簡支T梁基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1設(shè)計(jì)資料1.1初始條件東莞市?；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T梁，標(biāo)準(zhǔn)跨徑25m，計(jì)算跨徑24.3m。橋面寬度為米，參照公路橋梁地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.2設(shè)計(jì)荷載公路一級(jí)，人群荷載3.5。后臺(tái)填土高度為8.5米。橋臺(tái)豎直反力8676KN。1.3材料臺(tái)帽、耳墻、臺(tái)身和基礎(chǔ)（承臺(tái)）為20號(hào)鋼筋混凝土。；后臺(tái)及溜坡填土的；填土的內(nèi)摩擦角粘聚力。1.4地質(zhì)資料，上部尺寸圖1結(jié)構(gòu)尺寸圖圖中的H=5.4m，d=0.35m2基礎(chǔ)類型的選擇由于采用淺基礎(chǔ)的時(shí)候，其基礎(chǔ)深度不會(huì)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

2、臺(tái)穩(wěn)定性的要求，故在此處選擇樁基礎(chǔ)作為承臺(tái)基礎(chǔ)。 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11.2m的地方含有承載力很大的持力巖層，故在本地形時(shí)，柱樁基礎(chǔ)是最好的選擇。3荷載計(jì)算3.1 上部構(gòu)造恒載反力及橋臺(tái)臺(tái)身、基礎(chǔ)上的土重計(jì)算圖2結(jié)構(gòu)分塊圖表1恒載計(jì)算表恒載計(jì)算表序號(hào)計(jì) 算 式豎直力p(KN)對(duì)基礎(chǔ)中心軸 偏心距 e(m)彎距M(KN.m)備注128.133.27-91.99彎距正負(fù)值規(guī)定如下：逆時(shí)針方向取“-”號(hào)；順時(shí)針方向取“+”號(hào)。244.062.7-118.96319.381.45-28.104637.131.45-923.8459.90.65-6.4

3、46577.170.65-375.167291.60.4116.648453.60.9-408.2491707.651.422424.86序號(hào)計(jì) 算 式豎直力p(KN)對(duì)基礎(chǔ)中心軸 偏心距 e(m)彎距M(KN.m)10642.61.85-1188.811122050.000.00122238.080.39-872.8513211.140.39-82.3414上部構(gòu)造恒載86760.75-6507.00各序號(hào)含義及承臺(tái)尺寸的設(shè)計(jì)見圖。3.2土壓力的計(jì)算土壓力按臺(tái)背豎直，；填土內(nèi)摩擦角，臺(tái)背（圬工）與填土間的外摩擦角計(jì)算；臺(tái)后填土為水平，。3.2.1臺(tái)后填土表面無活載時(shí)土壓力的計(jì)算臺(tái)后填土自重所

4、引起的主動(dòng)土壓力計(jì)算式為式中：=17.00kN/；B為橋臺(tái)的有效寬度取2.4m；H為自基底至臺(tái)土表面的距離等于10m；為主動(dòng)土壓力系數(shù) =0.246 所以 其水平向的分力離基礎(chǔ)底面的距離：對(duì)基底形心軸的彎距為在豎直方向的分力=作用點(diǎn)離基底形心軸的距離：對(duì)基底形心軸的彎距：3.2.2臺(tái)后填土表面有汽車荷載時(shí)由汽車荷載換算的等代均布土層厚度為：式中：為破壞棱體長度，對(duì)于臺(tái)背為豎直時(shí)，而所以有又因?yàn)樵谄茐睦怏w內(nèi)只能放一輛重車，因是4車道，故：則臺(tái)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其水平向的分力離基礎(chǔ)底面的距離：對(duì)基底形心軸的彎距為在豎直方向的分力=作用點(diǎn)離基底形心軸的距離：對(duì)基底形心

5、軸的彎距：3.2.3臺(tái)前溜坡填土自重對(duì)橋臺(tái)前側(cè)面上的主動(dòng)土壓力在計(jì)算時(shí)，以基礎(chǔ)前側(cè)邊緣垂線作為假想臺(tái)背，土表面的傾斜度以溜坡坡度為1：1.5算得，則基礎(chǔ)邊緣至坡面的垂直距離為 m，取為土的內(nèi)摩擦角35，主動(dòng)土壓力系數(shù)為：則主動(dòng)土壓力為：在水平方向的分力：作用點(diǎn)離基礎(chǔ)底面的距離：對(duì)基底形心軸的彎距為豎直方向的分力作用點(diǎn)離基底形心軸的距離對(duì)基底形心軸的彎距為3.3支座活載反力計(jì)算 按下列情況進(jìn)行計(jì)算支座反力：第一，橋上有汽車及人群荷載，臺(tái)后無活載；第二，橋上有汽車及人群荷載，臺(tái)后也有汽車荷載，而重車在臺(tái)后填土上。下面分別計(jì)算：3.3.1橋上有汽車及人群荷載，臺(tái)后無活載3.3.1.1 汽車及人群荷載

6、反力橋跨上的汽車荷載布置采用等代荷載與反力影響線面積乘積求得，如圖2所示圖3荷載布置圖所以有，支座反力 人群荷載的支座反力 支座反力作用點(diǎn)離基底形心軸的距離：對(duì)基底形心軸的彎距：3.3.1.2汽車荷載制動(dòng)力計(jì)算一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但不小于165kN。四車道為一個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68倍。根據(jù)橋墩計(jì)算結(jié)果，得一個(gè)設(shè)計(jì)車道的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為取165kN四車道的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為3.3.2橋上、臺(tái)后均有汽車荷載，且車輛在臺(tái)后3.3.2.1 汽車及人群荷載反力 由于支座作用點(diǎn)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(shí)針向的力

7、矩，因而將重車后軸貼近橋臺(tái)的后側(cè)邊緣，使得在橋跨上的活載所產(chǎn)生的逆時(shí)針向的力矩為最小，得荷載布置如圖3所示：圖4荷載布置圖則汽車支座反力人群荷載的支座反力 支座反力作用點(diǎn)離基底形心軸的距離：對(duì)基底形心軸的彎距：3.3.2.2汽車荷載制動(dòng)力計(jì)算同上，擺動(dòng)支座支座應(yīng)計(jì)算的制動(dòng)力為：3.3.3橋上無汽車荷載且臺(tái)后有汽車荷載此時(shí)，將車輛荷載轉(zhuǎn)化為均布土層，與前面計(jì)算有車輛荷載作用下臺(tái)背產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力一樣。3.4支座摩阻力計(jì)算擺動(dòng)支座摩擦系數(shù)取，則支座摩阻力為：對(duì)基底的形心彎距為（方向按組合荷載組合需要來決定）因?yàn)槟ψ枇Υ笥谥苿?dòng)力，所以以后的計(jì)算以摩阻力作為控制計(jì)算。3.5荷載組合荷載組合共分為3種情

8、況1.橋上有活載，后臺(tái)無汽車荷載2.橋上有活載，后臺(tái)也有汽車荷載3.橋上無活載，后臺(tái)有汽車荷載荷載組合系數(shù)如下：承載力極限狀態(tài)基本組合：1.2*永久作用+1.4*汽車活載+0.6*（人群+汽車土壓力+支座摩阻力）正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值+0.4*汽車荷載（不計(jì)沖擊力）+0.4*人群荷載短期效應(yīng)組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值+0.7汽車荷載（不計(jì)沖擊力）+1.0*人群荷載+1.0*其他表2荷載組合匯總表荷載類型荷載工況水平力（kN）豎直力（kN）彎矩（kNm）永久作用17244.64-6566.43臺(tái)后自重土壓力501.96158.27（汽車+土重）土壓力622.43196.25臺(tái)前土

9、壓力-107.2175.06-213.34+157.63支座摩阻力433.803687.30汽車+人群11033.34（車）+85.05（人）-(1033.34+85.05)0.75=-838.752341.90（車）+85.05（人）-(341.90+85.05)0.75=-320.2134荷載工況荷載組合方式1基本組合733.9822805.64-11472.67長期組合568.2718209.86-8574.43短期組合828.5518544.74-2580.612基本組合878.5421886.20-10093.95長期組合688.7417972.122-4872.01短期組合949.

10、0218100.21-2755.703基本組合618.26421382.02-7477.92長期組合515.2217818.35-6231.60短期組合515.2217818.35-6231.60因此，可得工況1的基本組合為最不利情況，取該組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算。4樁徑和樁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(shí)心斷面，鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)直徑1m，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(tái)基礎(chǔ)，樁為嵌巖樁。由于持力層深度的關(guān)系，樁長初步擬訂為17m，其中，深入持力層5.8m，滿足相關(guān)規(guī)范的要求。 5基樁根數(shù)及平面布置5.1樁的數(shù)目確定根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)范，支承在基巖上或嵌入基巖

11、內(nèi)的鉆（挖）孔樁、沉樁的單樁軸向受壓承載力容許值可用下式計(jì)算。不考慮沖刷，則沖刷線以地面線計(jì)算式中-單樁軸向受壓承載力容許值（kN）：-根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的端阻發(fā)揮系數(shù)：-樁端截面面積（m2），對(duì)于擴(kuò)底樁，取擴(kuò)底截面面積； -樁端巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），黏土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)小于2MPa時(shí)按摩擦樁計(jì)算；為第i層的值：-根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的第i層巖層的側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)：u-各土層或各巖層部分的樁身周長（m）：-樁嵌入各巖層部分的厚度（m），不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層； m-巖層的層數(shù)，不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；-覆蓋層土的測阻力發(fā)揮系

12、數(shù)：-各土層的厚度：-樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）：n-土層的層數(shù)，強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化巖層按土層考慮。 樁周長，樁端截面面積由鉆孔資料得樁端巖層較破碎，取0.5，由于為鉆孔樁，降低20%采用，取0.4，取0.04，降低20%采用，取0.032，取3000kPa，取0.8，所以考慮偏心荷載時(shí)各樁受力不均而適當(dāng)增加樁數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取則樁的根數(shù)，取8根5.2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。另外，為了避免承臺(tái)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，邊樁外側(cè)到承臺(tái)邊緣的距離，對(duì)樁徑小于或等于1.0m的樁不應(yīng)小于0.5倍

13、的樁徑，且不小于0.25m，對(duì)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(jì)中，設(shè)計(jì)最小樁距為2.5m5.3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(shí)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(diǎn)接近，橋墩樁基礎(chǔ)中基樁采取對(duì)稱布置，樁柱布置使蓋梁發(fā)生的正負(fù)彎距接近，減少承臺(tái)所承受的彎曲應(yīng)力。樁的排列方式見下圖。圖5樁平面布置圖6樁基礎(chǔ)內(nèi)力的計(jì)算6.1樁的計(jì)算寬度6.2樁的變形系數(shù)a，由于地面以下，m取40MN/；6.3換算深度樁在地面線以下深度h=14m，其換算深度為：，故按彈性樁計(jì)

14、算。6.4樁頂剛度系數(shù)、值計(jì)算 由于其中 ；h=17.0m；由于為柱樁，所以有;；按樁中心距計(jì)算面積,取，=4.91= =0.82EI已知：查表得：；。所以有，=0.336EI=0.506EI6.5計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)o處位移=所以有， =6.6計(jì)算作用在每根樁頂上作用力豎向力=0.82EI（1.25）=3905.39KN或1796.02KN。水平力=0.363EI-0.336EI=91.75kN彎距0.506EI-0.336EI校核：=8=734kN=733.98kNkN.m=11472.67=22805.64kN6.7計(jì)算地面處樁身彎距、水平力及軸力6.8計(jì)算地面以下深度Z處樁身截面彎距與水平

15、壓應(yīng)力 由于有有樁身彎距式中的無量綱系數(shù)，可以根據(jù)由有關(guān)的表格查取。所以有，值的計(jì)算如下表：表3Z0.0004010.00115.76115.760.170.140.09960.999715.65115.73131.370.340.240.1970.998130.95115.54146.490.510.340.29010.993845.58115.04160.620.680.440.37740.986259.29114.16173.450.860.540.45750.974671.88112.82184.701.030.640.52940.958683.17110.97194.141.200.

16、740.59230.938293.05108.61201.661.370.840.64560.9132101.43105.71207.141.540.940.68930.8841108.29102.34210.641.71140.72310.8509113.6098.50212.101.881.140.74710.8141117.3794.24211.612.051.240.76180.7742119.6889.62209.302.231.340.76760.7316120.5984.69205.282.401.440.7650.6869120.1979.52199.702.571.540.7

17、5470.6408118.5774.18192.752.741.640.73730.5937115.8368.73184.563.081.840.68490.4989107.6057.75165.353.42240.61410.406696.4847.07143.553.772.240.53160.320383.5237.08120.604.452.640.35460.175555.7120.3276.035.14340.19310.07630.348.8039.135.993.540.05080.01357.981.569.54水平壓應(yīng)力： 式中的無量綱系數(shù)，可以根據(jù)由表格查取。所以有，值的

18、計(jì)算如下表：表4Z0.00042.44071.6210.000.000.000.210.142.27871.45096.786.7813.570.430.242.11781.290912.6112.0724.680.640.341.95881.140817.4916.0033.490.850.441.80271.000621.4618.7140.171.070.541.65040.870424.5620.3444.911.280.641.50270.749826.8421.0347.871.490.741.36020.638928.3420.9149.251.700.841.22370.537

19、329.1420.0949.231.920.941.09360.444829.3018.7148.012.13140.97040.361228.8916.8845.772.341.140.85440.286127.9814.7142.692.561.240.74590.219126.6412.2938.932.771.340.6450.159924.969.7234.682.981.440.55180.107923.007.0630.063.201.540.46610.062920.814.4125.223.411.640.38810.024218.481.8120.293.841.840.2

20、593-0.035713.89-3.0010.894.26240.147-0.07578.75-7.081.674.692.240.0646-0.09944.23-10.22-5.995.542.64-0.0399-0.1114-3.09-13.54-16.636.3934-0.0874-0.0947-7.81-13.28-21.097.463.54-0.105-0.057-10.94-9.33-20.278.5244-0.1079-0.0149-12.85-2.79-15.63具體如圖所示：圖6樁身彎矩圖圖7樁身水平壓應(yīng)力圖7樁基礎(chǔ)內(nèi)力驗(yàn)算7.1樁頂縱向水平位移驗(yàn)算樁在地面處水平位移與轉(zhuǎn)角和

21、=水平向右<6mm，符合規(guī)定。符合規(guī)范的相關(guān)要求7.2群樁基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算 由于采用嵌巖柱樁，因此，可以認(rèn)為群樁起初的承載力等于各樁承載力之和所以，群樁基礎(chǔ)承載力無軟弱下臥土層，所以不需要驗(yàn)算，群樁基礎(chǔ)承載力滿足要求。7.3群樁基礎(chǔ)沉降演算 由于是采用嵌巖柱樁，地基底部沉降不大，其沉降量可忽略不計(jì)。故不需要驗(yàn)算。7.4承臺(tái)計(jì)算741 樁頂處的局部受壓驗(yàn)算由其中 ，所以有又因?yàn)?，其?1.00，=1.00，=1.2。所以有滿足要求7.4.2樁對(duì)承臺(tái)的沖剪驗(yàn)算 樁深入承臺(tái)深度為0.5m，鋼筋保護(hù)層取35mm，則承臺(tái)的有效高度為：1.5-0.05-0.0351.415m=1415mm，換算樁截面邊寬為0.8d=0.8m如基樁布置圖所示，可得剪切系數(shù)沖切系數(shù)，因?yàn)閔=1500mm，所以，所