基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)(橋墩和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì))

1、<p><b>　　基礎(chǔ)工程課 程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　第一章 概述2</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)任務(wù)2</b></p><p><b>　　2、基本資料2</b></p><p>　　2、1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺

2、寸2</p><p>　　2、2各土層物理情況6</p><p><b>　　2、3荷載情況7</b></p><p>　　第二章、基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算7</p><p><b>　　1、主力7</b></p><p><b>　　1、2豎向荷載8</b

3、></p><p>　　2、縱向附加力（水平力）9</p><p>　　1、制動(dòng)力（或牽引力）9</p><p><b>　　2、縱向風(fēng)力9</b></p><p>　　第三章、基礎(chǔ)檢算10</p><p>　　1、基礎(chǔ)本身強(qiáng)度檢算10</p><p>　　

4、2、基底壓應(yīng)力及偏心檢算10</p><p>　　3、基礎(chǔ)滑動(dòng)和傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算11</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　根據(jù)所受上部結(jié)構(gòu)的荷載、地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，遵照“中華人民共和國(guó)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范TB

5、10002.5—2005”和TB10002.1-2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范設(shè)計(jì)某Ⅰ級(jí)鐵路上單線平坡特大橋的16號(hào)橋墩基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2、基本資料</b></p><p>　　該橋橋孔由8孔32米預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁，1孔48米下承式鋼橋梁和9孔32米預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁組成。該地區(qū)無(wú)地震。</p><p><b>　

6、　2、1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸</b></p><p>　　16號(hào)橋墩及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸見下面詳圖：</p><p><b>　　沿橋縱向圖</b></p><p>　　注：圖中尺寸均以cm計(jì)，高程以m計(jì)。</p><p><b>　　沿橋橫向圖</b></p><p>　　注

7、：圖中尺寸均以cm計(jì)，高程以m計(jì)。</p><p><b>　　墩頂圖</b></p><p><b>　　以下是墩帽各圖：</b></p><p>　　注：圖中尺寸均以cm計(jì)</p><p>　　2、2各土層物理情況</p><p>　　各土層情況見下表1：</p&g

8、t;<p><b>　　2、3荷載情況</b></p><p>　　每跨鋼筋混凝土梁自重為2227KN，頂帽采用C20混凝土，鋼筋混凝土25KN/。</p><p>　　采用中---活載。人行道采用鋼材每延米重取10KN。</p><p>　　第二章、基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　1

9、、主力</b></p><p>　　主力包括恒載、活載、列車豎向動(dòng)力和離心力。但因橋墩為實(shí)體，所以不計(jì)列車豎向動(dòng)力而橋位于直線上所以也不計(jì)離心力。</p><p><b>　　1、1豎向恒載</b></p><p>　　（1）橋跨結(jié)構(gòu)自重N1</p><p>　　一孔梁重=2227KN <

10、/p><p>　　取橋梁上鋼結(jié)構(gòu)安全人行道10KN/m.</p><p>　　故N1=2227+10×32.7=2554KN</p><p><b>　?。?）頂帽自重N2</b></p><p>　　體積 V2=(3.8×2.7+∏×1.35×1.35﹚×

11、0.35﹢∏／3×1.3×1.3×0.15＋3.8×1.3×0.15＋1.8×1.6×0.12＝6.95</p><p>　　重量 N2=6.95×25＝173.75KN</p><p><b>　?。?）墩身自重</b></p><p><b

12、>　　墩身高h(yuǎn)=17米</b></p><p>　　頂面積:A1=3.8×2.4＋∏×1.2×1.2＝13.64㎡</p><p>　　底面積：A2=3.8×4.1＋∏×2.05×2.05＝28.78㎡</p><p><b>　　體積： ﹚</b></p&

13、gt;<p><b>　?。?52.65</b></p><p>　　重量 N3=352.65×23＝8111.05KN</p><p><b>　　(4)基礎(chǔ)自重</b></p><p>　　體積 V4=8.8×5×1＝44</p><p>

14、;　　重量 N4=44×23＝1012KN</p><p>　　(5)覆蓋在基礎(chǔ)頂上的土的重量N5</p><p>　　基礎(chǔ)頂面積;8.8×5－28.78＝15.22㎡</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　N5=15.22×﹙14.9×4.25＋18.

15、8×6.4﹚＝2795.1KN</p><p><b>　?。?）浮力N6</b></p><p>　　高水位處墩身截面積=3.8×2.443＋∏×1.2215×1.2215＝13.97㎡</p><p>　　低水位處墩身截面積=3.8×3.013＋∏×1.5065×1.50

16、65＝18.58㎡</p><p>　　墩底面積=28.78㎡</p><p><b>　　則橋墩浸入水下體積</b></p><p><b>　　高水位</b></p><p><b>　　低水位</b></p><p><b>　　1、1豎

17、向荷載</b></p><p><b>　　雙孔重載</b></p><p>　　活載豎向力最R最大，水平力也可能最大，所得的作用于基底的豎向力N和力矩M最大，所以這種活載控制縱向基底壓應(yīng)力檢算。</p><p>　　其中G1，G2分別為左右兩跨的活載重量，所以因?yàn)長(zhǎng)1=L2得出G1=G2</p><p>　

18、　G1=5×220＋92×﹙32.35－7.5－x﹚=3386.2-92x</p><p>　　G2=92×32.35=2976.2</p><p>　　所以 2976.2=3386.2-92x</p><p>　　解得 x=4.46m</p><p>　　則兩支點(diǎn)的反力R1和R2的大小</p>

19、<p>　　R1=1/32﹛5×220×﹙4.46＋2×1.5﹚＋92×﹙32.35－7.5－4.46﹚×[32.35－1/2×﹙32.35－7.5－4.46﹚] ﹜=1555.2KN</p><p>　　R2=1/32×﹙32.35×92÷2×32.35﹚=1504.4KN</p>&

20、lt;p><b>　　故 豎向荷載</b></p><p>　　N7=R1+R2=3059.6KN</p><p>　　對(duì)基底 的X-X軸的力矩</p><p>　　M7=0.35×﹙1555.2－1504.4﹚=17.78KN·M</p><p><b>　　一孔重載</b&g

21、t;</p><p>　　此時(shí)水平力最大，且支座反力也最大，對(duì)直線橋墩 的截面壓應(yīng)力、受壓穩(wěn)定、墩頂縱向彈性水平位移以及基底壓應(yīng)力檢算，可能是 最不利的。</p><p>　　此時(shí) 的支座反力R1</p><p>　　R1=1/32×﹛5×220×﹙32.35－2×1.5﹚＋92×﹙32.7－7.5﹚×[1

22、/2×﹙32.7－7.5﹚－0.35﹚﹜=1896.4KN</p><p>　　所以豎向活載 N8=R1=1896.4KN</p><p>　　對(duì)基底X-X軸的力之矩 M8=0.35×1896.4=663.75KN·m</p><p><b>　　一孔輕載</b></p><p>　　此時(shí)水

23、平力最大，而支點(diǎn)反力比較小，往往是橋墩縱向合力偏心距的控制荷載。</p><p>　　此時(shí)的R1與雙孔重載的R1相同=1555.2KN</p><p>　　所以 N9=1555.2KN</p><p>　　對(duì)基底X-X軸的力矩M9=0.35×1555.2=544.32KN·M</p><p>　　2、縱向附加力（水

24、平力）</p><p>　　2、1制動(dòng)力（或牽引力）</p><p>　　現(xiàn)行《鐵路橋規(guī)》規(guī)定，單線橋之制動(dòng)力或牽引力按豎向靜荷載重量的10%計(jì)算，但當(dāng)與離心力同時(shí)計(jì)算時(shí)，則應(yīng)按7%計(jì)算。而本橋位于直線上，故應(yīng)按10%計(jì)。簡(jiǎn)支梁傳到橋墩臺(tái)上縱向水平力值：固定支座為全孔 的100%，滑動(dòng)支座為全孔的50%。在一個(gè)橋墩上安設(shè)固定支座和活動(dòng)支座時(shí)，應(yīng)按上述值相加，但不大于其中一跨固定支座的縱向水

25、平力。</p><p>　　計(jì)算橋臺(tái)時(shí)，制動(dòng)力或牽引力作用于支座鉸中心處。</p><p>　　制動(dòng)力（牽引力）的計(jì)算如下：</p><p><b>　　雙孔重載制動(dòng)力H1</b></p><p>　　H1=10%[5×220＋92×﹙32.35－7.5－4.46﹚] ＋10%×﹙92

26、15;32.7﹚×50%=448KN</p><p>　　由于不能大于10%[5×220＋92×﹙32.7－7.5﹚]=341.84KN</p><p>　　所以 H1=341.84KN</p><p>　　對(duì)基底的X-X軸 的力矩=341.84×﹙1＋17.5＋0.26﹚=6412.9KN·M</p>

27、<p><b>　　一孔重載牽引力H2</b></p><p>　　H2=341.82KN</p><p>　　對(duì)基底X-X軸的力矩·M</p><p><b>　　一孔輕載制動(dòng)力H3</b></p><p>　　H3=H2=341.82KN</p><p

28、>　　對(duì)基底的X-X軸的力矩</p><p>　　6412.9KN·M</p><p><b>　　2、2縱向風(fēng)力</b></p><p>　　對(duì)列車，橋面系和各種上承梁不計(jì)其縱向風(fēng)力。橋墩按實(shí)際受風(fēng)面積乘以風(fēng)載強(qiáng)度計(jì)算其縱向風(fēng)力。風(fēng)載強(qiáng)度W=1.2×0.8=0.96KPa</p><p>&l

29、t;b>　　頂帽風(fēng)力H4</b></p><p>　　迎風(fēng)面積=6.5×0.5=-3.25㎡</p><p>　　H4=3.25×0.96=3.12KN</p><p>　　=3.12×﹙0.5÷2＋18﹚=56.94KN·M</p><p><b>　　墩身風(fēng)力H

30、5</b></p><p>　　低水位 迎風(fēng)面積=1.2×﹙6.2＋6.813﹚×6.13=39.885㎡</p><p>　　H5=0.96×39.885=38.3KN</p><p>　　對(duì)基底X-X軸的力矩=38.3×﹙6.13/2＋17﹣6.13＋1﹚=572.0KN·M</p>

31、<p>　　高水位 迎風(fēng)面積=1/2×﹙6.2＋6.243﹚×0.43=2.68㎡</p><p>　　H5=0.96×2.68=2.57KN</p><p>　　對(duì)基底的X-X軸力矩=2.57×﹙0.43/2＋17－0.43＋1﹚=45.71KN·M</p><p><b>　　第三章、基礎(chǔ)

32、檢算</b></p><p>　　1、基礎(chǔ)本身強(qiáng)度檢算</p><p>　　基礎(chǔ)縱向橫向剛性角α=ARCTAN(85/100)= ≦（《鐵路橋規(guī)》）的要求，所以皆能滿足圬工強(qiáng)度要求。</p><p>　　2、基底壓應(yīng)力及偏心檢算</p><p>　　持力層為粗砂（中密），其基本承載力為KPa:修正系數(shù)K1=3.0，K2=5.0&l

33、t;/p><p>　　因持力層透水，所以采用浮容重=19.5-10=9.5KN/</p><p>　　的相對(duì)浮容重=[4.9×﹙21.78-17.53﹚＋8.8×﹙17.53-10.43﹚＋9.5×0.3]/ ﹙4.25＋7.1＋0.3﹚=7.4KN/</p><p>　　=400+3×9.5×﹙5-2﹚＋5×

34、7.4×﹙11.65－3﹚</p><p>　　=805.55KPa</p><p>　　當(dāng)荷載為主力加附加力時(shí)，可提高20%。</p><p>　　所以 =966.66KPa</p><p>　　3、基礎(chǔ)滑動(dòng)和傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p><b>　　表2 縱向</b></p

35、><p>　　4、引持力層下無(wú)下臥層，故不必進(jìn)行軟弱下臥層驗(yàn)算。</p><p>　　各項(xiàng)檢算都符合條件。</p><p>　　本橋位于直線上，通常直線橋由主力加縱向附加力控制設(shè)計(jì)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，控制各項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目的最不利荷載組合分別為：</p><p>　　基底壓應(yīng)力：其最不利荷載組合為主力加縱向附加力-