重力式桥墩刚性扩大基础课程设计报告书

课程设计

课程名称基础工程

设计题目重力式桥墩刚性扩大基础设计姓名

专业年级

学号

指导教师

成绩

日期 2011 年6 月 26 日

《基础工程课程设计》

评语

指导教师(签名)：

2011年 6 月 30 日

目录：

一、设计资料 (4)

二、拟定刚性扩大基础尺寸 (4)

2.1确定基础埋置深度

2.2基础的尺寸拟定

三、桥墩荷载计算 (5)

3.1上部构造恒载反力、桥墩、墩帽自重及浮力等。

3.2汽车和人群荷载计算

3.3汽车制动力：

3.4风荷载计算

四、地基压应力计算 (9)

五、持力层承载力验算 (10)

5.1基底应力计

5.2持力层承载力验算

5.3下卧层承载力验算

六、基底偏心距验算 (10)

6.1恒载作用时

6.2由合力偏心距

七、基础稳定性验算 (11)

7.1倾覆稳定性验算

7.2.滑动稳定性验算

八、沉降计算 (11)

九、参考文献 (12)

一、设计资料

1. 某一级公路桥梁，上部结构为35 m预应力钢筋混凝土简支梁(计算跨径l=33.98 m)，桥面宽度为净10(三车道)+2×1.5 m，弧形滑动支座，摩擦系数μ=0.2。

2. 设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载

3. 5 kN/m2。

3. 桥址处河流最高水位为116.66 m，最低水位为112.8 m，通航水位为115.33 m。

=0.83 kN/m2。

4. 横向基本风压W

5. 材料：墩帽混凝土30#，容重γ=25 kN/m3；墩身混凝土20#，容重γ=24 kN/m3。

6.每跨上部结构自重6000 kN(中心荷载)。

7. 地基情况及土的物理力学性质指标，见表1。

表1 地基土层分布及计算指标

名称厚度/m 容重/kN/m3孔隙比含水量/% 液限/% 塑限/% 压缩模量/MPa

黏土 6.0 20.2 0.651 22.0 34.3 16.1 16.5

亚黏土 3.0 18.3 0.978 33.1 36.0 19.8 7.5

强风化岩 6.0 22.5 ————35

8. 冲刷线：最大冲刷线和一般冲刷线就是现有的地面线，标高为112.00 m。

9. 桥墩形式和尺寸示意图，见图1。

二、拟定刚性扩大基础尺寸

2.1确定基础埋置深度

由上部结构和设计荷载资料知道，本桥是重力式桥墩刚性扩大基础，并且为公路—Ⅰ级，从地质条件看最大冲刷线和一般冲刷线就是现有的地面线，标高为112.00 m。再由(如表2：)初步拟定基础底面在最大冲刷线以下1.8 m处，标高为112.00-1.8=110.20m，基础埋深为1.8m

桥梁墩台基础基底最小埋置深度(m) 表2

由规知“水中基础顶面不宜高于最低水位，并在一般情况下大、中桥墩、台基础厚度在1—2m 左右”。现初定基础材料为C20混凝土浇筑基础，厚度为 1.5m ，基础顶面标高为110.2+1.5=111.7m ，则墩身高为120.8-1.2-111.7=7.9m ，由墩身坡度值10:1的，墩底截面长为15.28m ，宽为 3.48m 。基础分两层，台阶宽30cm ，故台阶扩展角

][2275

30arctan

0αα<==，小于刚性角容许值[α]= 0

40,符合刚性角的要求。 则基础底面尺寸为：a=15.28+4×0.3=16.48m b=3.48+4×

0.3=4.68m

拟定尺寸图（二）

三、桥墩荷载计算

3.1上部构造恒载反力、桥墩、墩帽自重及浮力等。 (1)计算值列表3

(2)浮力

重力式桥墩刚性扩大基础在水中的水位线图（三）

最低低水位浮力： F 1=【{2

1

×(1.9+1.9+0.76×2)×7.6×11.8+3

1

π(0.76+0.95) 2×(7.6+9.5)－3

1π×0.952

×9.5}－{2

1×(1.9+1.9+0.68×2)×6.8×11.8+3

1

π(0.68+0.95) 2×(6.8+9.5)－3

1π×

0.952×9.5}】 ×10=385.4kN 最高水位浮力： F 1=【{2

1

×(1.9+1.9+0.76×2)×7.6×11.8+3

1

π(0.76+0.95) 2×(7.6+9.5)－3

1π×0.952

×9.5}－{2

1×(1.9+1.9+0.294×2)×2.94×11.8+3

1

π(0.294+0.95) 2×(2.94+9.5)－3

1π

×0.952

×9.5}】 ×10=1946.37kN

(3)上覆土重

kN

W 35.3362.203.003.02

1

)25.528.11(2.203.03.02)2.148.1660.068.4(2.2005.13.02)6.048.1668.4(=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯-+-+⨯⨯⨯⨯-+=

3.2汽车和人群荷载计算

对于桥墩基础的设计，汽车荷载采用车道荷载，车道荷载包括均部k q 和集中荷载k p 两部分组成。对于公路-Ⅰ级汽车荷载，m kN q k /5.10=，集中荷载k p 与计算跨径有关，计算跨径小于或等于5m 时，k p = 180kN ；桥涵计算跨径等于或大于50m 时，k p =360kN ，桥涵