裝配式鋼筋混凝土簡支T梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計計算書

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計計算書一 設(shè)計資料1.1 初始條件東莞市?；⒏咚俟纺掣呒軜蛄?， 梁，標準跨徑 25m ，計算跨徑 24m 地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計計算。上部構(gòu)造采用裝配式鋼筋混凝土簡支 T 橋面寬度為 2 17 .5 米，參照公路橋梁1.2 設(shè)計荷載汽車超 20 級，掛 120，人群荷載3.53KN 。后臺填土高度為 / m8.5 米橋臺豎直反力為 8676KN臺帽、耳墻、臺身和基礎(chǔ)（承臺）為20 號鋼筋混凝土31 25 .00 KN / m ；35 , 粘聚力 c 0 。1.3 材料后臺及溜坡填土的 2 17 .00 KN / m ；填土的內(nèi)摩擦角1.4 地質(zhì)資料，上部尺寸見所附圖紙。二

2、基礎(chǔ)類型的選擇由于采用淺基礎(chǔ)的時候， 其基礎(chǔ)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)定性的要求， 故在此處 選擇樁基礎(chǔ)作為承臺基礎(chǔ)。另外，由于底下土層的極限摩阻力很下，不能滿足要求，此外，在距離地層 表面 13.8 米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(chǔ)是最 好的選擇。三 荷載計算3.1 上部構(gòu)造恒載反力及橋臺臺身、基礎(chǔ)上的土重計算，其值列表如下：恒載計算表132 0.5 1.43.2 5.4 0.5 1714上部構(gòu)造恒載M 6571 .21KN m211.140.3986760.6P 17233 .28 KN

3、-82.34-5205.6各序號含義及承臺尺寸的設(shè)計見圖3.2 土壓力的計算土壓力按臺背豎直，1的外摩擦角 17 .520 ；填土內(nèi)摩擦角計算；臺后填土為水平，35 ，臺背（圬工）與填土間0 。23.2.1 臺后填土表面無活載時土壓力的計算 臺后填土表面無活載時土壓力的計算 臺后填土自重所引起的主動土壓力計算式為式中： r1 aE 2 aa H B223 =17.00kN/ m 3的；B 為橋臺的有效寬度取 2.4m； H 為自基底至臺土表面距離等于 10m ；為主動土壓力系數(shù)2cos ( )a2cos) 1 sin( ) sin( ) / cos() / cos( )cos(2cos35si

4、n 52 .sian35 2cos 17 .51cos 17 .5=0.247所以 E a17 .00 100 .247503 .88 kN2其水平向的分力E ax Ecos(aax480 .56) cos(503 .88) 503 .88cos 17 .5cos 17 .5480 .56 kN離基礎(chǔ)底面的距離：ey10 3 .33 m對基底形心軸的彎距為Mex480 .56 3. 331600 .26 KN m在豎直方向的分力kN=503.88作用點離基底形心軸的距離：對基底形心軸的彎距： M4.2emx0.51 .602kN m151 .521 .60242 .43.3.3 臺后填土表面有

5、汽車荷載時由汽車荷載換算的等代均布土層厚度為：h bl 0式中： l 為破壞棱體長度，對于臺背為豎直時，0l 0 ，而 tg tgw ctg tgw tgw tgHtgw52 .51所以有 l 10 ( 1 .3031. 428 1 .303 1 .303 5 .83 m0又因為在破壞棱體內(nèi)只能放一輛重車，因是4 車道，故：G 4 550 (1 30 %) 1540 KN1540 mh 1. 2013 5. 83 17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KNH 2h H B0.5 17 .00 10 .0 2 1.2 10 2.40 .247624 .812a其水平向的分力a

6、xcos(Eao) 624 .81 cos 17 .5595 .89kN10 10 3 1 .20 離基礎(chǔ)底面的距離： e y3 .66 m3 10 2 1. 20對基底形心軸的彎距為M 595 .89 3.66 2178 .52 KNmex在豎直方向的分力E =624.81 kNay E sin(a)sin 17 .5 187 .884.2作用點離基底形心軸的距離：emx0.5 1 .602對基底形心軸的彎距：MkN mey187 .881 .60300 .61 .3.4 臺后填土表面為掛車荷載時由于 l0 5 .83 m ，在該長度范圍內(nèi)掛車荷載的輪重為G1200 KN ，換算1200的等

7、代土層厚度為h0 .931 m13 5 .8317則土壓力為1EKNa H 2h2H B0.5a17 .0010 .0 2 0 .931 10 2.40 .247 597 .702其水平向的分力E ax Ecos( )a597 .70o kN cos 17 .5 570 .041010 30. 931離基礎(chǔ)底面的距離：emy3 .59310 20. 931對基底形心軸的彎距為M 570 .04 ex3.592049 .27 KNm在豎直方向的分力o179 .73E=570.70kNay E sin( ) sin 17 .5 a1702.90作用點離基底形心軸的距離：e mx 0.51 .602

8、對基底形心軸的彎距：MkN mey179 .731 .60287 .57.3.5 臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力在計算時，以基礎(chǔ)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33.693.30.75Hm，取105 .973.2.2a2cos cos(cos () 1sin() sin() / cos(2) / cos(，則基礎(chǔ)邊緣至坡面的垂直距離為o ，主動土壓力系數(shù) a 為： 為土的內(nèi)摩擦角 35cos 35M ex 107 .211. 99213 .34 kN .m0. 18 sin 70 sin 68 .69cos 35 1cos 35cos33 .

9、69則主動土壓力為：1 1kNE ' 22a17 .005 .972.4 0 .18 130 .87H ' Ba2 2在水平方向的分力E ' E 'okNax cos( ) a130 .871 'cos 35107 .21作用點離基礎(chǔ)底面的距離： ey5.97 1.99 m3對基底形心軸的彎距為豎直方向的分力E ay sin(Eao) 130 .87 sin 3575 .06kN作用點離基底形心軸的距離e x 2. 1m對基底形心軸的彎距為M ey 75 .062.1 157 .63 kN .m人群荷載反力車荷載布置如下圖所排列3.6 支座活載反力計算

10、按下列情況進行計算支座反力： 第一，橋上有汽車及人群荷載， 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：3.3.1 橋上有汽車及人群荷載，臺后無活載 1702.91，反力影響線的縱距分別為：在橋跨上h11.6241 .4h224248.4h324249.8h4242419 .8h5242423 .8h60 .9420 .1753.7008R0 .650 .592120 120 0 .942 140 0 .65所以有，支座反力140 175092270 0 .175 130 0 .008410.3410.

11、3=1176.59KN以四行車隊計算，需折減 30% )人群荷載的支座反力 R 0.5 251 3.5 43 .75 KN支座反力作用點離基底形心軸的距離：3.4ex1.5m0 .60對基底形心軸的彎距： MR1 (1176.5943 .75 )kN m0 .60 732 .2 .3.2.3 汽車荷載制動力計算對于 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 但不得小于一輛車的 60% 依上述規(guī)定分別為：20%計算，一行車隊總重的20% H 5501200 0.2 150 KN輛重車的 60%H 5501.06330 . 0KN因此，取一輛重車的 30% 計算。簡支梁擺動支座應(yīng)計算

12、的制動力為：H 0.25 H 0 .25 330 82 .50 KN13.3.2 橋上、臺后均有汽車荷載，重車在臺后3.3.2.1 汽車及人群荷載反力 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荷載布置如圖所示，反力影響線的縱距分別為：24 8.9 h0 .62922424 12 .9 h 3 0 .46324所以有，支座反力 R 70 0 .629 130 0 .463 4 1 0.31=291.82KN以四行車隊計算，需折減 30%)人群荷載的支座反力R 0.5

13、2513.5 43 .75 KN支座反力作用點離基底形心軸的距離：4.2 ex1.5 0 .60 m對基底形心軸的彎距：R1( 291 .8243 .75 )0 .60kN m167 .79 .3.8 汽車荷載制動力計算同上，取一輛重車的 30% 計算。簡支梁擺動支座應(yīng)計算的制動力為： H 0.25 H 0 .25 330 82 .50 KN 11702.93 橋上有掛車荷載 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：h11.7241.2h0. 95224245. 2h0. 783324246. 4h0. 733424所

14、以有，支座反力1 0 .95 R10.7830 .733 300=1039.80KN支座反力作用點離基底形心軸的距離：3.9ex21.5 0 .60 m對基底形心軸的彎距：MR1 1039 .800 .60kN m623 .88 .1702.94 支座摩阻力計算擺動支座摩擦系數(shù)取0.05 ，則支座摩阻力為：FP恒86760 .05 433 .8 KN對基底的形心彎距為M F 433 .8 8.5 3687 .3 KN .m （方向按組合荷載組合需要來決定） 在以后的附加設(shè)計中，以支座摩阻力作為控制設(shè)計。1702.95 荷載組合荷載組合共分為五種情況1、橋上有活載，后臺無汽車荷載2、橋上有活載，

15、后臺也有汽車荷載3、橋上無活載，后臺有汽車荷載4、橋上無掛車，后臺有掛車5、橋上有掛車，后臺無掛車荷載組合匯總表荷載組合水平力（ KN）豎直力（ KN）彎距（ KN.m）主要373.3518680.2-6001.29附加807.1518680.2-2313.99主要488.6817831.79-4916.80附加922.4817831.79-1229.5主要488.6817496.22-4749.01附加922.4817496.22-1061.71四462.8317488.07-4865.22五373.3518499.66-5892.97因此，可得第一種組合為最不利情況，應(yīng)進行驗算四 樁徑、樁

16、長的擬定 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(shè)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(chǔ)采用低 承臺基礎(chǔ)，樁為嵌言樁（柱樁） ，由于持力層深度的關(guān)系，樁長初步擬訂為14m ，其中，深入持力層 1.7m ，滿足相關(guān)規(guī)范的要求。五 基樁根數(shù)及平面布置1.8 樁的根數(shù)的估算 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p=(C1 A C Uh ) R a其中系數(shù) C 、 C 值可在下表中選取1 2條件C1C2良好的0.60.05一般的0.50.

17、04較差的0.40.03鉆孔樁系數(shù) C 、 C 值可降低 20%采用。 U 1 1h=1.7m 。23878.21kN pC A C Uh R所以，有：1(0.5 80 %0. 04 80 %1.7) 80001 2 a1.1考慮偏心荷載時各樁受力不均而適當(dāng)增加樁數(shù)的經(jīng)驗系數(shù)，取41868 .02=5.13878 .21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。1.9 樁的間距的確定 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 L 2.0 1.0 2 m 。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，

18、邊樁外側(cè)到承臺邊緣的距離， 對樁徑小 于或等于 1.0m 的樁不應(yīng)小于 0.5 倍的樁徑，且不小于 0.25m ，對大于 1.0m 的樁 徑不應(yīng)小于 0.3 倍的樁徑并不小于 0.5m 。因此，在本設(shè)計中，設(shè)計樁徑為2.5m1.10 樁的平面布置樁數(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。 樁群橫 截面的重心與荷載合力作用點接近， 橋墩樁基礎(chǔ)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(yīng)力。 樁的排列方式見下圖。六 樁基礎(chǔ)內(nèi)力的計算3.10度樁的計算寬b （為圓柱

19、形）11 b 'L10 .6h1(d 1)K O K d 0.9因為有 b1 K f其中L1 2.5d 1.50.6h3.6 ，m1mn 3b0.510.61.5所以有0 .7670.66K 0.6Kbb =0.9 1 1 0 .767 1 .38 m16 2 樁的變形系數(shù) a443 .14 1I0 .0491 m 6464EI0 .67 E h I 0 .672.67100 .04918 .555 210 KN .mmb5 1；由于地面以下EI自承臺底面之下 4m 只有一種土所以，查表取 m=60000 kN/m所以a6000058 .551.1151010.63 m樁在地面線以下深

20、度 h=14m ，其計算長度則為：ah 0.63 14 8 .822.5 ，故按彈性樁計算。63樁頂剛度系數(shù)1、4 值計算由于 1l hoAEh其中 l 00m ；h=14.0m；由于為柱樁，所以有樁中0 .785=1.853. 1420 .785 mh 60000 14 .0 840000心距計算面積,142.61710840000610 =1.502EI4 .91kN已知： h ah 0 .43 14 8. 824,取d01.26 EI取 h 4.02.5m計算2 2d m=4.9104l 0 l o 0.63 0 0查表得： x 1 .06423 ； xm 0. 98545 ； m 1

21、.48375 。所以有， Q2 a EIxQ 0 .422 EI23 a EIx =0.391EIm24 a EIm =0.935EI64 計算承臺底面原點o 處位移 a 、o1.122470.93n 1 6 1. 26 EIEI(nx ) HnM 4142xi =60. 935EIEI217.42EI1 .261. 250.422EI=2.532EI所以有， a=630.391EI=2.346EI2=62 0.346 2 (EI) 2 =5.504n23 (17 .42 EI373 .35 2 .346 EIEI)2 .532 EI17503223.5EI3.115326001EI 1721

22、7 .42 EI 2M n H2 32x )i.29.42EI2 .346EI5 .5046 5 計算作用在每根樁頂上作用力豎向力 P =i或 3769.06KN 。1 ( boxi水平力 Q =i彎距 M i校核： n Q =6i6001 .2 EI29 )533.19EI373 .352(EI)P 、 Qi 、 M i i) =1.26EI0=0.422EI00.935EIa3 062.23 =373.38kN2470 .93EI3.2.43.3.2.2-0.391EIEI416.31 -0.391EIEI=373.35kN3.3.33.3.3 ) =2457.68KN EI416.31=

23、62.23kNEI533.19 =180.77KN.mEIiix pi 1kN.mnM3769.06 - 2457.681 .25 6 180 .776002 .30M =6001.29kN.mnnP3 ( 3769 .06=18680.22kN.mN =18680.2kN2457.68 ) I6 6 計算地面處樁身彎距水平力 Q 及軸力0180 .7762 .23 KNKNm 逆時針方向）3769 .06 KN6 7 計算地面以下深度Z 處樁身截面彎距M 與水平壓應(yīng)力Zzx由于有 ah 0.4314 8. 824.0有樁身彎距 M ZQ0A m M B m0式中的無量綱系數(shù) AB m 可以根

24、據(jù) ah4.0 及與 az 有關(guān)的表格查取。所以有，1.133.121702.973.63.2.53.3.43.3.2.3416.32416.32533.20M 值的計 Z算如下表：Z=az0.00.10.20.40.60.81.01.31.5h=ahB mM 0 BmM-180.770.1000.1970.3780.5310.6480.7280.7770.7681.0001.0000.9980.986-180.779.88 -180.77 -170.8919.4637.340.959 52.450.914 64.010.85371.910.73576.750.645-180.41 -160.

25、95-178.24-140.9-173.36 -120.91-165.22 -101.21-154.20 -82.29-132.87 -56.1275.86 -116.60 -40.7-11.13.812.440.4720.23946.62-43.203.424.763.040.2070.04120.45-7.4113.046.354.04-0.184-0.181-18.1832.7214.54-74.122.00.6380.41063.024水平壓應(yīng)力zxzx式中的無量綱系數(shù)Am ，m所以有，ZB x b 1zx 值的計算如下表：Z= zZAzx2M0ZBzxb1可以根據(jù) ah 4.0 及與

26、 az 有關(guān)的表格查取。1.140.02.4011.6003.130.12.2481.4301702.980.22.080 1.2753.70.41.7730.9883.2.60.61.4750.7403.3.50.81.2020.531Q 00 ZA x b1zx6.39-7.43-1.0411.8220.1525.1427.32-13.26-20.55-23.08-22.09-0.4-1.442.065.23x416.331.30.6340.16323.41-11.0212.39416.331.50.4600.07017.16-3.4613.7533.212.00.157-0.0588.9

27、26.0314.953.822.4 0.030-0.0832.0510.3612.414.773.0-0.028-0.056-2.398.736.346.364.000000以圖的形式表示為：3.3.2.41.00.9520.35926.01-18.667.35七 樁基礎(chǔ)內(nèi)力驗算7 1 樁頂縱向水平位移驗算樁在地面處水平位移與轉(zhuǎn)角 x0 和Q 03a EIM0B3a EI62 .23180 .772 .40130 .63 8 .55=-1.53mm （方向是向左） 符合規(guī)范的相關(guān)要求1 .6005102 0 .63 6mm8 .555103a EI6230 .632.88103a EI.238

28、 .554rad水平位移容許值5100.5( 1. 600 )0.63257 2 群樁基礎(chǔ)承載力驗算 由于采用嵌巖柱樁， 因此，所以，群樁基礎(chǔ)承載力 P 6180.77 5 ( 1 . 732 ) 108 .552 .5cm ，符合要求。可以認為群樁起初的承載力等于各樁承載力之和P 6 3878 .21 23269 .26 18680 .21無軟弱下臥土層，所以不需要驗算7 3 群樁基礎(chǔ)沉降演算 由于是采用嵌巖柱樁 要驗算。77，地基底部沉降不大，其沉降量可以忽略不計。故不需4 4Pi臺計算1 樁頂處的iA Rc其中所以有又因為Pirso部受壓驗算MPa (C20 混凝土 )13 .4.54

29、,(3d )413 .4r Psi iKN10，其中1.54 20492r =1.00 ，so=1.00 ，rsi=1.2。滿足）所以有 Pi 1.0KN KN1.0 1.2 3878 .21 2404923.141702.99 0 .357 42 樁對承臺的沖剪驗算樁深入承臺深度為0.5m0.5由于剛性角18 .43arctan max而布置范圍角8. 53 arctan1. 0因為有max ，所以可以不必驗算7 43 承臺抗彎抗剪強度驗算 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。八 配筋計算1.15 樁基礎(chǔ)配筋計算樁身最大彎距處 Z=0m， M180 .77 KN .mmax確定計算軸

30、向力時恒載荷載的安全系數(shù)為 1.2 ，活載為 1.4 所以，有：N i 3769 .06 1176 .59 43 .75 1.2 1176 .59 43 .75 1.4 4766 .94 KN彎 距 M=180.77KN.m ； 采 用 C20 混 凝 土 ， R 級 鋼 筋 ， 則 有235cd 9. 2MPasd 195 MPa3.15 計算偏心距增大系數(shù)6M 180 .77 10 e 3 04766 .94 1037 .92由于樁的兩端固定所以有 l00 .5l7.0m01 2l07.0 4.41長細比d所以，應(yīng)考慮縱向彎曲對偏心距的影響取 r rs 0.9 0.9 500mm450則截

31、面的有效高度為 h r r0 3500450950 mme又因為，00.2 2.7 0. 308 1.0 1h0l01 .15 0.01 1.08 1.0h所以，取0 .308 ，1.0140011400137 .922( 7) 1.0 0 .3081 .27f cdB rA e9由公式有0.2f sdC e0Dgr1954600B 396 . 934A8413 .275 C8750D2 fc rfA2又有，500NuArcdsd1.16 配筋率的計算及鋼筋的選擇B 500A 48 .18C 43 . 145D500c所以有 Asr 2 0 .00523 .14 50023925 mm故，選用 16 18，其 As 4 As 實際的配筋率mm40724 40720. 519 % 0.5%所以有， e 1. 27 37 .92 48 .18 mm0A4 .8675 10c 2.3 107采用試算發(fā)列表計算如下ABCDN （ N） uN（ N）N/ u29.2 500 195N1702.100 2.6685 0.3566 2.2825 0.6874 -0.01413 4564813 4766940 0.963.82.69430.34132.30820.6692-0