1、1桥梁基础工程课程设计任务书题目:某公路桥梁桩基础设计1. 课程设计教学条件要求 本设计对象为某公路桥梁，该桥梁的上部结构设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础与地基的设计与检算。要求同学选择（或由任课教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作。2. 课程设计任务2.1 工程概况某公路桥梁设计采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如图 1 所示。该桥梁上部结构为 25 米钢筋混凝土装配式 T 梁桥。桥面宽 7米，两边各 0.5 米人行道。该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径 d（即钻头直径，精确至 0.1m）自选，桩底沉渣厚度控制为t=(0.20.4)d。在局部冲
2、刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约 1.0m。2.2 工程地质和水文地质地质资料：标高 20.00 以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重 =18.5kN/m3,土粒比重 Gs=2.70，天然含水量w=21%，液限 wL=22.7%，塑限 wp=16.3%；标高 20.00 以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重 =19.5kN/m3，土粒比重 Gs=2.70，天然含水量 w=17.8%，液限 wL=22.7%，塑限 wp=16.3%。2.3 设计荷载（1）一跨上部结构自重 G1=2000(L/20)1.2 kN（取整） ，其中 L 为跨径；（2）盖
3、梁自重 G2=350kN；（3）局部冲刷线以上桩重应分别考虑最低水位及常水位；汽车荷载应考虑最不利荷载组合（双孔和单孔布载） ；人群荷载尚应考虑最不利情况；荷载布载长度为梁长（L-0.1）m。（4）设计汽车荷载为公路级，汽车可能产生的横向偏心距为 0.55m，单孔活载时纵向偏心距为 b=0.30m，并应考虑冲击力。行人荷载为 3.5kPa。（5）水平荷载单桩所受水平力如图 4 所示。其中：H T（制动力）=4.5kN ；W 1(风力)=5kN；W 2(风力)=8kN图 22.4 材料桩身混凝土强度等级拟采用 C25，混凝土弹性模量 Eh=2.85104MPa，可选择的钢筋有 HPB235 和
4、HRB335。29.0mT75局 部 冲 刷线 322.5 具体任务要求如下：（1）确定桩的长度，进行单桩承载力验算。具体计算时按如下不同标准跨径分组进行，同组人员的设计桩径、桩长不得全部相同。跨径(m) 13 20 25 30 35 40编 组 18 916 1724 2532 3340 4150（2）桩身强度计算；求出桩身弯矩图，确定桩身最大弯矩值及其相应截面和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度；（3）计算主筋长度，螺旋钢筋长度，钢筋总用量；（4）初步决定修筑基础的施工方案（5）绘出桩的钢筋布置图。将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。3. 课程设计报告书主要内容课程设计计算说明书
5、通常应包含下述内容：（1）工程概况和设计任务。包括：工程名称，场地位置，上部结构的类型、尺寸，本人承担的课程设计任务；（2）地质勘察资料；（3）设计荷载；（4）方案设计。包括：基础选型，尺寸拟定，地基持力层的选取。需要阐明自己的思路和考虑的因素并列出必要的说明；（5）技术设计的过程。包括：计算项目，计算过程和计算结果，方案调整的理由和结果。需要阐明参数选取的理由、考虑的因素并列出必要的说明；（6）由设计结果形成的施工图，该图用 CAD 制作完成；（7）施工方案（初步） 。包括：基础施工方式，主要施工机具。4. 课程设计要求（1） 学生按时到课程设计指定地点签到，遵守课程设计纪律。（2） 学生独
6、立完成课程设计任务。指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。（3） 学生按时提交课程设计成果和打印的课程设计报告书。5课程设计参考资料1 凌志平.易经武,基础工程 （第二版）.人民交通出版社，1997.102周景星等,基础工程.清华大学出版社，19963 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）, 人民交通出版社,20044 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ 024-85）,人民交通出版社,1985撰写者：王晓琴 指导教师：王晓琴课程设计评分表评分标准：1. 学生是否严格遵守课程设计纪律，按照规定时间完成设计任务(占30%)2. 课程设计报告书质量：(占 40%)(1)是否采用了良
7、好的设计方法，独立完成课程设计。(2)课程设计各分段的任务是否按时完成及完成的质量。(3)是否完成课程设计任务书指定的全部要求。 3. 课程设计报告书的撰写规范 (占 30%)课程设计报告书的撰写规范要求与毕业设计（论文）的要求相同。3教师评分： 1. 学生出勤得分： _2. 内容质量得分： _3. 撰写规范得分： _最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）：_ 教师评语： 签字：日期： 年 月 日基础工程课程设计报告书一 设计资料1 地质资料 20.00 以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重 =19.5kN/m3，土粒比重 Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液
8、限 wL=22.7%，塑限 wp=16.3%。常水位标高为 44.50m，一般冲刷线标高为 39.50m，最大冲刷线标高为 35.50m2 桩、墩尺寸与材料该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径 d=1.2m，桩底沉渣厚度控制为 t=0.3d。在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约 1.0m。桩身混凝土强度等级拟采用 C25，混凝土弹性模量 Eh=2.85104MPa，可选择的钢筋有 HPB235 和 HRB335。3 荷载情况桥墩为单排双柱式，桥面宽 7 米，两边各 0.5 米人行道，上部为 35-0.1=34.9m 预应力钢筋混凝土梁（1）一跨上部结构
9、自重 G1=2000(L/20)1.2 =3914kN，自重反力，其中 L=35m。kN95721（2）盖梁自重反力 ；系梁自重反力k12kNN2853.17.0213 ）（）（3）一根墩柱自重反力 N4低水位： kN05.23.1410-. 45224 ）（4常水位： kNN56.198.410-254.8 125224 ）（(4)桩每延米重 N5（考虑浮力）kN/m7.14.10-25q2）（拟定桩基础采用旋转钻孔灌注桩基础,为摩擦桩。（5）设计汽车荷载为公路级，汽车可能产生的横向偏心距为 0.55m，单孔活载时纵向偏心距为 b=0.30m，并应考虑冲击力。行人荷载为 3.5kPa。4 活
10、载反力计算1、活载纵向布置时支座最大反力（1） 、公路二级：qk=7.875kN/m,Pk=(29.94+180)0.75=224.7kN、单孔布荷载 R1q=224.7+7.875300.5=342.83kN、双孔布载 R2q=342.832=685.66kN（2） 、人群荷载 qr=3.50.5=1.75kN/m2、单孔布荷载 R1r=1.7529.90.5=26.16kN、双孔布载 R2r=26.162=52.32kN2、柱反力横向分布系数 的计算柱反力横向分布影响线见图 5。(1)、公路二级 双孔布载 汽车道：=0.3车辆：=0.3 汽= 25.1078.41.76.01.2）（5（2
11、） 、人群荷载 人 人=1.33两跨汽车荷载反力 N5=557.102=1114.20kN（已计入冲击系数的影响） ；一跨汽车荷载反力N6=（1+） 汽 R1q=（1+0.3）1.25342.83=557.10kN（已计入冲击系数的影响） ；车辆荷载反力已按偏心压力原理考虑横向分布的分配影响。两跨人群荷载反力 N7=34.792=69.58kN；一跨人群荷载反力 N8= 人R1r=1.3326.16=34.79kN。（3）单桩所受水平力如图所示。其中：H T（制动力） =2.5kN；W 1(风力)=3.7kN；W 2(水压力)=5.8kN图 2计算P时取以下数据：桩的设计桩径为 1.2m，成孔
12、直径为 1.3m桩周长 , ， ，mU08.43.12213.4.mA7.08.l5.2.51， ， ， 。0hl1702 )(/91025.82 扣 除 浮 力mkN34.6w-IpL1 201.27.08229.0mHT1475局 部 冲 刷线 356；73.0110PwGeS 598.0120PwGeS桩底为硬塑性亚粘土 .01e查表得 5.2k kPa420解得：h=22.03mhhP48.25038.49.12 3095.2413807.0 取整 h=22.5m 桩底标高为 13m 在 20m 以下满足低级二层土要求即 kNNh 4.2785.48.2506.3 桩的轴向承载力满足。
13、2、桩的内力计算（1）确定桩的计算宽度 mdKb98.12.9011 （2）计算桩土变形系数436.47.85.2670. 7IEIh其中 m=150003.194.55Imb桩的换算深度 所以按弹性桩计算mh5.268.92.0（一） （3）计算墩柱顶外力 、 、 及最大冲刷线处桩身弯矩 ，水平力 ，及轴向力iPiQiM0M0Q0P墩帽顶的外力（按一跨活载计算） kNMkNQkPiii 1.2905.147.5.47209. 961361 换算到最大冲刷线处 kNQ kP34.52 95.34805.135.43.189705. 662.1 （4）桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算由 得：0zQ
14、08.135.74230MCQ7由 查表得 故68.90.13hCQ及 34.0maxMz 8.043.maxz由 及 查表得4.maxMz.8.1KkNK56520（5）桩的最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算xxzx BzbAQ10210无量纲系数 查表得mxz zh2mAmAQ0BM0z0.23 0.1 4.0 0.0996 0.99974 4.23 514.15 518.380.47 0.2 4.0 0.19696 0.99806 8.41 513.34 521.750.93 0.4 4.0 0.37739 0.98617 16.11 513.34 529.451.63 0.7 4.0
15、 0.59228 0.93817 25.29 511.15 536.442.33 1.0 4.0 0.72305 0.85089 30.87 437.19 468.063.49 1.5 4.0 0.75466 0.64081 32.22 329.18 361.404.65 2.0 4.0 0.61413 0.40658 28.24 209.12 237.365.58 2.4 4.0 0.44334 0.24262 18.93 124.81 143.746.98 3.0 4.0 0.19305 0.07595 8.24 39.06 47.309.3 4.0 4.0 0.00005 0.00009
16、 0.01 0.05 0.06最 大 冲 刷 线8z zxAxBxAzQb01xBzM02)(kPaz0 0 0 0 0 0 00.47 0.2 2.11779 1.29088 1.62 12.91 14.530.93 0.4 1.80273 1.00064 2.76 20.01 22.771.63 0.7 1.36024 0.63885 3.64 22.35 25.992.79 1.2 0.74588 0.21908 3.11 10.98 14.094.65 2.0 0.14696 -0.0757 1.12 -7.57 -6.456.05 2.6 -0.0398 -0.1114 -0.04
17、-14.47 -14.876.98 3.0 -0.0874 -0.0947 -1.00 -14.20 -15.209.3 4.0 -0.1078 -0.0149 -1.65 -0.74 -2.39最 大 冲 刷 线 (6)桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移和转角计算 mBEIMAIQxXx67.20. 62.1943.0.524.19345.2030符合规范要求 radBEIMAIQ019. )75.1(9436.052)6.1(435.7200 该桩不是变截面，则 n=19墩顶纵桥向水平位移的计算： ， ，ml8.135.490l7.520，mh5.342h62查表得 8.7,181Ax；nhAx321 nhBx 121 解得： 83.7,.81 xx故 水平位移容许mMAEIxx6.20. 832.756.237.184.0919364.02121 值 21.6mmmcL5.55墩顶位移符合要求。
