1、课程名称：基础工程设计题目：双线高速铁路某桥墩基础设计院 系： 土木工程系 专 业： 隧道与地下工程 年 级： 2008 级 姓 名： 何佳城 指导教师： 张国林 西南交通大学峨眉校区2011 年 6 月 15 日课 程 设 计 任 务 书专 业 隧道与地下工程 姓 名 何佳城 学 号 20087142开题日期： 2011 年 5 月 27 日 完成日期：2011 年 6 月 15 日题 目 ： 双线高速铁路某桥墩基础设计一、 设计的目的通过本课程设计，要求学生熟悉基础设计的方法，掌握基础设计的基本理论，培养综合应用基本知识和基本理论的能力。二、 设计的内容及要求设计具体内容见任务书：通过本课
2、程设计，要求学生熟悉：1综合分析设计资料，对三种常用的桥梁基础类型（刚性扩大基础、桩基础和沉井基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。2对选定的基础方案进行详细设计。3初步决定修筑基础的施工方案。三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日1目录某高速铁路桥梁桥墩基础设计 1设计任务书 1一、工程概况 1二、工程地质和水文地质 1三、设计荷载 1四、设计步骤 2设计计算书 3一、 作用在基础上的荷载 .31、竖向恒载 .32、竖向活载 .3二、选用基础类型，设计基础 51某高速铁路桥梁桥墩基础设计设计任务书一、工程概况该桥梁系
3、高速铁路干线上的特大桥（复线），线路位于直线平坡地段。该地区地震烈度较低，不考虑地震设防问题。桥梁及桥墩部分的设计已经完成，桥跨由 8 孔 32m 预应力钢筋混凝土整体箱梁组成，见图 3-1和图 3-3。二、工程地质和水文地质场地处的地质剖面见图 3-2，相关土工试验资料见表 3-1。水文资料见图 3-1。表 3-1 土工试验成果表土层编号及名称地质年代比重Gs重度/kN/m3含水量w/%液限wL/%塑限wp/% c/kPa渗透系数 k/cm/s压缩系数 a/MPa-1地基承载力特征值(kpa) 软粘土 Q4 2.72 14.9 91.5 85.0 55.0 617 10.1 2.8E-8 0
4、.494 100 砂粘土 Q4 2.69 18.8 34.5 43.0 28.0 1205 19.4 3.4E-7 0.112 190 粗砂中密 Q3 2.60 19.5 26.2 / / 2432 / 2.7E-1 0.011 350 强风化砂岩 K 饱和单轴抗压强度 R=2.4MPa 中风化砂岩 K 饱和单轴抗压强度 R=6.7MPa三、设计荷载1、恒载（1）结构构件自重：按铁路涵设计基本规范（TB10002.1-2005)采用。按照图纸提供采用（2）附属设施重（二期恒载）：轨下枕底道碴厚度为 35cm。包括钢轨、道碴、轨枕、防水层、保护层、人行道遮板、声屏障、挡碴 墙、电缆槽竖墙、盖板等
5、重量，直线梁按 184kN/m 计算，曲线梁按 198kN/m 计算。2、活载（1） 列车竖向活载纵向计算分别采用 ZK 标准活载。2四、设计步骤1、 根据提供的上部结构恒载及活载，分双线纵向主附两孔满载、双线纵向主附一孔轻载两种情况。先计算四个支座的支座反力，再把荷载计算到承台底面形心处。根据承载底面形心荷载，结合地质资料，选择基础类型，设计基础。五、施工图绘制设计结果应表示为施工图。图纸统一用标准 A3 图幅（297mm420mm）。标题栏的形式如下：班 级西南交通大学土木工程系姓 名指导教师（图名）日 期标题栏长度设计为 150mm，左起第一栏长 100mm，第二栏和第三栏各长 25mm
6、；高度设计为30mm，各行均分。图纸内容如下：1）基础结构图；2）基础配筋图。各图纸应包括图纸说明和工程数量表。3设计计算书一、 作用在基础上的荷载（一） 、主力1、竖向恒载（1）桥跨结构自重 1N由图纸提供数据可知一孔梁重 ，则 ；675.mt4675.10675Nk附属设施重（二期恒载）：按 计算，则： ；8km1“84325kN故 11“243N(2) 支撑垫石重支撑垫石采用 C40 混凝土，查规范 TB10002.12005 第 4.2.1 条知容重： ；3km则 332=.80(7.126.8)1069.42mkkgNkgk（3）顶帽自重顶帽采用 C30 混凝土，查规范 TB1000
7、2.12005 第 4.2.1 条知容重： ；3N则 3336.50.45.NkNkk（4）墩身自重 4墩身采用 C30 混凝土，查规范 TB10002.12005 第 4.2.1 条知容重： ；墩身高32km，由直线内插法得到其混凝土体积为 ，HRB335 钢筋质量 ，Q235 钢5.hm 36.Vm165.4kg筋质量 ；则可知217.kg34=56.(5.47.)098kNkgNN2、竖向活载（1）两孔满载，如图:支点反力 及 为：1R21 1=40(.680.35)64(2.71630.8)(32.760.8)35.kN 2113.76432.705146.RkN4竖向活载 ；5120
8、97.64NRkN对基底 轴之力矩x5123().694MRkm:（2）一孔轻载，如图：支点反力 与两孔满载的相同，则有 ；1R6105.24NRkN对基底 轴之力矩：x610.357.9Mm:（二） 、纵向附加力（水平力）1、制动力（或牵引力）现行铁桥规规定，单线桥的制动力或牵引力按竖向静活载重量的 10%计算，但当与离心力同时计算时，则应按 7%计算。双线采用一线的制动力。本桥位于直线上故按照 10%计。简支梁传到桥墩台上的纵向水平力值：固定支座为全孔的 100%，滑动支座为全孔的 50%。在一个桥墩上安设固定支座及活动支座时，应按上述数值相加，但不大于其中一跨固定支座的纵向水平力。计算桥
9、墩台是，制动力（或牵引力）作用于支座铰中心处。计算如下：（1） 、两孔满载制动力 1H0%426(3.760.8)1%(6432.7)5038.H kN但不大于 ，04(2.=k故取 1=5.kN对基底 轴之力矩：x15)9.4HMm:（2） 、一孔轻载制动力 23.4Hk对基底 轴之力矩：x2(.321.5)7.82H kN2、纵向风力对列车，桥面系和各种上承梁不计其纵向风力。桥墩按实际受风面积乘以风载强度计算其所受纵向风力。基本风压为 500Pa, ，因轨顶里水面高度小于 20m，故 ，桥为与空旷平坦1.K2=1.0K地区，故 ，则风载强度为：3=1.0K2301055WPak桥上有车时按
10、照上述求的 80%计算，并不大于 1250Pa。8%.5.4kPa受风面积由图纸得： 245.Am30.45.219HkN5对基底 轴之力矩：x38.19.39)08.412HMkNm:（三）横向附加力作用在桥墩上的横向附加力有列车横向摇摆力、横向风力、流水压力等。其中横向摇摆力不与风力同时计算，因此检算时比较二者的力和力矩的大小，取最不利者。此处采用列车横向摇摆力。1、 列车横向摇摆力列车横向摇摆力作用于钢轨顶面，其值为： 。410HkN对基底 轴之力矩：y410(2.73.5)2HMm:2、 流水压力资料不足，采用： 。5kN对基底 轴之力矩： 56Hkm:（四）作用于基底形心的总荷载荷载
11、布置图示 两孔满载 一孔轻载力和力矩（对 轴）x压力 力矩 MN压力 kN力矩 Mkm:竖向横载 1234+=1567.03竖向活载（双线） 22097.64 21.694 21051.24 2367.934形心的总荷载 19842.314 3.388 17749.514 735.868纵向水平力 H 273.35 273.35力矩 （对 轴）Mx2858.234 2858.234横向水平力 H 115力矩 （对 轴）y 1315二、选用基础类型，设计基础选用桩基础1、 确定桩端持力层和承台埋深根据地质资料确定承台埋深为 4.33m，并初步选定采用钢筋混凝土预制桩，桩的直径选为600mm。选择
12、粗砂中密层为持力层。桩端进入持力层的深度选为 4m；则承台下桩长为 15.1m。2、 确定单桩竖向极限承载力标准值 ukQ查表知，土的名称 土的状态 极限侧阻力标准值 sikq（ ）kPa极限端阻力标准值 pkq（ ）kPa软粘土 91.5.218LI30砂粘土 340378粗砂 中密 90 600021=0.6(32.578.49)60.647sikpukspkqlAQuN 63、 初步估算所需桩数 n由于桩的布置和桩数还未知，先不考虑承台效应和群桩效应。查表得： ；1.65sp1.70c故得： 376.21583.9skpkRQkN确定桩数 ，则可取 n=10,即采用 10 根桩。1.98
13、4.Fn4、 进行桩位布置和确定承台尺寸桩在平面上采用行列式布置，桩中心距 ，取 y 方向中心距为 1.8m，x(34)1.82.4aSdm:方向中心距为 2.4m。取边桩中心至承台边缘距离为 。桩的布置和平面尺寸如图：065、 计算群桩效应下的基桩竖向承载力设计值 R 并检算桩数是否合适（1） 求系数 和 。SP； ，按桩周为粘性土，查表，并用内插法可得：.8243.506aSd4.8150.379cBl和=.51.P（2）求系数 C； ；220.64.837.49Am 220.64.19.34icAm2756eic查表，并用内插法可得： ； .15ic.则有： 024ieccc(3)求 R
14、。 207.8169.51037.49=.52158.16skspkckQQ kN (4)验算考虑承台重和群桩效应下的桩数。承台及其土重： ;48.G,说明取 根满足要求。19842.391.735FGnRn76、求算桩顶荷载竖向力 ,承台高度取为 3m，=19842.391.7=234.0FGkN则承台低所受的弯矩（对 轴）为： ；x75.862.3459.102xMkNm:各基桩所受的平均竖向压力设计值为： ；0FGkn基桩最大和最小竖向压力设计值为：max10 2223594.103.4061.74(8)xiiMyFNnin10 222 5.09(1)xiiGkNy7、基桩竖向抗压承载力验算桩基安全等级为二级，则： ，0=.;023.43158.NkkNRmax672.1.2两项验算均满足要求。8、水平承载力验算水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角 ，故可以不验算基桩的水73.5=arctn0.85149平承载力。六、规范及参考书1中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范，GB 5000720022中华人民共和国铁道部标准铁路桥涵地基基础设计规范，TBJ2993赵明华主编，徐学燕副主编基础工程高等教育出版社，20034李克钏主编，罗书学副主编基础工程中国铁道出版社，2000
