铁路桥墩基础设计

课程名称：工程基础

设计题目：铁路桥墩基础设计院系：

专业：

年级：

姓名：

指导教师：

2011 年5 月20 日

课程设计任务书

专业姓名学号

开题日期：2011 年3月20 日完成日期：2011 年4月16日

题目铁路桥墩基础设计

一、设计的目的

1.熟练掌握Word ,Excel及CAD制图

2.利用所学的东西分析设计桥墩基础，并制定其施工方案。

3.学会利用工具和资料解决问题。

二、设计的内容及要求

1.计算主力，活载，纵向附加力及荷载组合。

2.选定桩基类型，确定桩径，桩材、桩长、桩数等

3.进行桩的布置，并进行单桩轴向承载力检算及群桩验算。

4. 设计内容完整，并附有必要的计算图。

三、指导教师评语

四、成绩

指导教师(签章)

年月日

（一）主力

主力应包括恒载，活载，列车竖向动力和离心力。但因桥墩为实体，可不计列车竖向动力而桥位于直线上，故也无需计算离心力。 1、 竖向恒载

（1） 桥跨结构自重1N 一孔梁重=2227 KN

轨道材料及人行道每米长度的重量=10 m kN 故kN N 255470.321022271=⨯+= （2） 顶帽自重2N

体积 ()()3

2

266.7502240215240240620m V =⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣

⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯+⨯-=π

重量 kN N 5.1912566.72=⨯= （3） 墩身自重3N 墩身高m h 13=

顶面积 ()2

2

164.132240240240620m A =⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯+⨯-=π

底面积 ()22281.24185370240620m A =⨯+⨯-=π

故体积 ()3333.24681.2464.1381.2464.13133

1m V =⨯++⨯⨯=

重量 kN N 64.566533.246233=⨯= （4） 浮力4N

低水位处之墩身截面积2

2

47.182300300380m =⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯+⨯=π

墩底面积281.24m = 则桥墩侵入水下体积： 低水位时：

()3494.15081.2447.1881.2447.1863

1m V =⨯++⨯⨯=

故浮力为：

低水位时， kN V N 4.15091094.1501044=⨯=⨯= 2. 竖向活载 (1)

双孔重载

其最不利荷载位置x 见图，可由

2

2

11l G l G =

确定，若等跨度者，则可直接由21G G =解得，1G 和2G 分别为左右两跨上活载重量，故 ()x x G 922.33865.735.329222051-=--⨯+⨯=

()()8.26771255.278015.5922+=-⨯++⨯=x x x G 则 m x 81.6= 则支点反力1R ，2

R 为

()()()kN

R 23.154781.65.735.322135.3281.65.735.32925.1281.622053211=⎭

⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡---⨯--⨯+⨯+⨯⨯⨯=

kN R 45.1546239.208039.20296.1139.209296.113212=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝

⎛

+⨯⨯⨯=

竖向活载 kN R R N 68.300345.145623.1547215=+=+=

对基底x x -轴之力矩 ()m kN M ⋅=-⨯=773.3145.145623.154735.05 (2) 一孔重载

支点反力1R 为

()()()kN

R 59.18965.735.32215.735.32925.1235.3222053211=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯-⨯+⨯-⨯⨯⨯=

故竖

向活载为 kN R N 59.189616==

对基底x x -轴之力矩 m kN M ⋅=⨯=81.66359.189635.06 （二）纵向附加力（水平力） 1.

制动力（或牵引力）

现行《铁桥规》规定，单线桥之制动力或牵引力按竖向静活载重量的10%计算，但当与离心力同时计算时，则应按7%计算。本桥位于直线上，故应按10%计算。简支梁传到桥墩台上的纵向水平力值：固定支座为全孔的100%，滑动支座为全孔的50%。在一个桥墩上安设固定支座及活动支座时，应按上述数值相加，但不大于其中一跨固定支座的纵向水平力。

计算桥墩台时，制动力（或牵引力）作用于支座铰中心处。 （1）

二孔重载制动力1H

()[]()kN

H 9.413%5074.208096.1192%1081.65.735.32922205%101=⨯⨯+⨯⨯+--⨯+⨯=

但不大于 ()[]kN 84.3415.77.322205%10=-+⨯ 故取 kN H 84.3411= 对基底x x -轴之力矩：

m kN M H ⋅=⎪⎭⎫ ⎝

⎛

+⨯=8.4532

252.01384.3411 （2）

一孔重载牵引力2H

kN H 84.3412= m kN M H ⋅=8.45322

2. 纵向风力

对列车，桥面系和各种上承梁不计其纵向风力。桥墩按实际受风面积乘以风载强度计算其所受纵向风力。本桥风力强度采用定型设计资料，即Kpa W 2.1=(桥上有车)。 （1）

顶帽风力3H

迎风面积 225.365.05.0m =⨯= kN H 9.325.32.13=⨯= 对基底x x -轴之力矩：m kN M H ⋅=⎪⎭

⎫

⎝⎛+⨯=675.511325.09.33

（2）

墩身风力4H

低水位时： 迎风面积()23962.68.62

1

m =⨯+=

kN H 8.46392.14=⨯=

对基底x x -轴之力矩：m kN M H ⋅=⎪⎭

⎫

⎝⎛+⨯=66.44348.62

6

8.464