处位移、、(单孔活载+恒载+制动力等)
3、5 计算作用在每根桩顶上作用力、、
竖向力:
水平力:
弯矩:
校核:
3、6计算最大冲刷线处桩身弯矩,水平力,及轴向力
3、7最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力得计算:
3.7.1桩身最大弯矩处及最大弯矩得计算:
由得,及查表可得,故
由及查附表可得
3.7.2最大冲刷线深度下沿桩身长度方向弯矩、水平压应力得计算:
采用无量钢法计算,由,所以用摩擦桩公式计算
其中,。
经查相关附表可得、、、,计算结果如下;
由上表数据可画出桩身弯矩图与桩身水平压应力分布图
3.8桩顶纵向水平位移验算:
桩在最大冲刷线处水平位移与转角得计算:
由与查附表可得
,,
符合规范要求。
3.9墩顶纵桥向水平位移验算:
由,取4,可查得:
=64、75127
==16、62332 =5、75058
桩顶得纵向水平位移
水平位移得容许值,满足规范要求
4.桩身截面得配筋计算及截面强度得校核:
4.1计算轴向力,偏心距,偏心距增大系数:
最大弯矩发生在最大冲刷线以下处,该处
现拟定采用C30混凝土,HRB335钢筋,
查表可知当时桩得计算长度如下计算
长细比应考虑纵向弯曲对偏心矩得影响,取,则截面得有效高度
现进行偏心距增大系数计算:
故考虑纵向弯曲对偏心矩得影响后,
1计算受压区高度系数
,
则配筋率由下式计算:
承载力计算如下:
经查表可得
采用试算法进行计算,其计算结果如下表:
由计算表可见,当时,计算纵向力与设计值之比较为合理,此时可得,。
2计算所需纵向钢筋得截面积
由于小于规定得最小配筋率,故采用进行计算
现采用,布置如图所示。
实际配筋率,满足规范要求。
混凝土净保护层,满足规范要求。
纵向钢筋间得净距为,满足规定净距不应小于80mm且不大于350mm得要求。
5、对截面进行强度复核
由前面得计算结果:
;;;
实际配筋率。
1在垂直于弯矩作用平面内
长细比,故稳定系数
混凝土截面积为,实际纵向钢筋面积,在垂直于弯距作用平面内得承载力为:
2弯距作用平面内
现采用试算法列表计算
当时,,与设计得很接近,故取为计算值。
在弯矩作用平面内得承载力为:
桩身配筋图见附图
6、1桩底持力层承载力验算:
6、2、按地基土得支承力确定与验算桩基得承载能力:
,
,,,,
满足规范要求
7.承台得强度检验:
7、1承台冲切承载力验算承台得强度检验
桩对承台得冲剪验算
1、柱或墩台向下冲切承台得冲切承截力计算
由设计图,可知,故不需进行验算,易知其满足要求。
7、2、角桩
换算正方形边长,根据安全等级二级验算,所以有
由设计图,可知,故不需进行验算,易知其满足要求。
7、3边桩
根据安全等级二级验算,所以有
由设计图,可知,故不需进行验算,易知其满足要求。
因为基桩在承台得布置范围不超过墩台边缘以刚性角向外扩散范围,故不验算桩对承台得冲剪强度。
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