基础工程课程设计计算书(桥台扩大基础设计)

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1、word根底工程课程设计无筋扩展矩形根底 计算书土木建筑工程学院道路桥梁121班 召桃 120311021024 / 28目录一、设计资料1二、设计资料分析3三、荷载计算与组合41、桥台自重与上部构造恒载计算 42、土压力计算53、 支座活载反力计算84、 支座摩阻力计算105、 荷载组合11四、地基承载力验算131、台前、台后填土对基底产生的附加应力计算132、基底压应力计算133、地基强度验算14五、地基变形验算沉降计算15六、 基底偏心距验算17七、根底稳定性验算171、倾覆稳定性验算172、滑动稳定性验算18八、结论19一、设计资料1、根本概况某桥上部构造采用装配式钢筋混凝土T形梁。标

2、准跨径20.00m，计算跨径19.5m。摆动支座，桥面宽度为7+21.0m，双车道，参照公路桥涵地基与根底设计规进展设计。设计荷载：公路-级2。材料：台帽、耳墙与截面a-a以上均用20号钢筋混凝土，；台身自截面a-a以下用7.5号浆砌片、块石面墙用块石，其它用片石，石料强度部少于30号，根底用15号素混凝土浇筑，；台后与溜坡填土；填土的摩擦角，粘聚力c=0。根底类型：无筋扩展矩形根底根底材料：混凝土强度等级C15C20，钢筋为、级钢筋。2、水文地质资料水文、地质资料：设计洪水位标高离基底的距离为6.5m即在a-a截面处。地基土的物理、力学性质指标见下表：表 1取土深度自地面算起m天然状态下土的

3、物理指标土粒密度塑性界限液性指数IL压缩系数a1-2直剪试验含水量%天然容重孔隙比e液限塑限塑性指数IP粘聚力CkN/m2摩擦角2644242055202833191520163、桥墩与根底构造和初拟尺寸如图初步拟定根底分两层，每层厚度为0.5m，襟边和台阶宽度相等，取0.4m，基坑边坡系数可取m=0.751.0。图14、 荷载组合情况表 2 作用效应组合汇总表荷载组合水平力(kN)竖向力(kN)弯矩(kN.m)一主要附加二主要附加三主要附加四五六二、设计资料分析设计洪水位高程离基底的距离为6.5m在a-a截面处，地基土的物理、力学指标见下表： 表3 各土层物理力学指标序号土层名称层厚m含水量

4、重度kN/m3孔隙比比重液限塑性指数液性指数直剪试验压缩性指标CkPa度a1-2MPa-1Es1-2MPa1硬塑粘土2619.70.742442055202软塑亚粘土2813415201673软质基岩由表可知上层粘土的液性指数远小于0.75属于硬塑土，中层软塑亚粘土相对的承载力较弱，如此该根底应浅埋，采用无筋刚性扩展根底，初步拟定埋深2.0m，见图1。根底分两层，每层厚度为0.5m，襟边和台阶等宽，取0.4m。根据襟边和台阶构造要求初拟出平面较小尺寸，见图1.1，经验算不满足要求时再调整尺寸。根底用C15的素混凝土浇筑，混凝土的刚性角。根底的扩散角为：满足要求。三、荷载计算与组合1、上部构造恒

5、载反力与桥台台身、根底自重和根底上土重计算。参照图一根底台身结构和给出的材料特性，可得出以下计算。、桥台a-a截面以上自重计算：竖向力F1=kN,弯矩M1=206.361.35=278.59kN.m；竖向力F2=kN,弯矩M2=kN.m；竖向力F3=0.52.40.3525.002=kN,弯矩M3=21.002.95=kN.m；竖向力F4=0.2240.5(0.35+0.7)25.002=kN,弯矩W4=kN.m；竖向力F5=kN,弯矩M5=kN.m。、a-a截面以下台身与根底自重计算：竖向力F6=1.255.57.723.00=1217.56kN,弯矩M6=1.125=1369.76kN.m

6、；竖向力F7=0.51.855.57.723.00=901.00kN,弯矩M7=901.00-0.12=-108.12kN.m；竖向力F8=0.53.78.524.00=377.40kN,弯矩M8=00.1=37.74kN.m；竖向力F9=0.54.39.324.00=479.88kN,弯矩M9=0=0kN.m。、台后与溜坡填土自重计算：竖向力F10=1.855.57.717.00=1382.16kN,弯矩M10=-1.0618=-1467.58kN.m；竖向力F11=0.5(5.13+7.73)0.83.9217.00=682.10kN,弯矩M11=-0.07=-47.75kN.m；竖向力F

7、12=0.50.44.3217.00=29.24kN,弯矩M12=-1.95=57.02kN.m；竖向力F13=0.50.48.517.00=28.90kN,弯矩M13=00.65=18.79kN.m。、上部构造恒载计算：上部构造恒载取值F14=1100kN,弯矩W13=11000.65=715.00kN.m。综上所述，恒载竖向力之和，弯矩2、土压力计算。土压力按台背竖直，填土摩擦角，如此台背与填土之间的外摩擦角计算，台后填土水平。 、台后填土外表无汽车荷载时土压力计算台后填土自重引起的主动土压力计算式为：式中：Ea台后填土自重引起的主动土压力，kN； B；主动土压力系数；台后与溜坡填土的重度

8、，取；H自基底至填土外表的距离，取。主动土压力系数求取：如此：其水平向分力：离根底底面的距离：对基底形心轴的力矩：其竖直向分力：作用点离根底形心轴的距离：对基底形心轴的力矩： 、台后填土外表有汽车荷载时根据墙后破裂棱体围布置的车辆荷载换算为墙后填土一样高度的均布土层，其厚度h0为：式中：Q布置在B0L围的车轮总重，Q为每辆标准汽车总重550kN； B0不计车辆荷载作用时破裂棱体的宽度，m； L挡土墙的计算长度，m；其中：在破坏棱体长度围只能放一列汽车，因是双车道，所以：台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下引起的土压力：其水平向分力：作用点离根底底面的距离：对基底形心轴的力矩：其竖直向分力：作

9、用点离根底形心轴的距离：对基底形心轴的力矩：、台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力计算时，以根底前侧边缘垂线作为假想台背，土外表的倾斜度以溜坡坡度为1:1.5算得，如此根底边缘至坡面的垂直距离为，假如取土与土之间的摩擦角，主动土压力系数：其水平向分力：离根底底面的距离：对基底形心轴的力矩：其竖直向分力：作用点离根底形心轴的距离：对基底形心轴的力矩：6、 支座活载反力计算支座反力计算考虑如下三种情况。、台后无荷载，桥上有汽车与人群荷载汽车与人群荷载反力：公路-级车道荷载的均布荷载标准值，集中荷载随计算跨径而变，计算跨径小于或等于5 m时，；计算跨径大于或等于50m时， ；计算跨径在5-50

10、m时，按照直线插求取。人群荷载2。如此：桥跨上的汽车荷载如下列图，荷载布置图如下：图 2汽车荷载支座反力：人群荷载支座反力：支座反力作用点距离基底形心轴的距离：对基底形心轴的力矩：汽车荷载制动力重力式墩台不计冲击系数。一个设计车道上的汽车制动力标准值，为布置在加载长度上计算的总重力的10%，但公路一级汽车制动力标准值不得小于165kN。 如此制动力取值为：H=1650.25=41.25kN。、台后桥上均有荷载，车辆荷载在台后汽车与人群荷载反力：由于支座作用点在基底形心轴的右侧，为了在活载作用下得到最大的逆时针方向力矩，因此将重车后轴贴桥台后侧的边缘，以使桥跨上活载所产生的顺时针力矩最小，汽车荷

11、载布置图如下：图3如此支座反力为：人群荷载支座反力：对基底形心轴的力矩：汽车荷载制动力：根据上面分析，汽车制动力4、支座摩阻力计算取摆动支座摩擦系数，如此支座摩阻力：对基底形心轴的弯矩：方向按荷载组合需要确定对实体式埋置式桥台不计汽车荷载的冲击力，同时从以上对制动力和支座摩阻力的计算结果明确，支座摩阻力大于制动力。因此，在以后的组合中，以支座摩阻力作为控制设计。5、荷载组合根据实际可能出现的荷载情况，可分为桥上有活载，台后无汽车荷载；桥上无活载，台后有汽车荷载；桥上有活载，台后也有汽车荷载等荷载组合，同时还应对施工期间桥台仅受台身自重与土压力作用的情况进展验算。现将上述组合分别计算如下：1、桥

12、上有活载，台后无汽车荷载（1） 主要组合：包括恒载，桥上活载与台前、台后土压力。（2） 附加组合：主要组合荷载+支座摩阻力。2、桥上有活载，台后也有汽车荷载（1） 主要组合：包括恒载、桥上活载、桥前土压力与台后有汽车荷载作用时的土压力。（2） 附加组合：主要组合荷载+支座摩阻力。3、 桥上无活载，台后无汽车荷载1、主要组合：包括恒载，台前、台后土压力。 2、附加组合：主要组合荷载+支座摩阻力。4、桥上无活载，台后有汽车荷载（1） 主要组合：包括恒载、台前土压力与台后汽车荷载时的土压力重车在台后。（2） 附加组合：主要组合荷载+支座摩阻力。5、 无上部构造时桥台根底自重、台前台后土压力。表4 荷

13、载组合计算表序号荷载作用情况计算项目公路一级工况一桥上有活载，台后无汽车荷载工况二桥上有活载，台后有汽车荷载工况三桥上无活载台后无汽车荷载工况四桥上无活载，台后有汽车荷载 工况五无上部构造时1上部荷载竖向力1100110011001100弯矩2台身、根底自重与根底上土重竖向力弯矩3汽车荷载引起的支座反力竖向力弯矩4人群荷载引起的支座反力竖向力弯矩5台后土压力力弯矩6台前溜坡土压力力弯矩7支座摩阻力取与台后土压力同向水平力弯矩8组合水平力竖直力弯矩四、地基承载力验算1、台前、台后填土对基底产生的附加应力计算因台后填土较高，由填土自重在基底下地基土中所产生的附加应力： 台后填土高度从原地面起算h=

14、8m。当根底埋置深度为2.0m时，取根底后边缘附加应力系数=0.46，根底前边缘的附加应力系数=0.069。如此后边缘处：前边缘处：此处，计算台前溜坡椎体对根底前边缘地面处引起的附加应力时，填土高度可近似取根底边缘作垂线与坡面交点的距离h=4.13，并取系数，如此因此，根底前边缘总的竖向附加应力：根底后边缘：根底前边缘：2、基底压应力计算进展基底承载力验算时，传至基底的作用效应应该按照正常使用极限状态的短期效应组合采用，各项作用效应的分项系数分别为：上部构造恒载、桥台与根底自重、台前与台后土压力、支座摩阻力、人群荷载均为1.0，汽车荷载为0.7。（1） 建成后使用时根据表二作用效应组合汇总表，

15、工况五作用下产生的竖向力最大为8380.24kN，因此以工况二来控制设计。基底压应力计算：考虑台前、台后填土产生附加应力后的总应力：台前：台后：（2） 、施工时施工时按照表四荷载组合计算表 。考虑台前、台后填土产生附加应力后的总应力：台前：台后：3、地基强度验算1、持力层强度验算根据土工试验资料，持力层为一般黏性土，根据公桥基规，当，时，查得=354KPa，因根底置埋深度为原地面下2.0m3.0m,不考虑深度修正；对黏性土地基，虽，不进展宽度修正。=满足要求。2、下卧层强度验算下卧层为一般黏性土，由e=0.82，可查得容许承载力，小于持力层的容许承载力=354KPa，故作如下验算。基底至土层顶

16、面高层为+5.0处的距离为：当，附加应力系数，且计算下卧层顶面处压应力时，基底压应力取平均值，即而下卧层顶面处的容许承载力可按下式计算：其中：，而,如此=228.84KPa满足要求。五、地基变形验算沉降计算由于持力层以下的土层2为软弱下卧层，按其压缩系数为中压缩性土，对根底沉降影响较大，因此应计算根底沉降。根据规，桥梁墩台根底的沉降量按恒载用单向分层总和法计算。受压层深度确实定：在土层2底部的自重应力为：基底处附加应力为：将土层1分为2.0m和2.5m两层，土层2分为2.0m和2.1m两层，下面为软质岩层，不必计算，分为四层即可。如此每一薄层的沉降分别：分层1附加应力系数附加应力分层2附加应力

17、系数附加应力分层3附加应力系数附加应力分层4附加应力系数附加应力每一层的平均附加应力每一层的沉降量根底中心点以下的总沉降量为：，故可以满足要求。六、基底偏心距验算1、仅受永久作用标准效应组合时，非岩石地基上的桥台应满足。满足要求。2、考虑作用标准值效应组合时，非岩石地基应满足。由表4“荷载组合知桥上无荷载、台后有车辆荷载时最不利：满足要求。七、根底稳定性验算1、倾覆稳定性验算(1)、使用阶段永久作用和汽车、人群的标准值效应组合，以工况二桥上有活载，台后有活载计算，如此：满足要求。各种作业标准效应组合，以工况四(桥上无荷载、台后有车辆荷载)计算，如此：满足要求。2、施工阶段作用的标准值效应组合以工况五计算，如此：满足要求。2、滑动稳定性验算。（1） 、使用阶段永久作用和汽车、人群的标准值效应组合，以工况二桥上有活载，台后有活载，车道荷载在桥上，车辆荷载在台后计算，如此：满足要求。各种作业标准效应组合，以工况四(桥上无荷载、台后有车辆荷载)计算，如此：满足要求2、施工阶段作用的标准值效应组合以工况五计算，如此：满足要求八、结论根据上述计算，如此按图示的尺寸设计桥台根底满足要求