基礎工程課程設計 (2)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 設計資料3</p><p>　　1.1 初始條件3</p><p>　　1.2 設計荷載3</p><p><b>　　1.3 材料3</b></p><p>　　1.4 地質(zhì)資料上部尺寸見所

2、附圖紙4</p><p>　　二 基礎類型的選擇5</p><p>　　三 荷載計算5</p><p>　　3.1 上部構(gòu)造恒載反力及橋臺臺身、基礎上的土重計算，其值列表如下：5</p><p>　　3.2 土壓力的計算6</p><p>　　3.2.1 臺后填土表面無活載時土壓力的計算7</

3、p><p>　　3.2.2 臺后填土表面有汽車荷載時7</p><p>　　3.2.3 臺后填土表面為掛車荷載時8</p><p>　　3.2.4 臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力9</p><p>　　3.3 支座活載反力計算10</p><p>　　3.3.1 橋上有汽車及人群荷載，臺后無活載10&

4、lt;/p><p>　　3.3.1.1 汽車及人群荷載反力10</p><p>　　3.3.1.2 汽車荷載制動力計算11</p><p>　　3.3.2 橋上、臺后均有汽車荷載，重車在臺后11</p><p>　　3.3.2.1 汽車及人群荷載反力11</p><p>　　3.3.2.2 汽車荷載制動力計算12

5、</p><p>　　3.3.3 橋上有掛車荷載12</p><p>　　3.4 支座摩阻力計算13</p><p>　　3.5 荷載組合13</p><p>　　四 樁徑、樁長的擬定14</p><p>　　五 基樁根數(shù)及平面布置15</p><p>　　5.1單樁豎向承載力設計

6、值的計算15</p><p>　　5.2樁的根數(shù)的估算15</p><p>　　5.3 樁的間距的確定16</p><p>　　5.4 樁的平面布置16</p><p>　　六 樁基礎內(nèi)力的計算16</p><p>　　6.1 樁的計算寬度（為圓柱形）16</p><p>　　6.

7、2 樁的變形系數(shù)17</p><p>　　6.3內(nèi)力計算17</p><p>　　七 樁基礎內(nèi)力驗算20</p><p>　　7.1 樁頂縱向水平位移驗算20</p><p>　　7.2 群樁基礎承載力驗算20</p><p>　　7.3 群樁基礎沉降演算20</p><p>　　

8、7.4 承臺計算21</p><p>　　7.4.1 樁頂處的局部受壓驗算21</p><p>　　7.4.2 樁對承臺的沖剪驗算21</p><p>　　7.4.3 承臺抗彎抗剪強度驗算21</p><p>　　八 配筋計算21</p><p>　　8.1 樁基礎配筋計算21</p>&l

9、t;p>　　8.1.1 計算偏心距增大系數(shù)22</p><p>　　8.1.2 配筋率的計算及鋼筋的選擇22</p><p>　　8.1.3 承載力復核24</p><p>　　8.2 承臺的配筋計算25</p><p><b>　　九 小結(jié)25</b></p><p>　　十

10、 參考文獻25</p><p>　　基礎工程課程設計計算書</p><p><b>　　一 設計資料</b></p><p><b>　　1.1 初始條件</b></p><p>　　東莞市?；⒏咚俟纺掣呒軜蛄?，上部構(gòu)造采用裝配式鋼筋混凝土簡支空心板或T梁，標準跨徑30米，橋面寬2

11、5;17.5米，參照《公路橋梁地基基礎設計規(guī)范》進行設計計算。</p><p><b>　　1.2 設計荷載</b></p><p>　　設計荷載為公路I級（汽車—超20級，掛—120），人群荷載3.5kN/m3。臺后填土高度8.5米。橋臺豎直反力為9324KN。</p><p><b>　　1.3 材料</b></

12、p><p>　　臺帽、耳墻、臺身和基礎（承臺）為C20鋼筋混凝土。；后臺及溜坡填土的；填土的內(nèi)摩擦角粘聚力。</p><p>　　1.4 地質(zhì)資料上部尺寸見所附圖紙</p><p>　　二 基礎類型的選擇</p><p>　　由于采用淺基礎的時候，其基礎深度不會超過5米，一般在3米左右，但是，此處地形在5米深度內(nèi)承載力很小，根本不能滿足橋臺穩(wěn)

13、定性的要求，故在此處選擇樁基礎作為承臺基礎。</p><p>　　另外，由于底下土層的極限摩阻力很小，不能滿足要求，此外，在距離地層表面20.53m的地方含有承載力很大的持力巖層，故在本地形時，柱樁基礎是最好的選擇。</p><p><b>　　三 荷載計算</b></p><p>　　3.1 上部構(gòu)造恒載反力及橋臺臺身、基礎上的土重計算，

14、其值列表如下：</p><p>　　各序號含義及承臺尺寸的設計見圖。</p><p>　　3.2 土壓力的計算</p><p>　　土壓力按臺背豎直，；填土內(nèi)摩擦角，臺背（圬工）與填土間的外摩擦角計算；臺后填土為水平，。</p><p>　　3.2.1 臺后填土表面無活載時土壓力的計算</p><p>　　臺后填土表面

15、無活載時土壓力的計算</p><p>　　臺后填土自重所引起的主動土壓力計算式為</p><p>　　式中：=17.00kN/；B為橋臺的有效寬度取0.8×3=2.4m；H為自基底至臺土表面的距離等于8.5m；為主動土壓力系數(shù)</p><p><b>　　=0.247</b></p><p><b>

16、　　所以 kN</b></p><p><b>　　其水平向的分力</b></p><p><b>　　離基礎底面的距離：</b></p><p>　　對基底形心軸的彎距為</p><p><b>　　在豎直方向的分力</b></p><p>

17、;<b>　　=364.05</b></p><p>　　作用點離基底形心軸的距離：</p><p>　　對基底形心軸的彎距：</p><p>　　3.2.2 臺后填土表面有汽車荷載時</p><p>　　由汽車荷載換算的等代均布土層厚度為：</p><p>　　式中：為破壞棱體長度，對于臺背為豎

18、直時，</p><p><b>　　，而</b></p><p><b>　　所以有m</b></p><p>　　又因為在破壞棱體內(nèi)只能放一輛重車，因是4車道，故：</p><p>　　則臺背在填土連同破壞棱體上車輛荷載作用下引起的土壓力為</p><p><b>

19、;　　KN</b></p><p><b>　　其水平向的分力</b></p><p><b>　　離基礎底面的距離：</b></p><p>　　對基底形心軸的彎距為</p><p><b>　　在豎直方向的分力</b></p><p>&

20、lt;b>　　=531.09</b></p><p>　　作用點離基底形心軸的距離：</p><p>　　對基底形心軸的彎距：</p><p>　　3.2.3 臺后填土表面為掛車荷載時</p><p>　　由于，在該長度范圍內(nèi)掛車荷載的輪重為，換算的等代土層厚度為</p><p><b>　

21、　則土壓力為</b></p><p><b>　　KN</b></p><p><b>　　其水平向的分力</b></p><p><b>　　離基礎底面的距離：</b></p><p>　　對基底形心軸的彎距為</p><p><b&

22、gt;　　在豎直方向的分力</b></p><p><b>　　=508.05</b></p><p>　　作用點離基底形心軸的距離：</p><p>　　對基底形心軸的彎距：</p><p>　　3.2.4 臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力</p><p>　　在計算時，以

23、基礎前側(cè)邊緣垂線作為假想臺背，土表面的傾斜度以溜坡坡度為1：1.5算得，則基礎邊緣至坡面的垂直距離為m，取為土的內(nèi)摩擦角35，主動土壓力系數(shù)為：</p><p><b>　　則主動土壓力為：</b></p><p><b>　　在水平方向的分力</b></p><p>　　作用點離基礎底面的距離： </p>

24、<p>　　對基底形心軸的彎距為</p><p><b>　　豎直方向的分力</b></p><p>　　作用點離基底形心軸的距離</p><p>　　對基底形心軸的彎距為</p><p>　　3.3 支座活載反力計算</p><p>　　按下列情況進行計算支座反力：第一，橋上有汽車及人

25、群荷載，臺后無活載；第二，橋上有汽車及人群荷載，臺后也有汽車荷載，而重車在臺后填土上；第三，橋上有掛車荷載，臺后無掛車。下面分別計算：</p><p>　　3.3.1 橋上有汽車及人群荷載，臺后無活載</p><p>　　3.3.1.1 汽車及人群荷載反力</p><p>　　在橋跨上的汽車荷載布置如下圖所排列，反力影響線的縱距分別為：</p><

26、;p><b>　　所以有，支座反力 </b></p><p>　　=1320.48KN（以四行車隊計算，需折減30%）</p><p>　　人群荷載的支座反力 </p><p>　　支座反力作用點離基底形心軸的距離：</p><p>　　對承臺形心軸的彎距：</p><p>　　3.3.1.

27、2 汽車荷載制動力計算</p><p>　　對于4車道的制動里按布置在荷載長度內(nèi)的一行汽車車隊總重的20%計算，但不得小于一輛車的60%</p><p><b>　　依上述規(guī)定分別為：</b></p><p>　　一行車隊總重的20% </p><p>　　一輛重車的60% </p><p&

28、gt;　　因此，取一輛重車的60%計算。</p><p>　　簡支梁擺動支座應計算的制動力為：</p><p>　　3.3.2 橋上、臺后均有汽車荷載，重車在臺后</p><p>　　3.3.2.1 汽車及人群荷載反力 </p><p>　　由于支座作用點在基底形心軸的左側(cè)，為了使在活載的作用下得到最大的順時針向的力矩，因而將重車后軸貼近橋臺

29、的后側(cè)邊緣，使得在橋跨上的活載所產(chǎn)生的逆時針向的力矩為最小。</p><p>　　荷載布置如圖所示，反力影響線的縱距分別為：</p><p><b>　　所以有，支座反力 </b></p><p>　　=339.08KN（以四行車隊計算，需折減30%）</p><p>　　人群荷載的支座反力 </p>&l

30、t;p>　　支座反力作用點離基底形心軸的距離：</p><p>　　對基底形心軸的彎距：</p><p>　　3.3.2.2 汽車荷載制動力計算</p><p>　　同上，取一輛重車的30%計算。</p><p>　　簡支梁擺動支座應計算的制動力為：</p><p>　　3.3.3 橋上有掛車荷載</p&g

31、t;<p>　　對于平板掛車，全橋均以通過一輛車計算，在驗算時不需考慮人群荷載，其荷載布置如圖所示，反力影響線的縱距分別為：</p><p><b>　　所以有，支座反力 </b></p><p><b>　　=1068KN</b></p><p>　　支座反力作用點離基底形心軸的距離：</p>

32、<p>　　對基底形心軸的彎距：</p><p>　　3.4 支座摩阻力計算</p><p>　　擺動支座摩擦系數(shù)取，則支座摩阻力為：</p><p><b>　　對承臺的形心彎距為</b></p><p>　?。ǚ较虬唇M合荷載組合需要來決定）</p><p>　　在以后的附加設計中，

33、以支座摩阻力作為控制設計。</p><p><b>　　3.5 荷載組合</b></p><p>　　荷載組合共分為五種情況</p><p>　　橋上有活載，后臺無汽車荷載：主要荷載組合由恒載、橋上活載及臺前、臺后土壓力組成；附加荷載組合由主要荷載組合和支座摩阻力組成。</p><p>　　橋上有活載，后臺也有汽車荷載：

34、主要荷載組合由恒載、橋上活載、臺前土壓力及臺后有汽車荷載作用時的土壓力組成；附加荷載組合由主要荷載組合和支座摩阻力組成。</p><p>　　橋上無活載，后臺有汽車荷載：主要荷載組合由恒載、臺前土壓力及臺后有汽車荷載時（重車在臺后）的土壓力組成；附加荷載組合由主要荷載組合和支座摩阻力組成。</p><p>　　橋上無掛車，后臺有掛車：驗算荷載組合，由恒載、臺前土壓力及臺后有平板掛車作用時的

35、土壓力組成</p><p>　　橋上有掛車，后臺無掛車：驗算荷載組合，由恒載、臺前、臺后土壓力，橋上平板掛車荷載組成。</p><p><b>　　荷載組合匯總表</b></p><p>　　因此，可得第一種組合為最不利情況，應進行驗算。</p><p>　　四 樁徑、樁長的擬定</p><p>

36、;　　本方案采用就地鉆孔灌注鋼筋混凝土樁，樁身為實心斷面，鉆孔灌注樁設計直徑1.0m，以沖抓錘施工。另外，根據(jù)地質(zhì)條件及施工的需要，樁基礎采用低承臺基礎，樁為嵌巖樁（柱樁），由于持力層深度的關(guān)系，樁長初步擬訂為15m，其中，深入持力層1.2m，滿足相關(guān)規(guī)范的要求。 </p><p>　　五 基樁根數(shù)及平面布置</p><p>　　5.1單樁豎向承載力設計值的計算</p>&

37、lt;p>　　由于樁端嵌入較完整的巖層，則可用下式來估算其單樁豎向承載力特征值：</p><p>　　對于嵌巖樁，則其單樁豎向承載力設計值：</p><p>　　5.2樁的根數(shù)的估算</p><p>　　支承在基巖上或嵌入巖層中的單樁，其軸向受壓容許承載力，取決于樁底處巖石的強度和嵌入巖層的深度，鉆孔灌注樁單樁軸向受壓容許承載力按下式計算：</p>

38、<p><b>　　[p]=()</b></p><p>　　其中系數(shù)、值可在下表中選取</p><p>　　鉆孔樁系數(shù)、值可降低20%采用。，h=1.2m。</p><p><b>　　所以，有： </b></p><p>　　考慮偏心荷載時各樁受力不均而適當增加樁數(shù)的經(jīng)驗系數(shù)，取&

39、lt;/p><p>　　則 =1.2=5.5</p><p>　　加上實際需要，初步擬訂采用6跟鉆孔灌注樁來滿足實際需要。</p><p>　　5.3 樁的間距的確定</p><p>　　由于，通常鉆孔成孔的，支撐或嵌固在巖層的柱樁中心間距不得小于2.0倍的成孔直徑。即。另外，為了避免承臺邊緣距樁身過近而發(fā)生破裂，并考慮到樁頂位置允許的偏差，邊

40、樁外側(cè)到承臺邊緣的距離，對樁徑小于或等于1.0m的樁不應小于0.5倍的樁徑，且不小于0.25m，對大于1.0m的樁徑不應小于0.3倍的樁徑并不小于0.5m。因此，在本設計中，設計樁距為2.5m。</p><p>　　5.4 樁的平面布置</p><p>　　樁數(shù)確定后，根據(jù)樁基受力情況選用兩排樁樁基，其形式采用行列式，有利于施工，同時這種布置可以盡量使樁受力均勻，發(fā)揮每根樁的承載能力。樁群

41、橫截面的重心與荷載合力作用點接近，橋墩樁基礎中基樁采取對稱布置，樁柱布置使蓋梁發(fā)生的正負彎距接近，減少承臺所承受的彎曲應力。樁的排列方式見下圖。</p><p>　　六 樁基礎內(nèi)力的計算</p><p>　　6.1 樁的計算寬度（為圓柱形）</p><p><b>　　因為 有 </b></p><p>　　6.2

42、樁的變形系數(shù)</p><p><b>　　地面處樁的內(nèi)力為：</b></p><p>　　Mo=-7023.47KN·m Ho=510.58kN, No=19915.47kN</p><p>　　樁的水平變形系數(shù)的計算：</p><p><b>　　6.3內(nèi)力計算</b></

43、p><p>　　由以下公式并查《土力學與基礎工程》（武漢理工大學出版社）表8.13得</p><p>　　則不同深度的樁身彎矩，樁側(cè)土水平抗力計算結(jié)果如下表：</p><p>　　單樁內(nèi)力變?yōu)榍€圖：</p><p>　　，查表8.15得相應換算深度</p><p>　　， 取CM=1.5則最大彎矩截面的深度zo為：<

44、;/p><p>　　樁身最大彎矩Mmax=CM MO=1.029×7023.47=7227kN·m</p><p>　　七 樁基礎內(nèi)力驗算</p><p>　　7.1 樁頂縱向水平位移驗算</p><p>　　樁在地面處水平位移與轉(zhuǎn)角和</p><p><b>　　=</b>&l

45、t;/p><p>　　=0.84mm（方向是向左）〈6mm</p><p><b>　　符合規(guī)范的相關(guān)要求</b></p><p><b>　　=rad</b></p><p>　　水平位移容許值，符合要求。</p><p>　　7.2 群樁基礎承載力驗算</p>

46、<p>　　由于采用嵌巖柱樁，因此，可以認為群樁起初的承載力等于各樁承載力之和</p><p>　　所以，群樁基礎承載力</p><p>　　無軟弱下臥土層，所以不需要驗算</p><p>　　7.3 群樁基礎沉降演算</p><p>　　由于是采用嵌巖柱樁，地基底部沉降不大，其沉降量可以忽略不計。故不需要驗算。</p>

47、<p><b>　　7.4 承臺計算</b></p><p>　　7.4.1 樁頂處的局部受壓驗算</p><p><b>　　由</b></p><p>　　其中 ，(C20混凝土)</p><p><b>　　所以有</b></p><p&

48、gt;　　又因為，其中=1.00，=1.00，=1.2。</p><p><b>　　所以有（滿足）</b></p><p>　　7.4.2 樁對承臺的沖剪驗算 </p><p>　　樁深入承臺深度為0.5m</p><p><b>　　由于剛性角</b></p><p>&

49、lt;b>　　而布置范圍角</b></p><p>　　因為有，所以可以不必驗算</p><p>　　7.4.3 承臺抗彎抗剪強度驗算</p><p>　　承臺抗彎抗剪強度經(jīng)過驗算發(fā)現(xiàn)符合規(guī)范的要求。</p><p><b>　　八 配筋計算</b></p><p>　　8.1

50、 樁基礎配筋計算</p><p>　　樁身最大彎距處Z=0.53m，</p><p>　　確定計算軸向力時恒載荷載的安全系數(shù)為1.2，活載為1.4</p><p><b>　　所以，有：</b></p><p>　　彎距M=7227KN.m；采用C20混凝土，級鋼筋，則有</p><p>　　8.

51、1.1 計算偏心距增大系數(shù)</p><p>　　由于樁的兩端固定 所以有</p><p><b>　　長細比</b></p><p>　　所以，應考慮縱向彎曲對偏心距的影響</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則截面的有效高度為<

52、;/b></p><p><b>　　又因為，</b></p><p><b>　　所以，取，</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　所以有，</b></p><p>　　8.1.2

53、 配筋率的計算及鋼筋的選擇</p><p><b>　　由公式有 </b></p><p><b>　　又有，</b></p><p>　　采用試算法列表計算如下</p><p>　　因此可以得出，當?shù)臅r候即可以滿足縱向力的要求</p><p>　　又因為，而規(guī)范規(guī)定，所以取

54、計算</p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　故，選用1618，其，</p><p><b>　　實際的配筋率。</b></p><p>　　鋼筋布置圖如圖所示：</p><p>　　混凝土保護層厚度C=50-9=41mm>25mm,縱向鋼筋間距

55、為，滿足規(guī)范的要求</p><p>　　8.1.3 承載力復核</p><p>　　在垂直與彎矩作用平面內(nèi)</p><p>　　則在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的承載力為</p><p>　　8.2 承臺的配筋計算</p><p>　　承臺的受力情況是比較復雜的，為了使承臺的受力較為均勻并防止承臺因樁頂荷載作用而發(fā)生破碎和斷裂

56、，應該在承臺底部樁頂平面上設置一層鋼筋網(wǎng)如附圖所示鋼筋網(wǎng)在越過樁頂鋼筋處不截斷，并應與樁頂主筋連接。鋼筋網(wǎng)也可以根據(jù)基樁和墩臺的布置，按帶狀布設。</p><p><b>　　九 小結(jié)</b></p><p>　　《基礎工程》課程設計，使我對樁基礎的設計有了一個比較全面的理解，對天然地基上的基礎的選擇，尤其是樁基礎中柱樁的選擇及設計有了一個比較深刻的認識。但是，由于

57、是初步涉及到承臺基礎的設計，所以，我們的設計內(nèi)容不是那么的全面，精確，優(yōu)良。但是，經(jīng)過了這次的設計，使得我們對全本書的內(nèi)容以及其他學科的知識加以了結(jié)合。對我們以后的工作設計打下了堅實的基礎，對我們以后的學習也起到了推動的作用。</p><p><b>　　十 參考文獻</b></p><p>　　1、凌治平.易經(jīng)武.基礎工程.北京：人民交通出版社，2003</

58、p><p>　　2、朱浮聲.地基基礎設計與計算.北京：人民交通出版社，2005</p><p>　　3、葉見曙.結(jié)構(gòu)設計原理. 北京：人民交通出版社.2004</p><p>　　4、中華人民共和國行業(yè)標準.公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTJ024-85）. </p><p>　　北京：人民交通出版社，1986</p><p&