桥梁墩台课程设计

《桥梁基础工程》课程设计说明书

目录

前言

课程设计是土木工程专业本科大学生培养方案中的综合性实践性教学环节，也是大学生综合素质和毕业后实际工作能力，适应社会能力中的最大环节。因此它对扩大我们的专业知识也是极其重要。课程设计集理论与实践一体，通过一个整体的课程设计，对于相关设计规范，手册，标准图以及工程实践中常用的方法有较系统地认识了解。因此，充分重视课程设计环节对提高大学生的综合能力有十分重要的意义。

作为道路桥梁专业的大学生，未来社会主义建设事业的精英，肩负着时代艰巨使命，更应该努力学习好自己的专业课，扎实基础，培养专业技能。当然，理论基础是必要的，但光有书本知识显然不够，我们需通过实践加强动手能力，理论联系实践，学得真本事才是根本。是最基础也是非常重要的的一部分。

《桥梁基础工程》是土木工程道桥专业的专业基础课，在土木工程学科的知识体系中占据了重要地位。《桥梁基础工程》课程的特点是综合性强、设涉及面广，所有对桥梁结构设计计算有关的的课程内容，在该课程中都会有所体现和应用。教学内容和课程体系改革是在上述背景条件下展开的，其主要目标是在学时有限的条件下，使学生能够对课程的知识体系有较为系统和整体的把握，重点掌握其基本理论和基本方法，并具有一定的工程概念和知识。

桥梁基础工程课程设计是该课程学习的一个实践环节。是对该课程进行综合性学习和训练，使同学们更好的掌握该课程知识为今后的毕业设计打下坚实的基础，对以后的工作也有着重要的意义。课程设计的目的是为加强对桥梁基础设计知识的进一步巩固，了解桥梁基础设计的主要过程，培养正确熟练地运用结构设计规范手册，各种标准图籍及参考书的能力。通过设计训练，初步建立设计与施工的全面协调统一思想。

1 基本设计资料

某桥一近岸桥墩为圆端形，基础顶设计标高为-0.30m，拟采用钢筋混凝土沉井基础。

以桥址处河床为相对标高零点，即河床标高为0.00m，则河流洪水位1.90m，最低水位0.40m，施工时的水位1.40m，河床一般冲刷线标高为-1.0m，局部冲刷线标高-4.0m。

基本设计数据：双孔上部结构重力与汽车荷载总竖向作用值为9677kN，水平力为H=130kN，两者在桥墩底产生的总弯矩为1750kN·m，墩身自重为2650kN，墩身底尺寸为4.0m ×7.2m。

墩址处各土层资料见表1。

表1 各土层主要参数表

土层代号土名层厚（m）容重γ

kN/m3

内摩擦角

Φ（°）

土与井壁

的摩阻力

τ（kPa）

地基系数

kN/m4

[σ0]

（kPa）

Ⅰ粉砂 4.0 19.0 26.0 11.0 8×103165 Ⅱ粘砂土10.00 20.0 26.0 15.0 20×103290

Ⅲ密实砂夹

卵石

—21.0 35.0 18.0

80（50）×

103

400

沉井材料采用钢筋混凝土，除底节与顶盖板混凝土等级为C20（容重为24kN/m3）外，其余均采用C15（容重为22kN/m3）。沉井沉至设计标高后，以水下混凝土封底。井孔填以砂石，顶盖为厚1.5m的钢筋混凝土板。

具体尺寸见图1。

图1 沉井竖向标高与地质资料图

2 沉井尺寸拟定

拟定用钢板桩围堰修筑人工砂岛，在岛上预制沉井不排水施工，砂岛用中砂填筑。 基础底面标高，根据地质条件，持力层，取密实砂夹卵石层面下0.5m ，标高-14.5m 。 沉井高度m 4.14m 5.14m 1.0H =+-=，入土深度m 5.14h =。 沉井襟边取0.5m ，故沉井平面尺寸为m 2.8m 0.5⨯。

沉井分三节接长，第一节、第二节为5m ，第三节为4.4m 。 沉井细部尺寸见图2。

图2 沉井细部尺寸（cm ）

3 沉井作为整体刚性深基础的验算

沉井入土深度超过5.0m ，考虑土的水平抗力作用，按 2.5h α≤的刚性深基础验算低级强度和稳定性。

水平力作用高度为

m 46.13kN

130m

kN 1750H

M

m /=⋅=

=

λ∑

M 值计算：局部冲刷线以下有2层土，则： 2

3232

m

2

2122114

11

5

.0)5.0102(1080101020h h )h h 2(m h m )m kN /(m ⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=

++=

⋅-

23306=

3401080)m kN /(m ⨯=⋅-

291.010*******m m 3

0=⨯==β

2.346

52.86bh m /W 2

23

0=⨯==

计算宽度：2.912.81b m /b 1=+=+=

23.746)5.1446.133(291.022.345185.142.9291.0)h 3(2dW 18h b A 3031=-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-λβ+β=

61009.35

.142330623.7461306Amh H 6⨯=⨯⨯⨯==ω

）

（）（5.1446.1335.142.9291.022

.34565.1446.1345.142.9291.0)h 3(h b 2dW 6)h 4(h b m /Z 210210-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯⨯=

-λβ+-λβ= 48.28=

局部冲刷线以下深度Z 处基础截面上的弯矩和基础水平侧压应力计算 )Z Z 2(hA

2Z Hb )Z h (H M 03

1Z --+-λ=

)Z Z (Z Ah

H 60ZX -=σ（详细计算见表2）

刚性桩要依据弯矩配筋，而对沉井可不算弯矩。 表2 沉井作为刚性深基础计算表

弯矩

水平侧向力

m

Z

m

Z h +-λ

)

1()Z h (H +-λ

Z

Z 20

- hA

2Z Hb 3

1

)

2()Z Z 2(hA 2Z Hb 03

1-⨯

m

kN )2()1(⋅-

)

1(Z Ah H 6⋅

)

2(Z Z 0-

kN

)2()1(⨯

0 -1.04

-135.2

56.96

0.00 0.00 -135.20 0.00 28.48 0.00 1 -0.04 -5.20 55.96 0.06 3.08 -8.28 0.07 27.48 1.98 2 0.96 124.80 54.96 0.44 24.18 100.62 0.14 26.48 3.82 3 1.96 254.80 53.96 1.49 80.13 174.67 0.22 25.48 5.51 4 2.96 384.80 52.96 3.52 186.42 198.38 0.29 24.48 7.06 5 3.96 514.80 51.96 6.88 357.23 157.58 0.36 23.48 8.46 6 4.96 644.80 50.96 11.88 605.40 39.40 0.43 22.48

9.72

7 5.96 774.80 49.96 18.87 942.50 -167.70 0.50 21.48 10.84 8 6.96 904.80

48.96 28.16 1378.71 -473.91 0.58 20.48 11.81 9 7.96

1034.8

0 47.96 40.10 1922.96 -888.16 0.65 19.48 12.64 10 8.96

1164.8

0 46.96 55.00 2582.80 -1418.00 0.72 18.48 13.32 11

9.96

1294.8

45.96

73.21

3364.50

-2069.70

0.79 17.48 13.86