(整理)基础工程计算书 -
基础工程
课程设计
题目:铁路桥墩桩基础设计指导教师:郑国勇
姓名:
专业:
学号:
2014年9月28日
基础工程课程设计任务书
——铁路桥墩桩基础设计一．设计资料
1. 线路：双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道及双侧1.7m 宽人行道，其重量为44.4kN/m。
2. 桥跨：等跨L=31.1m无碴桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m；梁高3m，梁宽1
3.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09m。
3. 建筑材料：支承垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C30混凝土。
4. 地质及地下水位情况：
土层平均重度γ＝20kN/m3，土层平均内摩擦角? =28°。地下水位标高：＋30.5。
5. 标高：梁顶标高+53.483m，墩底＋35.81。
6. 风力：w＝800Pa (桥上有车)。
7. 桥墩尺寸：如图1。
二．设计荷载
1. 承台底外力合计：
双线、纵向、二孔重载：
N=18629.07kN，H=341.5kN，M= 4671.75kN·m
双线、纵向、一孔重载：
N=17534.94kN，H=341.5kN，M=4762.57kN·m
2. 墩顶外力：
双线、纵向、一孔重载：
H=253.44 kN，M ＝893.16 kN·m。
三．设计要求
1. 选定桩的类型和施工方法，确定桩的材料、桩长、桩数及桩的排列。
2. 检算下列项目
(1) 单桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）；
(2) 群桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）；
(3) 墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）；
(4) 桩身截面配筋计算（双线、纵向、一孔重载）；
(5) 桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载）。
3. 设计成果：
(1) 设计说明书和计算书一份
(2) 设计图(计算机绘图) 一张
四．附加说明
1. 如布桩需要，可变更图1中承台尺寸；
2. 任务书中荷载系按图1尺寸进行计算的结果，如承台尺寸变更，应对其竖向荷载进行相应调整。
图1 桥墩及承台尺寸示意图
基础工程课程设计计算说明书
——铁路桥墩桩基础设计1.铁路桥墩桩基础设计中所依据规范有
《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB1002.5
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB1002.3-99
2．铁路桥墩桩基础设计内容及步骤
①收集资料
②拟定桩的尺寸及桩数
③承台底面形心处的位移计算
④墩身弹性水平位移计算
⑤承载力、位移、稳定性、抗裂性检算及桩身截面配筋设计
⑥绘制桩基础布置及桩身钢筋构造图
一、拟定基桩尺寸及桩数
1、承台及桩身采用C30混凝土。
2、设计桩径取m d 0.1=，钻孔灌注桩；钻孔机具为Φ100cm 旋转钻机。
3、考虑选择较硬土层作为桩端持力层（强度较高、压缩性较低的粘性土、粉土、中密或密实的砂土、砾石土以及中风化或微风化的岩层，是常用的桩端持力层），根据地质条件，将桩端定在粗砂层。桩端全截面进入持力层的深度，对于砂土不宜小于1.5d ，所以选择桩长l=40m ，标高为-6.69m 处，桩端进入持力层深度为3.18m 。
4、确定桩数n ：∑=]/[P N n μ，其中μ为经验系数，桥梁桩基采用1.3～
1.8。计算单桩容许承载力[]P ：[][]σA m l f U i i 021=P +∑其中2
2785.04m d A ==π（A 按设计桩径计算），m U 299.3)05.00.1(=+?=π（U 按成孔桩径计算，旋转
钻成孔桩径比设计桩径增大30～50mm ），i f 为钻孔灌注桩极限摩阻力。 查《基础工程》表6—21，得： 软 塑 砂粘土：m l 5.51= ， KPa f 451=； 粉 砂：m l 5.92= ， KPa f 402=； 淤泥质砂粘土：m l 4.13= ， KPa f 253=； 细砂（中 密）：m l 4.234=， KPa f 604=； 粗砂（中 密）：m l 18.35=， KPa f 805=；
查《基础工程》表6—20，取4.00=m ；查《桥规》表4.1.2～4.1.2-9，中
密粗砂[]K P a 430
0=σ；查《桥规》表 4.1.3，52=k ，5.22
1
'
2==k k ；32/101020m KN =-=γ。
当l>10d 时，[]()d k d k 2'
2
220634γγσσ+-+=，则： []()()KPa d k d k 6301102.563-14105+430 6342'2220=???+???=+-+=γγσσ
[]()630
785.04.018.3804.23604.1255.9405.545299.32
1??+?+?+?+?+???=p KN 145.4026= 取5.1=μ，则[]941.6145
.402607
.186295.15
.1=?==P N n ，取n=8根。 二、确定桩在承台底面的布置
1、承台尺寸采用图1中所示尺寸。
2、查《桥规》知，当m d 1≥时，最外一排柱至承台底板边缘的净距不得小于d 3.0且不得小于0.5m ，且钻孔灌注桩的桩中心距不应小于d 3，根据承台尺寸及以上布桩原则，桩的分布如下图所示：
图2.桩的布置图
三、承台底面形心处位移计算
1、设计荷载 ⑴ 承台底外力合计 双线、纵向、二孔重载：
N =18629.07kN ，H =341.5kN ，M = 4671.75kN·m 双线、纵向、一孔重载：
N =17534.94kN ，H =341.5kN ，M =4762.57kN·m ⑵ 墩顶外力
双线、纵向、一孔重载：
H =253.44 kN ，M ＝893.16 kN·m 。 2、承台底面形心处位移a,b,β ⑴ 桩的计算宽度0b 和变形系数α
由d k kk b f 00=，对于圆截面桩：9.0=f k ，d
d k )
1(0+=
，取m d h 6)1(31=+=，与外力作用面相互平行的平面内桩间净距为：m h m L 6.36.0411=>=，取0.1=k 。则()m b 8.1119.00.10=+??=，44
4
0491.064
164
m d I =?=
?=
ππ
桩截面的受挠刚度为：C30混凝土Pa E c 71000.3?=
467/101781.10491.01000.38.08.0m KN I E EI h ?=???==
假定为弹性桩，承台底面下深度为()m d h m 1.4105.12)1(2=+?=+=，为软
塑砂粘土和粉砂，查《基础工程》表6-7，取41/7000m KN m =，42/8000m KN m =；
m h 52.279.3031.331=-=，m h 58.152.21.42=-=；等效面积法换算地基系数：
()4
222
2212211/2.76221.458.1)58.152.22(800052.270002m KN h h h h m h m m m =?+??+?=?++=则基础变形系数：41043.010
1781.18
.12.762256
5
0=??==EI mb α 桩的换算入土深度：m m l 5.2417.164041043.0>=?=α，假设成立，按弹性桩计算。
⑵ 单桩桩顶刚度
设计桩为钻孔灌注桩，所以5.0=ξ，且00=l ，m l 40=
KN A E EA h 74
7
103562.24
11000.3?=??
?==π
查《基础工程》表6-7，粗砂层取440105.2m KN m ?=
3
6400100.104105.2m KN l m c ?=??==
m m l d d 4823.10428tan 0421428tan 20>=??+=+=
，取m d 40=
22
2
00566.124
44
m d A =?=
=
ππ
m KN A c EA l l 6670
00110077.1566
.12100.11
103562.2405.001
1
1?=??+
??+=
++=
ξρ
00=l α，m l 0.4417.164041043.0>=?=α
查《基础工程》表6-15得：484.1985.0064.1===M M H Y Y φ，， 则：m KN EIY H 46332103563.7064.1100.141043.0?=???==αρ
m KN EIY M 56223106593.1985.0100.141043.0?=???==αρ
m KN EI M 56410091.6484.1100.141043.0?=???==φαρ ⑶ 承台刚度系数 桩对称布置：
m KN n bb /10616.810077.18661?=??==ργ m KN n aa /10885.5103563.78542?=??==ργ
m KN n a a /102744.13106593.18553?-=??-=-==ργγββ
()
rad
m KN n x n i i ??=???+??=??+=∑6
265214107228.585.2810077.110091.68ρργββ
⑷ 计算',,,'
''ββββγγγγa a aa
承台计算宽度m b B 2.1212.1110=+=+=
承台处于耕地软塑砂粘土中，43/107m KN m ?=，
m KN h m C h /1075.15.270004?=?=?=
m
KN h C B m
KN h C B m
KN h C B h h a a a h aa aa
/10008.59012
5.21075.12.1210228.58712/1005.1165.21075.12.12102744.136/1055375.825.21075.12.1210885.525345
30'5245
20''5450'
?=???+?=??+=?-=???+?-=?+==?=???+?=??+=βββββββγγγγγγγ
⑸ 承台底面形心处位移计算（单重、双重分别计算）
双线、纵向、二孔重载下：N=18629.07KN, H=341.5KN, M=4671.75KN ?m (
)
()
rad
H M m M
H a m N b a aa a aa a aa a bb
42
5
55552
''
'''32
55
5
552''
'''3
6
108881.01005.1110008.5901055375.85.3411005.1175.46711055375.810514.010
05.1110008.5901055375.875.46711005.115.34110008.59010162.210616.807.18629---?=?--?????+??=
--=
?=?--?????+??=
--=
?=?=
=∑∑∑∑∑β
ββββ
ββ
βββγγγγγβγ
γ
γγγγ
双线、纵向、一孔重载下：N=17534.94KN, H=341.5KN, M=4762.57kN ?m
(
)
()
rad
H M m M
H a m N b a aa a aa a aa a bb
42
5
55552
''
'''32
55
5
552''
'''3
6
109038.01005.1110008.5901055375.85.3411005.1157.47621055375.810516.010
05.1110008.5901055375.857.47621005.115.34110008.59010035.210616.894.17534---?=?--?????+??=
--=
?=?--?????+??=--=
?=?=
=∑∑∑∑∑β
ββββ
ββ
βββγγγγγβγ
γ
γγγγ四、托盘底面水平位移'd δ 及转角'β计算
假定：墩帽、托盘和基础部分仅产生刚性转动，将墩身分为四部分，每部分高度相同，基本风荷载强度KPa 800=ω，桥上有车时风荷载强度采用ω8.0，纵
向水平风力等于风荷载强度乘以受风面积。
1、∑H 和纵向风力引起的力矩（活载偏心所引起的弯矩已计入M 中） 墩帽所受风力：KN H 88.28.08.06.05.7=???=墩帽 托盘所受风力：()KN
H 6.248.08.05.12
1.79.5=???+=托盘
托盘风力合力作用点位置距下边缘距离为x ，则：
m x 773.05.121
.79.55
.121
5.19.525.1325.1
6.021=?+???+?????=
图3.墩身受风面积分割图
墩身各部分（梯形）形心轴距下边缘的距离计算公式为：
)
(3)2(b a b a h y ++?=，其中a 为下边长度，b 为上边长度。
算例：1-2段所受水平风力：4432.118.08.032
02
.69.521=???+=
-H 1-2段形心轴距2-2截面的距离：495.1)
9.502.6(3)9.5202.6(32
1=+??+?=-y
其他部分墩身所受风力及各截面弯矩值计算列表如下：
表1.风力及截面弯矩值计算表 各截面弯矩M
水平力(KN)
托盘顶0
托盘底1
2-2
3-3
4-4
墩底5
墩顶水平力
44.253=∑H 152.064 532.224 1292.544 2052.864 2813.184 3573.504 墩帽风力H=2.88 0.864 5.184 13.824 22.464 31.104 39.744 托盘风力H=6.24
0 4.824 23.544 42.264 60.984 79.704 墩 身
H 1-2=11.4432
17.108
51.437
85.767
120.096
H 2-3=11.6736 0 0 0 17.452 52.473 87.494
H 3-4=11.9000 0 0 0 0 17.793 53.493
H 4-5=12.1344 0 0 0 0 0 18.145
墩顶弯矩893.16KN ·m 893.16 893.16 893.16 893.16 893.16 893.16
总计 1046.088 1435.392 2240.180 3079.641 3954.465 4865.340
2、计算托盘底面的水平位移'd δ和转角'β 由2
_
下
上i i i M M M +=得：
m
KN M ?=+=--
786.18372180
.2240392.143521
m KN M ?=+=--911.26592
641.3079180.224032
m KN M ?=+=--053.35172465.3954641.30794
3
m
KN M ?=+=
--
903.44092340
.4865465.395454
4
31208.171226.396.5m I =?=，432882.2112
38.308.6m I =?=
4
33152.221250.320.6m I =?=，4
34984.241256.332.6m I =?=
表2.托盘水平位移'd δ和转角'β计算表
i
M
h ?
i
h
12/3bh I i = i EI i I EI h M /'?=β i d h ?=''βδ
单位 KN*m m m
m 4
KN/m
rad
m
1-2段 1837.786 3.00 1.50 17.208 44.052?107 1.252?10-5 1.878?10-5 2-3段 2659.911 3.00 4.50 21.882
56.018?107
1.424?10-5
6.408?10-5
3-4段 3517.053 3.00 7.50 22.152 56.709?107 1.861?10-5 13.958?10-5 4-5段 4409.903 3.00 10.5 24.984
63.959?107
2.068?10-5
21.714?10-5
总计
6.605?10-5 43.958?10-5
五、桩基检算
1、单桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载） N=18629.07KN x=2.5 β=0.8881?10-4rad
KN
x n
N N 755.2567108881.05.210
077.18
07.1862946
1
max
=????+=+=-∑βρ查规范，取桩容重3
25m KN =γ，则桩身自重：KN G 398.785254014
21=???=π
与桩入土部分同体积的土重为：
KN G 229.336)]1020(19.372081.2[14
22=-?+???=
π
则：KN G G N N 924.3016229.336398.785755.256721max =-+=-+=
[]KN P 374.4831145.40262.12.1=?=<
所以，单桩承载力合格
2、群桩承载力验算（双线、纵向、二孔重载）
检算条件：桩中心间距为5米，小于6d=6米，考虑群桩效应；检算方法：
[]σσ≤+=
W
M A N 。 式中：N ——作用于假想实体基础底面形心上的所有竖向力；
M ——作用于地面或局部冲刷线以上外力对群桩形心的力矩； A ——假想实体基础地面面积；
W ——假想实体基础地面的截面惯性矩。 群桩承载力的检算图示如下图所示：
m
b m
a 823.154
28
tan 40215823.19428tan 402133=??++==??++?=
2659.313823.15823.19m b a A =?=?= 32
2172.8276
823.15823.196m ab W =?==
桩身自重：KN G 184.62838254014
21=????=
π
； 图4.假想实体基础示意图
桩侧土的自重：
KN G 586.1315878229.336)]1020(19.372081.2[659.3132=?--?+??=
承台自重：KN G 49002572.115.23=???=
与承台入土部分相同体积的土重：KN G 39202072.115.24=???=
KN N 84.1574793920586.1315874900184.628307.18629=-+++=
[]KPa KPa W M A N 630721.507172
.82775.4671659.31384.157479=<=+=+=
σσ a
b
所以，群桩承载力合格。
3、桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载）
⑴ 在《桥规》中查m 、m 0时，只适用于结构在地面处的最大位移为6mm ，若超过6mm 就不能采用“m ”法进行计算，故需要对桩在土面处的位移进行检算。
⑵ 根据检算公式：
[]mm mm h a 6831.0)31.3379.36(109038.010516.043'=?<=-??+?=+=?--β
4、墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）
m H 174.06.05.1125.2=++++=
mm
L mm h
H a d 3.283255657.25.210605.610958.4317109038.010516.0'5543'=?=<=??+?+??+?=+++=?----βδβ 所以，墩顶水平位移满足要求。
5、桩身配筋计算（双线、纵向、一孔重载） ⑴ 计算桩身弯矩z M
KN a H 962.22106593.1109038.0103563.710516.05443320=???-???=-=--βρρm
KN a M ?-=???-???=-=--569.30106593.110516.010091.6109038.05354340ρβρ由M M M M M M Z B A B A B M A H M 569.30946.55569.3041043
.0962
.2200
-=-=
?+?=
α
表3.桩身弯矩z M 计算表
αz z A m B m 55.946A m -30.569B m
M z
0 0 0 1 0
-30.569 -30.569
0.2 0.49 0.197 0.998 11.021 -30.508 -19.487 0.4 0.97 0.377 0.986 21.092 -30.141 -9.049 0.6 1.46 0.529 0.959 29.595 -29.316 0.279 0.8 1.95 0.646 0.913 36.141 -27.910
8.231
1.0
2.44 0.723 0.851 40.449 -26.014 14.435 1.2 2.92 0.762 0.774 42.631 -2
3.660 18.971 1.4
3.41
0.765
0.687
42.799 -21.001 21.798
1.6 3.90 0.737 0.594 41.232 -18.158 23.074 1.8 4.39 0.685 0.499 38.323 -15.254 23.069
2.0 4.87 0.614 0.407 34.910 -12.442 22.468 2.2 5.36 0.532 0.32 29.763 -9.782 19.981 2.4 5.85 0.443 0.243 24.784 -7.428 17.356 2.6 6.33 0.355 0.175 19.860 -5.350 14.510 2.8 6.82 0.27 0.12 15.105 -
3.668 11.437 3.0 7.31 0.193 0.076 10.798 -2.323 8.475 3.5 8.53 0.051 0.014 2.853 -0.428 2.425
4.0
9.75
m KN M z ?-=569.30max
KN x n N N 519.1948109038.05.210077.18
94.17534461min =????-=-=
-βρ
图5.桩身弯矩分布图
⑵ 求偏心矩e
m N M e z 0157.0519
.1948569
.30min max 0===
主力加附加力，所以K=1.6
624.016.010157
.02.01
.016.02.01.00=++=++
=
h
e α 查《基础工程》表6-25，得0.4417.164041043.0>=?=l α
所以m l l c 873.441043.00.405.00.45.00=??? ?
?
+?=??? ??+?=α
008.164
11000.3624.0873.4519.19486.111
11
2
7
2
22
2
=??
?????-=
?-=
ππαπηc
c c I E l KN
m e e 0158.00157.0008.10'=?==η
⑶ 配筋
根据灌注桩构造要求，桥梁桩基主筋宜采用光钢筋，主筋直径不宜小于16mm ，净距不宜小于120mm ，主筋净保护层不应小于60mm ，在满足最小间距的情况下，尽可能采用单筋、小直径钢筋，以提高桩的抗裂性。所以，主筋采用Ⅰ级钢筋，桩身混凝土为C30，根据《桥规》规定，取%20.0min =u ，则：
22
m i n m i n ,8.15704
1000002.0mm A u A c
s =??=?=π，选用8φ16的Ⅰ级钢筋，则
21608mm A s =实。取净保护层厚度mm a 65=，此时主筋净距为：
()mm mm d R 12036.3191688655002820>=---?=??
?
??-ππ。 桩与承台的联结方式为主筋伸入式，桩身伸入承台板0.15m ；主筋伸入承台的长度不小于45倍的主筋直径，取0.8m 。主筋应配到4.0/α处一下2m 处，故主筋在桩中长度为12m ；箍筋采用mm 200@8φ，为增加钢筋笼刚度，顺钢筋笼长度每隔2m 加一道16φ的骨架钢筋。
⑷ 判别大小偏心
15==
c
s
E E n 换算截面面积：2
2
2080951816081521000mm nA R A s =?+??
? ???=+=ππ
换算截面惯性矩：4
102
4
24
01013381.5)
860500(1608152
1210004214mm r nA R I s s ?=--???+??? ???=+=ππ mm y A I k 8.126500
8095181013381.510
00=??==
mm k mm e 8.1268.15'=<=，故此桩属于小偏心受压构件。
⑸ 应力校核
小偏心受压构件为全截面受压，故受压区圆心角为360°，α=180°，则：
425
.9cos 3699.37cos sin 324sin 312425.9cos sin 3cos 3sin 20.12
)
1(12cos 1333-===--==+-==--=-=
απααααααααααQ W V K 配筋率为：00205.0785398
1608
c
==
=
A A s 实μ，则：
MPa
MPa R r u n W R M K b s
c 5.9][600.050043200205.01524699.3750010008.1569.300.19624962
36
2
3max
=<=??????????? ??????+?????=
???
???????? ??+=
σππησ
()()MPa
MPa KR r K R n s s c
s 160][388.8500
0.12432
10.12500600.015212'=<=??+-???
?=+-=σσσ 所以，桩的截面应力满足要求。 ⑹ 稳定性验算
桩的计算长度m l c 873.4=，m d 1=，7873.4/<=d l c ，查《混凝土结构设计原理》表11-4查得φ=1.0，查表11-3得m=12.4，按轴心受压构件检算桩的稳定性。
()
()[]MPa
MPa mA A N c s c c 6.7420.216084.127853980.110519.19483
'
=<=?+??=+=σφσ
所以，桩的稳定性满足要求。
⑺抗裂性验算
由于桩属于小偏心受压，全截面受压，钻孔灌注桩现场浇灌，不需吊装，施工期间桩截面一般不出现拉应力，所以桩不产生裂缝。
⑻钢筋及混凝土用量
计算可得钢筋直径、长度、数量，混凝土体积等如下表所示：
表4.单桩材料用量表
钢筋
名称直径根数单根长（m）总长（m）总重（kg）受力纵筋16 8 13.022 104.176 164.598 环向箍筋8 64 2.790 178.56 70.531 骨架钢筋16 6 2.614 15.684 24.781
合计259.91
混凝土
名称标号直径（m）长度（m）体积（m3）桩C30 1.05 40 34.636
最新基础工程计算题整理
例子2-3. 某基础底面尺寸为5.4*2.7m ，埋深1.8米，基础顶面离地面0.6米。基础顶面承受柱传来的轴力Fk2=1800kN ，弯矩Mk=950kNm, 水平力FkH=180kN ； 还承受外墙传来的集中荷载，作用在离轴线0.62m 处，大小为220kN 。试验算基础底面与软弱下卧层地基承载力。已知地基土情况如下： 第一层：粉质粘土，4.3米厚γ=18.0kN/m3，γsat=18.7kN/m3；e=0.85，fak=209kPa ，Es1=7.5Mpa 第二层：淤泥质粘土：fak=75kPa ，Es2=2.5Mpa 地下水面在基础底面处 解： 1 持力层承载力验算 基础底面平均压应力： kPa A G F p k k k 6.1747.2*4.525457.2*4.57.2*4.5*8.1*201800==+=+= 最大压力： kPa l e p p l G F M e k k k k k 9.273)/61(,9.06/512.02545 2.1*180950max =+===+=+= p 第一层地基承载力特征值以及验算： )5.0()3(-+-+=d b f f m d b ak a γηγη =209+1.0*18.0*（1.8-0.5）=232.4kPa 验算：pk
钢便桥设计计算详解
某大桥装配式公路钢便桥工程专项施工方案之一 设计计算书 二〇一六年三月六日
目录 1、工程概况 (4) 1.1 **大桥 (4) 1.2 钢便桥 (5) 2、编制依据 (5) 3、参照规范 (5) 4、分析软件 (5) 5、便桥计算 (5) 5.1 主要结构参数 (5) 5.1.1 跨度 (6) 5.1.2 便桥标高 (6) 5.1.3 桥长 (6) 5.1.4 结构体系 (6) 5.1.5 设计荷载 (6) 5.1.6 材料 (8) 5.2 桥面计算 (8) 5.2.1 桥面板 (8) 5.2.2 轮压强度计算 (9) 5.2.3 桥面板检算 (9) 5.3 桥面纵梁检算 (10) 5.3.1 计算简图 (10) 5.3.2 截面特性 (10) 5.3.3 荷载 (11) 5.3.4 荷载组合 (13) 5.3.5 弯矩图 (14) 5.3.6 内力表 (14) 5.3.7 应力检算 (15) 5.3.8 跨中挠度 (16) 5.3.9 支座反力 (17) 5.4 横梁检算 (17) 5.4.1 计算简图 (17) 5.4.2 装配式公路钢桥弹性支承刚度 (17) 5.4.3 横梁模型 (18) 5.4.4 作用荷载 (18) 5.4.5 计算结果 (19) 5.4.6 截面检算 (20) 5.4.7 挠度检算 (20) 5.5 主桁计算 (21) 5.5.1 分配系数计算 (21) 5.5.2 计算模型 (22) 5.5.3 截面特性 (22) 5.5.4 作用荷载 (24) 5.5.5 荷载组合 (25)
5.5.6 主要杆件内力及检算 (26) 5.5.7 支座反力 (33) 5.6 桩顶横梁计算 (33) 5.6.1 上部恒载计算 (33) 5.6.2 作用效应计算 (34) 5.6.3 荷载分配系数计算 (34) 5.6.4 荷载分配效应 (37) 5.6.5 横梁计算模型 (37) 5.6.6 横梁作用荷载 (37) 5.6.7 横梁荷载组合 (38) 5.6.8 横梁弯矩图 (38) 5.6.9 横梁应力图 (38) 5.6.10 横梁挠度 (39) 5.7 钢管桩计算 (39) 5.7.1 钢管桩顶反力 (39) 5.7.2 钢管桩材料承载力检算 (40) 5.7.3 钢管桩侧土承载力检算 (40) 6、钻孔平台计算 (41) 5.8.1 桥面板计算 (41) 5.8.2 纵向分配梁计算 (42) 5.8.3 墩顶横梁 (45) 5.8.4 平台钢管桩检算 (49) 7、剪力支承设计 (50) 7.1 水平支承系 (50) 7.1.1 2.3m水平支承检算 (50) 7.1.2 2.5m水平支承检算 (50) 7.1.3 5m水平支承检算(双根对肢) (51) 7.2 斜支承系 (51)
基础工程计算题
1、已知某砖混结构底层承重墙厚240mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值F k =185kN/m 。地基地表为耕植土，厚0.8m,γ=16.8kN/m3；第二层为粘性土，厚2.0m ，fak=150kPa ，饱和重度γsat=16.8kN/m3，孔隙比e=0.85；第三层为淤泥质土，fak=80kPa ，饱和重度γsat=16.2kN/m3，厚1.5m 。粘性土至淤泥质土的应力扩散角θ=300，地下水位在地表下0.8m 出。要求确定基础埋深（4分）；确定基底宽度（4分）；验算软弱下卧层承载力是否满足要求（4分）。（注：宽度修正系数取0，深度修正系数取1.0）(B) 2、某预制桩截面尺寸为450×450mm ，桩长16m （从地面算起），依次穿越：①厚度h 1=4m 的粘土层，q s1k =55kPa ；②厚度h 2=5m 的粉土层，q s2k =56kPa ；③厚度h 3=4m 的粉细砂层，q s3k =57kPa ；④中砂层，很厚，q s4k =85kPa ，q pk =6300kPa 。K=2.0，试确定该预制桩的竖向承载力特征值。(C) 3、已知某砖混结构底层承重墙厚370mm ，基础顶面中心荷载的标准组合值Fk=115kN/m 。深度修正后的地基承载力特征值fa=120kPa,基础埋深为1.2m ，采用毛石基础，M5砂浆砌筑。试设计该基础。（注：毛石基础台阶高宽比允许值为1：1.25，每台阶宽不大于200mm ）。 4、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土3 119/kN m γ=，厚 度1m ；淤泥质土：3 218/kN m γ=，%65=w ，kPa f ak 60=，厚度为10m 。上部结 构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角0 .1,035===d b ηηθ， 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ）
刚便桥设计计算方案书
乐昌至广州高速公路——乳源河大桥 钢栈桥设计计算方案书 一、钢便桥设计要点 （一）刚便桥设计结构体系 钢便桥拟采用梁柱式钢管贝雷梁简支结构设计，跨径设计9m,横向钢管间距为3m，每排3根，采用直径529mm钢管。桥面宽6m设计，在钢管上横向布置2根I36b工字钢，纵向布置3组6排贝雷简支纵梁。贝雷纵梁上横向铺设20#槽钢，槽钢间距为7cm，槽钢上铺设5mm防滑板做桥面系。 （二）支架纵梁 纵向布置3组6排贝雷简支纵梁（布置图见附图），纵梁跨径为9m，纵梁端头剪切力最大，端头竖向采用20#槽钢或工字钢1.5m范围进行加固处理。54m阶段设置一个制动墩，间距为2m，6根钢管组成。 （三）跨径9m验算 1、竖向荷载计算 A、机械自重考虑:W=60t=600KN;即W1=600KN/9m=66.6 KN/m B、钢板自重： W2=94.2/10*0.008=0.075KN/m2 C、I36b工字钢自重：W3=65.689*1.0=0.65689 KN/m D、贝雷梁自重：W4=0.3*10/3=10KN/m E、人群及机具工作荷载：Q5=2.0 KN/m 2、竖向荷载组合：
A 、q=机械荷载+钢板自重+贝雷梁自重+人、机具荷载 =66.6 KN/m+6.0*0.075 KN/m 2+6*10 KN/m+2.0*6 =139.05 KN/m 3、贝雷纵梁验算 9m 9m 9m 9m 四跨等跨连续梁静载布置图q 四跨等跨连续梁活载布置图 9m 跨选用3组6排国产贝雷，最大跨按9m 计算为最不利荷载，贝雷片布置间距布置110cm 为一组,其力学性质： I=250500 cm 4 [M]=78.8 t.m [Q]=24.5 t （1）贝雷片在荷载作用下最大弯矩： Mmax=qL 2/8=139.05*92/8=1407.8813KN.m 单片贝雷片承受弯矩： M=1407.8813/8=175.9852KN.m ＜[M]=788KN.m 满足要求。 注:[M]单片贝雷片容许弯矩。
基础工程计算题含答案
（卷2,2）1、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土 ，厚度1m ；淤泥质土：，，，厚度为10m 。上部结构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ） 解：先假设垫层厚z=1.0m ，按下式验算： （1分） 垫层底面处土的自重应力 垫层底面处土的附加应力 （2分） 垫层底面处地基承载力设计值： （2分） 验算： 故：垫层厚度 z=1.0m 垫层宽度（底宽） （1分） 3 119/kN m γ=3218/kN m γ=%65=w kPa f ak 60=0 .1,035===d b ηηθ，οa z cz f p p ≤+kPa p cz 37181191=?+?=kPa z b p b p cd z 6.4635tan 122.1) 1912.12012.1120(2.1tan 2)(=??+?-??+=??+-= οθ σkPa z d f f m d ak 75.87)5.011(1137 0.160)5.0(0=-+?+? +=-+++=γηkPa f kPa p p a z cz 75.8762.83=≤=+m z b 6.235tan 22.1=??+=ο
（卷3,1）2、某单层厂房独立柱基底面尺寸b×l=2600mm×5200mm,柱底荷载设计值：F1=2000kN，F2=200kN，M=1000kN·m，V=200kN（如图1）。柱基自重和覆土标准值G=486.7kN，基础埋深和工程地质剖面见图1。试验算持力层和下卧层是否满足承载力要求？（10分）（B） fk =85kPa ηb=0 ηd=1.1 解：持力层承载力验算： F= F1＋F2＋G=2000＋200＋486.7=2686.7 kN M0=M＋V h＋F2a=1000＋200×1.30＋200×0.62=1383kN·m e= M0/F=1384/2686.7=0.515mp=198.72 kN/m2(满足) 1.2f=1.2×269.6=323.5 kN/m2> p max = 316.8 kN/m2(满足) ( 2分) 软弱下卧层承载力验算： γ0=（19×1.80＋10×2.5）/（1.80＋2.5）=13.77 kN/m3 f= fk＋ηbγ(b－3)＋ηdγ(d－0.5)=85＋1.1×13.77×（1.80＋2.5－0.5）=142.6 kN/m2( 2分) 自重压力：p cz=19×1.8＋10×2.5=52.9 kN/m2 附加压力：p z=bl(p－pc)/[(b＋2z·tgθ)( l＋2z·tgθ)] =2.60×5.20×(198.72－19×1.8)/ [(2.60＋2×2.5×tg23o)(5.20＋2×2.5×tg23o )] =64.33 kN/m2 ( 2分) p cz＋p z =52.9＋64.33=123.53 kN/m2 基础工程课程设计 ——桩基础设计 任务书 一、设计题目 某高层框架-剪力墙结构商住楼，其基础设计拟采用桩基础。 二、设计内容 1、选择桩型、桩端持力层、承台埋深； 2、确定单桩承载力特征值； 3、确定桩数、桩位布置，拟定承台底面尺寸； 4、确定复合基桩竖向承载力设计值； 5、桩顶作用验算、桩基沉降验算和桩身结构设计计算； 6、承台设计； 7、绘制桩基施工图（桩的平面布置图、承台配筋图、桩截面配筋图）。 三、设计资料 1、基础顶面的内力标准值、柱截面尺寸根据学号(括号内数字)按表1选取。 地基分组见表2。 表1 表2 2、混凝土强度等级均为C30，主筋可选HRB400，HRB335，箍筋为HPB300。 四、设计要求 1、计算内容完整，计算正确，有必要的示意图。 2、计算书装订：封皮、任务书、计算书，格式采用统一模板，可电子录 入后打印（单面或双面打印均可），也可手写但不得用铅笔书写。 3、计算书部分表述符合专业要求。所有示意图、表格都有编号，安排在 正文引用的附近位置。示意图线条规整、字迹清楚、整洁。 4、施工图符合建筑制图规范的要求。 计算书 一、设计资料 学号：19 基础顶面内力标准值： 柱截面尺寸：地基分组：（D） 土层（厚度m）：杂填土：1.7m，粉质粘土：2.1m 饱和软粘土：5.4m，粘土：>7m 混凝土采用C30，主筋选用HRB400级，箍筋为 HPB300级 二、选择桩型、桩端持力层、承台埋深 采用第四层粘土为桩端持力层，持力层的单桩极限端阻力标准值为。采用端承摩擦型方桩，几何尺寸为，桩长为8.5m，桩端嵌入持力层1m，桩顶嵌入承台0.1m，承台埋深1.8m。 三、确定单桩承载力特征值 本计算内容为针对沭阳县新沂河大桥拓宽改造工程钢便桥上、下部结构验算。 二、验算依据 1、《沭阳县新沂河大桥拓宽改造工程施工图》； 2、《沭阳县新沂河大桥拓宽改造工程钢便桥设计图》； 3、《装配式公路钢桥使用手册》； 4、《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64-2015； 5、《钢结构设计规范》GBJ50017-2003； 6、《路桥施工计算手册》； 7、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007； 8、《沭阳县新沂河大桥拓宽改造工程便道便桥工程专项施工方案》。 三、结构形式及验算荷载 3.1、结构形式 北侧钢便桥总长60m，南侧钢便桥总长210m，上部均为6排单层多跨贝雷梁简支结构，跨径不大于9m；下部为桩接盖梁形式，盖梁采用45A双拼工字钢，桩基采用单排2根采用529*8mm钢管桩。见下图： 立 面形式横断面形式 钢便桥通行车辆总重600KN，重车车辆外形尺寸为7×2.5m，桥宽6m，按要求布置一个车道。 横向布载形式 车辆荷载尺寸 四、结构体系受力验算 4.1、桥面板 桥面板采用6×2m定型钢桥面板，计算略。 4.2、25a#工字钢横梁（Q235） 横梁搁置于6排贝雷梁上，间距1.5m。其中：工字钢上荷载标准值为1.18KN/m；25a#工字钢自重标准值0.38KN/m。计算截面抗弯惯性矩I、截面抗弯模量分别为：I =50200000mm4；W =402000mm3。 (1)计算简图： (2) 强度验算： 抗弯强度σ=Mx/Wnx=46580000/402000 =115.9Mpa＜[f]=190Mpa；满足要求！ 抗剪强度τ=VSx/Ixtw=167362×232400/（50200000×8）=96.8Mpa＜ft =110Mpa；满足要求！ (2) 挠度验算： f=M.L2/10 E.I =35.8*1.32/10*2.1*5020*10-3 =0.57mm 例子2-3.某基础底面尺寸为 5.4*2.7m ，埋深1.8米，基础顶面离地面 0.6米。基础顶面承受 柱传来的轴力Fk2=1800kN ，弯矩Mk=950kNm,水平力FkH=180kN ；还承受外墙传来的集 中荷载，作用在离轴线0.62m 处，大小为220kN 。试验算基础底面与软弱下卧层地基承载力。 已知地基土情况如下： 第一层：粉质粘土， 4.3 米厚 丫 =18.0kN/m3 丫 sat=18.7kN/m3 e=0.85, fak=209kPa , Es 仁 7.5Mpa 第二层：淤泥质粘土： fak=75kPa , Es2=2.5Mpa 地下水面在基础底面处 解： 1持力层承载力验算 基础底面平均压应力： 1800 20*1-8* 5-4*2-7 -^54^=174.6kPa 5.4* 2.7 最大压力: P kmax 二P k (1 6e/l) =273.9kPa 第一层地基承载力特征值以及验算: f a 二 f ak b (T d m9 -0.5) =209+1.0*18.0* (1.8-0.5) =232.4kPa 验算：pk 基础工程课程设计计算书 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 11级土木基础工程课程设计 柱下钢筋混凝土独立基础设计 设计题目： 某教学楼为多层现浇钢筋混凝土框架结构，室外地坪标高同自然地面，室内外高差 450mm。柱网布置如图所示。基础方案采用柱下钢筋混凝土独立基础。 工程地质条件： 该地区地势平坦，无相邻建筑物，经地质勘察，工程地质资料：自上而下依次为： ①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾； ②粉质粘土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2； ③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=210KN/m2； ④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=230KN/m2； ⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2； ⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2； 地基岩土物理力学参数表表1 地 层 代 号 土 名 天然地基土 重度（γ） 孔隙比 （e） 凝聚力 （c） 内摩 擦角 （Φ） 压缩 系数 (a1-2) 压缩 模量 （Es） 抗压 强度 （frk） 动力触探 或标准贯 入击数KN/m3KPa度1 MPa MPa MPa ①杂填土18 ②粉质粘土20 0.65 34 13 0.20 10.0 ③ 粘土 19 0.58 25 23 0.22 8.2 ④ 全风化砂质泥岩 20 22 30 0.8 N=40 ⑤ 强风化砂质 泥岩 22 20 25 3.0 N 63.5＝15 ⑥ 中风化砂质 泥岩 24 15 40 4.0 N 63.5＝25 水文资料为：地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位深度位于地表下1.5m 。 建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化土。 设计参数：柱截面尺寸为500mm×500mm 。上部结构作用在B 轴柱底的荷载标准值为Fk=1615 KN ，Mk =125 KN?m ，Vk =60 KN ；上部结构作用在B 轴柱底的荷载效应基本组合设计值为F =2100 KN ，M =163 KN?m ，V =78 KN 。 根据以上提供的设计资料，完成以下内容的设计： （一）确定基础埋置深度 （二）确定地基承载力特征值 （三）确定基础的底面尺寸 （四）持力层强度及下卧层验算 （五）确定基础的高度 （六）基础底板配筋计算 （七）绘制基础结构施工图（含平面图、详图），提出必要的技术说明 （八）编制设计计算书 柱下钢筋混凝土独立基础设计 ——计算书 1.确定基础埋置深度 地下水位于地表下1.5m 且对混凝土结构无侵蚀性。而由于荷载值较大，故初步选定③号土层为持力层。又取基础底面时最好取至持力层下0.5m ，所以考虑取室外地坪到基础底面距离为0.5+1.2+0.5=2.2m 。 2.确定地基承载力特征值 ③号土层承载力特征值fak=210KN/m 2； 由于可塑③号土层性质为可塑，则液限：0.250.75L I <≤，则查表可得， b d =0.3=1.6ηη，。 基底以上土的加权平均重度为： 3/1.165 .02.15.0) 1019(5.0)1020(2.0201185.0m KN m =++-?+-?+?+?= γ。 高坡拌合站便道横跨隧道便桥施工方案和力学检算书 编审批日制：核：准：期： 目录 第1章概述 (1) 1.1工程概况 (1) 1.2设计说明 (2) 1.3 设计依据 (3) 1.4 技术标准 (3) 1.5 便桥钢材选用及设计参数 (4) 第2章荷载计算 (4) 2.1上部结构恒重 (4) 2.2 车辆荷载 (5) 2.3人群荷载 (6) 第3章纵梁计算 (7) 3.1 纵梁最不利荷载确定 (7) 3.2 纵梁计算 (7) 第4章横梁计算 (10) 4.1横梁最不利荷载确定 (10) 4.2砼罐车荷载下横梁检算 (11) 第5章24M跨贝雷架计算 (14) 5.1 荷载计算 (14) 5.2 挂车-80级荷载下贝雷架计算 (14) 第6章M IDAS空间建模复核计算 (17) 6.1 Midas空间模型的建立 (17) 6.2 工况一计算 (17) 6.3 工况二计算 (24) 第7章桥台地基承载力验算 (30) 第8章细部构造计算 (30) 8.1 销子和阴阳头计算 (30) 8.2端部支座钢板下砼局部承压计算 (32) 8.3桥台砼抗冲切计算 (34) 第9章结论 (35) 第10章施工方案 (35) 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6桥台施工 (35) 贝雷架安装 (36) 横梁安装 (36) 纵梁及钢板安装 (36) 通车试验 (36) 施工安全及保证措施 (36) 第 1 章 概 述 1.1 工程概况 高坡拌合站设置于线路里程 DK417+400 处横向 200 米一平坦旱地范围 内（见附图），设办公生活区、搅拌楼、砂石料场、道路、绿化带，占地面 积合计 270000m ,拌合站下埋深 27.03 米处有高坡隧道通过，隧道宽 14m ；拌 和站门前有便道一条，由原来的乡道改建而成，便道处纵断面根据线路纵断 面图确定，如图 1-1 所示；便道在 DK417+313 处与高坡隧道立体交叉，交叉 处地下岩层稳定，无溶洞，约 4 米的表层地质结构为第四系全新统坡洪积层， 土石工程等级为Ⅱ级，表层 4 米以下为白云质灰岩，土石工程等级为Ⅴ级， 层理产状为：N45W/45°SE （73°），风化等级为弱风化岩；我单位在此处进 行地质钻探，钻探结果如图 1-2 所示，与设计资料相符。由于该便道上将来 经常要通行混凝土罐车等重型车辆，为了确保重型车辆的通行不对隧道施工 产生影响，保证隧道施工安全。特设置跨径 24 米，长 25.66 米，净宽 3.8m 的临时便桥于该便道上，桥位详见附图。 图 1-1 线路纵断面在高坡拌合站处截图 2 基础工程课程习题第二章浅基础 2.1 地基承载力计算 2.2 基础底面尺寸 【例7-2】某柱下矩形单独基础。已知按荷载效应标准组合传至基础顶面的内力值Fk=920kN,Vk=15KN,MK=235KN.m ；地基为粉质粘土，其重度为γ=18.5KN/m3,地基承载力特征值fak=180kPa(ηb=0.3,ηd=1.6)基础埋深d=1.2m ，试确定基础地面尺寸。 ? 【解】（1）求修正后的地基承载力特征值 ? 假定基础宽度b<3m, 则 ()()a ak d m f f d 0.5=180 1.618.5 1.2-0.5200.72kPa =+ηγ-+??= （2）初步按轴心受压基础估算基底面积 2K 0a G F 920 A 5.2m f d 200.72-20 1.2 = ==-γ? 考虑偏心荷载的影响，将底面积A0增大20%，则A=5.2×1.2=6.24m2。取基底长短边之比 l/b=2，得 A b 1.77m 2 = = ， 取b=1.8m,l=3.6m 。 （3）验算地基承载力 基础及其台阶上土重 K G G Ad 20 3.6 1.8 1.2155.52kN =γ=???= 基底处力矩 K M 235150.9248.5kN m =+?=g 偏心矩 K K K M 248.5l e 0.230.6m F G 920155.526 = ==≤=++ 基底边缘最大压力 K K k max a F G 6e 920155.52 60.23p 11229kPa 1.2f 240.86kPa A l 3.6 1.8 3.6++?????= +=+=≤= ? ?????? 满足要求，故基底尺寸长l=3.6m,b=1.8m 合适。 【例】墙下条形基础在荷载效应标准值组合时，作用在基础顶面上的轴向力Fk=280kN/m,基础埋d=1.5m,室内外高差0.6m ，地基为黏土（ηb=0.3,ηd=1.6)，其重度γ＝１８kN/m3,地基承载力特征值fak=150kPa 求该条形基础宽度。 【解】（1）求修正后的地基承载力特征值 假定基础宽度b<3m,因埋深d>0.5m ，故进行性地基承载力深度修正。 ()()a ak d m F f d 0.5150 1.518 1.5-0.5178.8kPa =+ηγ-=+??= （2）求基础宽度 因为室内外高差0.6m ，故基础自重计算高度 0.6 d 1.5+ 1.8m 2 == 基础宽度： K a G F 280 b 1.96m f d 178.8-20 1.8 ≥ ==-γ? 取b =2m ， 由于与假定相符，最后取b=2m 基础工程课程设计计算书 1.确定修正后的承载力特征值f a. 初选基础埋深d ： 取d=1.35m 取d=1.35,所以，持力层在粉质粘土层 ∵e=0.88 ηb =0 ηd =1.0 112 () 18118.70.35 1.32 18.6/z m z d z d KN m γγγ+-= ?+?= = f =f (3)(0.5)280 1.018.6(1.350.5)304.18304k a 304a a ak b d m a b d kPa P f kP ηγηγ+-+-=+??-=≈∴= 2.确定基底尺寸 因为给定的上部荷载都是设计值，需换算为计算值： 2111/1.4220/1.4157.14,/1.41780/1.41271.43/1.448/1.434.3k k M M KN M F F KN V V KN ∴========= 计算基础及其上土的自用应力Gk 时，基础埋深：(1.35 1.81)/2 1.58d =+= 初步确定基地尺寸，因考虑荷载偏心，将基底面积初步设计增大20% 2 1.2/() (1.21271.43)/(29520 1.58)5.8K a g A F F d m γ=-=?-?= 取基底长短比n=1/b=2 / 5.8/2 1.7,2 1.7 3.41.73b A h m l nb m b m m ∴===∴==?==< 所以Fa 无需作宽度修正 初选基础高度h=720mm 。按照《地基规范》要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm ，因此可假设基础重心到混凝土外表面距离为50mm ，故钢筋的有效高度为 h0720mm-50mm=670mm 。验算荷载偏心距e: 基地处总竖向力： i 91271.4320 1.7 3.4 1.5814540.71157.1434.30.7181.e /()181/14540.124/60.57 k k K K k k k F G KN M M V KN m M F G l +=+???==+?=??====<= 基地处总力矩： 偏心距： 满足要求 max k P 验算基底最大压力: max 6145460.124 (1)(1)306.6 1.2 1.2304364.8a 1.7 3.4 3.4 b k k k F G e P kPa fa kP bl l +?= +=?+=<=?=?∴∴??满足要求基地尺寸为l=1.7m 3.4m 3.基础结构设计 采用C20混凝土，HPB325级钢筋，查得Ft=1.10N/m2,fy=210N/mm2=垫层采用C10混凝土。 计算基底净反力 1454 251.63.4 1.7k j F P kPa bl = ==? 净偏心距e=0.124m max min 306.7196.5 660.124 (1)251.6(1)3.4 G k j j P P F e bl l Kpa +∴?±=±=基底最大和最小净反力：﹛﹜ 基础高度 ①柱边截面 已初选h=720,ho=670mm. 020.4520.7 1.85 1.7c b h m b m +=+?=>= K37+680红岩溪特大桥 贝雷架便桥计算书 湖南省路桥建设集团 龙永高速公路第十一合同段 4月1日 目录 第1章设计计算说明...................................... 错误!未定义书签。 1.1 设计依据 ......................................... 错误!未定义书签。 1.2 工程概况 ......................................... 错误!未定义书签。 1.3.1 主要技术参数 ................................ 错误!未定义书签。 1.3.2 便桥结构 .................................... 错误!未定义书签。第2章便桥桥面系计算.................................... 错误!未定义书签。 2.1 混凝土运输车作用下纵向分布梁计算................. 错误!未定义书签。 2.1.1 计算简图 ................................... 错误!未定义书签。 2.1.2.计算荷载 .................................... 错误!未定义书签。 2.1. 3. 结算结果 ................................... 错误!未定义书签。 2.1.4 支点反力 ................................... 错误!未定义书签。 2.2 履带吊作用下纵向分布梁计算 ...................... 错误!未定义书签。 2.2.1. 计算简图................................... 错误!未定义书签。 2.2.2 计算荷载.................................... 错误!未定义书签。 2.2.3 计算结果................................... 错误!未定义书签。 2.2.4. 支点反力.................................. 错误!未定义书签。 2.3 分配横梁的计算.................................. 错误!未定义书签。 2.3.1.计算简图 .................................... 错误!未定义书签。 2.3.2. 计算荷载 .................................. 错误!未定义书签。 2.3.3. 计算结果 ................................... 错误!未定义书签。第3章贝雷架计算....................................... 错误!未定义书签。 3.1 混凝土运输车作用下贝雷架计算...................... 错误!未定义书签。 3.1.1最不利荷载位置确定........................... 错误!未定义书签。 3.1.2 最不利位置贝雷架计算模型 .................... 错误!未定义书签。 基础工程 课程设计 题目:铁路桥墩桩基础设计指导教师:郑国勇 姓名: 专业: 学号: 2014年9月28日 基础工程课程设计任务书 ——铁路桥墩桩基础设计一．设计资料 1. 线路：双线、直线、坡度4‰、线间距5m，双块式无碴轨道及双侧1.7m 宽人行道，其重量为44.4kN/m。 2. 桥跨：等跨L=31.1m无碴桥面单箱单室预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁端缝0.1m；梁高3m，梁宽1 3.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度为3.7m，采用盆式橡胶支座，支座高0.173m，梁底至支座铰中心0.09m。 3. 建筑材料：支承垫石、顶帽、托盘采用C40钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，桩身采用C30混凝土。 4. 地质及地下水位情况： 土层平均重度γ＝20kN/m3，土层平均内摩擦角? =28°。地下水位标高：＋30.5。 5. 标高：梁顶标高+53.483m，墩底＋35.81。 6. 风力：w＝800Pa (桥上有车)。 7. 桥墩尺寸：如图1。 二．设计荷载 1. 承台底外力合计： 双线、纵向、二孔重载： N=18629.07kN，H=341.5kN，M= 4671.75kN·m 双线、纵向、一孔重载： N=17534.94kN，H=341.5kN，M=4762.57kN·m 2. 墩顶外力： 双线、纵向、一孔重载： H=253.44 kN，M ＝893.16 kN·m。 三．设计要求 1. 选定桩的类型和施工方法，确定桩的材料、桩长、桩数及桩的排列。 2. 检算下列项目 (1) 单桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）； (2) 群桩承载力检算（双线、纵向、二孔重载）； (3) 墩顶水平位移检算（双线、纵向、一孔重载）； (4) 桩身截面配筋计算（双线、纵向、一孔重载）； (5) 桩在土面处位移检算（双线、纵向、一孔重载）。 3. 设计成果： (1) 设计说明书和计算书一份 (2) 设计图(计算机绘图) 一张 四．附加说明 1. 如布桩需要，可变更图1中承台尺寸； 2. 任务书中荷载系按图1尺寸进行计算的结果，如承台尺寸变更，应对其竖向荷载进行相应调整。 例子2-3、 某基础底面尺寸为5、4*2、7m,埋深1、8米,基础顶面离地面0、6米。基础顶面承受柱传来的轴力Fk2=1800kN,弯矩Mk=950kNm, 水平力FkH=180kN; 还承受外墙传来的集中荷载,作用在离轴线0、62m 处,大小为220kN 。试验算基础底面与软弱下卧层地基承载力。已知地基土情况如下: 第一层:粉质粘土,4、3米厚γ=18、0kN/m3,γsat=18、7kN/m3;e=0、85,fak=209kPa,Es1=7、5Mpa 第二层:淤泥质粘土:fak=75kPa,Es2=2、5Mpa 地下水面在基础底面处 解: 1 持力层承载力验算 基础底面平均压应力: kPa A G F p k k k 6.1747.2*4.525457.2*4.57.2*4.5*8.1*201800==+=+= 最大压力: kPa l e p p l G F M e k k k k k 9.273)/61(,9.06/512.02545 2.1*180950max =+===+=+= p 第一层地基承载力特征值以及验算: )5.0()3(-+-+=d b f f m d b ak a γηγη =209+1、0*18、0*(1、8-0、5)=232、4kPa 验算:pk 工字钢便桥设计及荷载验算书 一、工程概况 为保证通往炸药库及主洞洞口施工便道畅通，并保证五里沟河排水的需要，决定在五里沟河上修建2座跨河便桥。 从结构可靠性、经济性及施工工期要求等多方面因素综合考虑，炸药库方向8m跨径，宽4m便桥采用30片I32b工字钢满铺作为主梁；洞口方向10m 跨径，宽5m便桥采用22片I32b工字钢，间距10cm铺设作为主梁；每片工字钢分别由Ф22钢筋横向连接为一整体，保证工字钢整体受力，工字钢上铺5mm厚防滑钢板，便于安全行车。 二、炸药库方向便桥受力分析及计算 荷载分析 根据现场施工需要，便桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q，及车辆荷载P 两部分组成，其中车辆荷载为主要荷载。如图1所示： 图1 为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。以单片工字钢受力情况分析确定q、P值。 1、q值确定 由资料查得I32b工字钢延米重57.7kg，重力常数g取10N/kg。 q=57.7*10/1000=0.6KN/m，加上护栏和连接钢筋，单片工字钢承受的力按1.0 KN/m ,即q=1.0KN/m。 根据施工需要，并通过调查，便桥最大要求能通过重50吨的大型车辆，即单侧车轮压力为500KN 。 单侧车轮压力由5片梁同时承受，其分布如图3： 单侧车轮压力非平均分配于5片梁上，因此必须求出 车轮中心点处最大压力max f ，且车轮单个宽25cm ， 32b 工字钢翼板宽13.2cm ，工字钢满铺，因此单侧车 轮至少同时直接作用于两片工字钢上。而f 按图3 所示转换为直线分布，如图4： max 图4 由图4可得到max f =F/2，单片工字钢受集中荷载为max f /2=125KN 。 由于便桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故取冲击荷载系数为0.2，计算得到P=125*（1+0.2）=150KN 。 结构强度检算 由图1所示单片工字钢受力图示，已知q=1KN/m ，P=150KN ，工字钢计算跨径l =8m ，根据设计规范，工字钢容许弯曲应力[]w σ=210MPa ，容许剪应力 []τ=120MPa 。 1、计算最大弯矩及剪力 最大弯距（图1所示情况下）： 图3 第二章浅基础 (2) 2.1 地基承载力计算 (2) 2.2 基础底面尺寸 (4) 2.3 基础沉降 (6) 2.4 软弱下卧层 (6) 2.5 地基稳定性计算 (11) 2.6 无筋扩展基础 (11) 2.7 扩展基础设计 (14) 第三章连续基础 (17) 3.1 条形基础与交叉梁基础 (17) 3.2 倒楼盖与静定分析法 (18) 第四章桩基础 (19) 4.1 桩的竖向承载力与抗拔承载力 (19) 4.2 桩的沉降 (23) 4.3 桩的负摩擦 (27) 4.4 桩的水平承载力 (28) 4.5 桩承台的设计 (28) 第五章地基处理 (32) 5.2 排水固结 (32) 5.3 刚性桩复合地基 (33) 第七章挡土墙 (37) 7.1 土压力计算 (37) 7.2 挡土墙设计原理 (38) 基础工程课程习题第二章浅基础 2.1 地基承载力计算 2.2 基础底面尺寸 【例7-2】某柱下矩形单独基础。已知按荷载效应标准组合传至基础顶面的内力值Fk=920kN,Vk=15KN,MK=235KN.m ；地基为粉质粘土，其重度为γ=18.5KN/m3,地基承载力特征值fak=180kPa(ηb=0.3,ηd=1.6)基础埋深d=1.2m ，试确定基础地面尺寸。 ? 【解】（1）求修正后的地基承载力特征值 ? 假定基础宽度b<3m, 则 ()()a ak d m f f d 0.5=180 1.618.5 1.2-0.5200.72kPa =+ηγ-+??= （2）初步按轴心受压基础估算基底面积 2K 0a G F 920 A 5.2m f d 200.72-20 1.2 = ==-γ? 考虑偏心荷载的影响，将底面积A0增大20%，则A=5.2×1.2=6.24m2。取基底长短边之比 l/b=2，得 A b 1.77m 2 = = ， 取b=1.8m,l=3.6m 。 ㈠选择题 1. 根据地基损坏可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，可将地基基础设计分为（）设计等级。 A 二个 B 三个 C 四个 D 五个应低于设计 2. 扩展基础不包括（）。 A 柱下条形基础. B 柱下独立基础 C 墙下条形基础。 D 无筋扩展基础。 3. 为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础顶面至少设计地面（）。 A 0.1m B 0.2m C 0.3m D 0.5m 4. 除岩石地基外，基础的埋深一般不宜不小于（）。 A 0.4m B 0.5m C 1.0m D 1.5m 5. 按地基承载力确定基础底面积时，传至基础底面积上的荷载效应（）。 A 应按正常使用极限状态下的荷载效应的标准组合。 B 应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。 C 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 D 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，但其分项系数均为 1.0 。 6 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应是（）。 A 应按正常使用极限状态下的荷载效应的标准组合。 B 应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。 C 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 D 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，但其分项系数均为 1.0 。 7 计算挡土墙压力时，荷载效应是（）。 A 应按正常使用极限状态下的荷载效应的标准组合。 B 应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。 C 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 D 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，但其分项系数均为 1.0 。 8 计算基础内力时，荷载效应（）。 A 应按正常使用极限状态下的荷载效应的标准组合。 B 应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。 C 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 D 应按正常使用极限状态下的荷载效应的基本组合，但其分项系数均为 1.0 。 9 地基土的承载力特征值可由（）确定。 A 室内压缩试验 B 原位荷载试验。 C 土的颗粒分析试验。 D 相对密度试验。 10 计算地基土的短期承载力时，宜采用的抗剪强度指标是（）。 A 不固结不排水剪指标。 B 固结不排水剪指标 C 固结排水剪指标 11《建筑地基基础设计规范》（GB5OO7—2002）推荐的计算地基承载力特征值的理论公式是以（）为基础的。 A 临塑荷载Pcr B 临界荷载P1/4 C 临界荷载P1/3 D 极限荷载Pu 11 地基的短期承载力与（）无关。 A 基础埋深 B 基础宽度 C 土的抗剪指标 D 土的状态 13 当基础宽度大于3m 或埋置深度大于（）时，从荷载试验或其他原位测试、规范表格等方法确定的地基承载力特征值应进行修正。 A 0.3m B 0.5m C 1.0m D 1.5m 14 由（）得到的地基承载力特征值无须进行基础宽度和埋深修正。 A 土的抗剪强度指标以理论公式计算 B 地基荷载试验 C 规范承载力表格D 15 对于框架结构，地基变形一般由（）控制。 A 沉降量 B 沉降差 C 倾斜 D 局部倾斜 16 对于砌体承重结构，地基变形一般由（）控制。 A 沉降量 B 沉降差 C 倾斜 D 局部倾斜 17 对于高耸结构和高层建筑，地基变形一般由（）控制 A 沉降量 B 沉降差 C 倾斜 D 局部倾斜 18 计算地基变形时，施加于地基表面的压力采用（）。A 基底压力 B 基底反力 C 基地附加压力 D 基底净压力 19 纵向和横向尺寸相差较大的高层建筑伐行基础或箱型基础，在荷载分布和地基土层都比较均匀的情况下，从安全角度出发，基础工程课程设计计算书
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