基础工程设计任务书

基础工程设计任务书

一、设计任务

某铁路桥梁（）桥墩基础

二、设计资料

1、该桥系某I级铁路干线上的特大桥，线路位于单线、直线平坡地段，该地区无地震。

2、桥孔由8孔32米预应力钢筋混凝土梁，1孔48米下承式钢桥梁和9孔32米预应力钢筋混凝土梁。见附件。

3、水文地质情况，工程地质情况和土的物理力学性质资料见附件。

三、设计内容

1、对明挖基础、桩基础和沉井基础三种桥梁基础方案进行初步方案设计计算，进行方案必选后，选定合理的基础方案。

2、对选定基础方案，确定修筑基础的施工方案和程序，包括施工方案选定、施工程序、工程数量计算，主要施工机具的选择和施工建议等。

四、设计文件

设计书应包括设计计算书及课程设计图

1、设计计算书

（1）、封面和目录

（2）、计算书文本：设计内容完整，并附有必要的计算图。计算中所用到公式必须先列出，带入数据后在得出计算结果。

2、设计图

要求统一采用A3图纸，用CAD出图，图框按制图标准

绘图内容：

基础设计图：基础的平面、立面、侧面以及土层柱状图，比例采用1：100或1：200.

第一章设计资料

1.1结构物的描述

1.1.1线路情况

1.1.2桥墩结构情况

桥墩（含墩帽）结构示意图（注明墩帽、墩顶截面和河床处墩身截面尺寸，以及有关高度尺寸，并注明水位情况。

墩帽及墩身材料选择。

1.1.3土层柱状图：注明设计墩位处各层土的名称、厚度、状态和物理力学指标。

σ

1.1.4计算各层土的基本承载力

由土的名称和物理力学指标，按《铁路桥涵地基基础设计规范》（TB10002.5—2005）查出各σ.

层土的基本承载力

1.2上部结构荷载计算

通常直线桥由主力+纵向附加力控制设计，所以附加荷载计算仅限于纵向。

1.2.1主力

（1）恒载

结构自重，计算梁、墩帽和墩身自重。材料容重：混凝土23KN/m3；钢筋混凝土25KN/m3 桥面铺装计算荷载：按10KN/m3计算。

（2）活载

采用中—活载，分别计算单孔轻载、单孔重载和双孔重载加载时，墩顶相应的作用荷载。1.2.2纵向附加力

（1）制动力或牵引力

（2）墩帽和墩身所受风力

分别按高水位和低水位情况计算，风力强度采用定型设计资料，即W=1.2Mpa（桥上有车）。

1.2.3荷载组合

将未计入浮力的荷载简化至河床处墩身截面中心。设计中采用如下几项荷载组合：

纵向单孔轻载主力+附加力高水位

纵向单孔轻载主力+附加力低水位

纵向单孔重载主力+附加力低水位

纵向双孔重载主力+附加力低水位

建议列表计算以上四种荷载组合，最后得到各种组合的N、H、M。

第二章明挖基础设计

1、确定基础埋置深度及基顶标高，并说明理由，注意基顶和基底埋深符合有关规定。

2、初步拟定基础尺寸和形式

刚性基础应满足刚性角的要求，可按刚性角考虑数值取整直接确定台阶扩大的尺寸，每层厚度通常采用0.5、1.0m，也可用1.5m。

3、荷载计算

（1）河床以下墩身和基础的重量；

（2）各种水位情况下墩身及基础所受浮力（是否考虑浮力应视持力层的透水性来确定）。（3）台阶以上覆盖土的重量；

（4）将基底以上全部外力N、H、M按不同组合情况向基底中心简化，得∑N、∑H、∑M，建议列表。

4、基础检算

（1）地基强度检算

持力层强度检算

软弱下卧层强度检算

（2）基底偏心距检算

（3）基础抗倾覆和滑动稳定性检算

（4）其它检算

注意：如果检算不通过或安全系数过大而造成浪费时，需要重新设计，直至满足安全、经济、适用的原则要求。

5、河床以下墩身和基础的工程数量计算。

第三章桩基础设计

1、选定桩基类型

考虑桩基采用高承台还是低承台，考虑采用钻孔桩或打入桩等施工方法，确定设计是柱桩还是摩擦桩。设计书中应说明理由。

2、选择桩径、桩材

确定桩材；桩径选择时应考虑施工机具或预制定型产品直径。

3、承台设计

拟定承台底面和顶面标高，确定承台平面尺寸

4、估算桩长和桩数

（1）按纵向主+附两孔重载（低水位）和一孔重载（低水位）计算承台底面以上全部外力，得∑N 、∑H 、∑M 。 （2）桩长确定：

柱桩桩尖需插入硬层一定深度（如1.0米）；

摩擦桩：先按材料强度确定桩的材料轴向承载力[P]材，然后假定不同的桩长，通过试算确定由土阻力确定的轴向承载力[P]土，当[P]土等于或接近[P]材时，所对应桩长即为合适的桩长。 [P]材一般应按实际材料强度计算得到，本次设计可取以下值： 预制桩：钢筋混凝土 Ф=50㎝ [P]材=1000KN 预应力钢筋混凝土 Ф=55㎝ [P]材=1200KN 钢筋混凝土钻孔桩

Ф=80㎝ [P]材=2000KN Ф=100㎝ [P]材=3000KN

Ф=125㎝ [P]材=4500KN

（3）确定桩数

]

[P N n ∑=μ

式中，n 为桩数（取整）；∑N 为承台底中心所受到竖向外力；u 为考虑弯矩的影响而

使桩顶轴向力增大的系数，一般取1.3~1.8；[P]为[P]土和[P]材的较小者。 5、配合承台设计进行桩的布置

6、按“m ”法进行单桩轴向承载力检算及桩身配筋内力计算。 （1）计算单桩变形系数α；

（2）计算单桩桩顶刚度系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4。

（3）计算承台中心变位a 、b 、β和桩顶内力N i 、H i 、M i 。

（4）桩身的弯矩、剪力及土横向抗力计算，并绘出桩身弯矩图、剪力图及土横向抗力图； （5）单桩的轴向承载力检算 N ima x ≤[P] 7、群桩检算

8、墩顶水平位移检算

本设计按荷载组合：纵向主+附一孔重载（低水位）

注意检算时采用的相应荷载情况下的承台底中心变位值a 、b 、β。 9、桩与承台的联接强度检算

10、河床 墩身及承台和桩的工程数量计算。

第四章 设计方案比较

一般桥梁的墩台基础通常采用明挖基础、桩基础和沉井基础三种类型，通过初步计算基本确定各类基础的结构尺寸后，经过经济、安全、施工条件等方面比较，确定某一合理的基础类型作为设计方案，再进行详细设计。

本次设计中，同学们可以根据自己掌握的知识从以下几方面进行综合分析、比较，选出经济、安全、技术先进、施工期短的合理方案。 1、河床下墩身和基础工程量或工程造价预算；（包括混凝土、钢筋混凝土、挖方量、预估板桩围堰等）

2、施工可能性。包括施工程序、施工方法、施工机具、工期、施工单位人力及技术状况