基础工程课程设计第四版

基础工程课程设计任务书

1. 课程设计教学条件要求

本设计对象为某公路桥梁，该桥梁的上部结构设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础与地基的设计与检算。要求同学选择（或由任课教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作。

2. 课程设计任务

2.1工程概况

某公路桥梁设计采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如图1所示。该桥梁上部结构为25米钢筋混凝土装配式T梁桥。桥面宽7米，两边各0.5米人行道。

该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径d（即钻头直径，精确至0.1m）自选，桩底沉渣厚度控制为t=(0.2~0.4)d。在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m。

2.2 工程地质和水文地质

地质资料：标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重γ =18.5kN/m3,土粒比重G s=2.70，天然含水量w=21%，液限w L=22.7%，塑限w p=16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重γ =19.5kN/m3，土粒比重G s=2.70，天然含水量w=17.8%，液限w L=22.7%，塑限w p=16.3%。

2.3 设计荷载

（1）一跨上部结构自重G1=2000×(L/20)1.2 kN（取整），其中L为跨径；

（2）盖梁自重G2=350kN；

（3）局部冲刷线以上桩重应分别考虑最低水位及常水位；汽车荷载应考虑最不利荷载组合（双孔和单孔布载）；人群荷载尚应考虑最不利情况；荷载布载长度为梁长（L-0.1）m。

（4）设计汽车荷载为公路—Ⅱ级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m，单

。

)=5kN；

图2

2.4 材料

桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量E h=2.85×104MPa，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。

2.5 具体任务要求如下：

（1）确定桩的长度，进行单桩承载力验算。

具体计算时按如下不同标准跨径分组进行，同组人员的设计桩径、桩长不得全部相同。

（2

和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度；

（3）计算主筋长度，螺旋钢筋长度，钢筋总用量；

（4）初步决定修筑基础的施工方案

（5）绘出桩的钢筋布置图。

将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。

3. 课程设计报告书主要内容

课程设计计算说明书通常应包含下述内容：

（1）工程概况和设计任务。包括：工程名称，场地位置，上部结构的类型、尺寸，本人承担的课程设计任务；

（2）地质勘察资料；

（3）设计荷载；

（4）方案设计。包括：基础选型，尺寸拟定，地基持力层的选取。需要阐明自己的思路和考虑的因素并列出必要的说明；

（5）技术设计的过程。包括：计算项目，计算过程和计算结果，方案调整的理由和结果。需要阐明参数选取的理由、考虑的因素并列出必要的说明；

（6）由设计结果形成的施工图，该图用CAD制作完成；

（7）施工方案（初步）。包括：基础施工方式，主要施工机具。

4. 课程设计要求

（1）学生按时到课程设计指定地点签到，遵守课程设计纪律。

（2）学生独立完成课程设计任务。指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。（3）学生按时提交课程设计成果和打印的课程设计报告书。

基础工程课程设计报告书

一 设计资料 1 地质资料

标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重γ =18.5kN/m 3,土粒比重G s =2.70，天然含水量w =21%，液限w L =22.7%，塑限w p =16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重γ =19.5kN/m 3，土粒比重G s =2.70，天然含水量w =17.8%，液限w L =22.7%，塑限w p =16.3%。 常水位标高为44.50m ，一般冲刷线标高为39.50m ，最大冲刷线标高为35.50m

2 桩、墩尺寸与材料

该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径d =1.2m ，桩底沉渣厚度控制为t =0.3d 。在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m 。桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量E h =2.85×104MPa ，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。

3 荷载情况

桥墩为单排双柱式，桥面宽7米，两边各0.5米人行道，上部为25-0.1=24.9m

预应力钢筋混凝土梁

（1）一跨上部结构自重G 1=2000×(L /20)1.2 =2602kN ，两跨自重反力

kN G N 13012

1

1==

（2）盖梁自重反力kN G N 175222==

；系梁自重反力kN N 125.282

25

.563== （3）两跨活载反力为758kN ，一跨活载反力为669kN ，所引起的弯矩M=200.7kN 。常水位以上桩身自重kN N 6.1354=

（4）设计汽车荷载为公路—Ⅱ级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m ，单孔活载时纵向偏心距为b=0.30m ，并应考虑冲击力。行人荷载为3.5kPa 。

（5）单桩所受水平力如图所示。其中：H T （制动力）=4.5kN ；W 1(风力)=5kN ；W 2(风力)=8kN

图2

（6）桩（直径1.5m ）自重每延米kN q 96.16154

2.12

=⨯⨯=

π

(7)拟定桩基础采用旋转钻孔灌注桩基础,为摩擦桩。

二 计算

1、桩的周长计算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式初步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h ，一般冲刷线以下深度为h 3，则：

N h =[P]=

2

1

U ∑i i l τ +λm 0 A{[σ0]+K 2γ2(h 3-3)} 当两跨活载时：

()h

h

N h 48.84.255096.162

1

96.165.355.447586.135125.281751301+=⨯⨯+⨯-+++++= 计算[P]时取以下数据：

桩的设计桩径为1.2m ，成孔直径为1.3m 桩周长m U 08.43.1=⨯=π,22

13.14

2.1m A =⨯=

π，7.0=λ，8.00=m

m l 5.15205.351=-=