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1、橋梁基本工程課程設(shè)計土木建筑工程學(xué)院土木0707李志勇學(xué)號：07231194目 錄第一章 概 述 2第一節(jié) 設(shè)計任務(wù) 2第二節(jié) 基本資料 2第二章 地基和基本設(shè)計 6第一節(jié) 繪制設(shè)計資料總圖 6第二節(jié) 復(fù)核土層 6第三節(jié) 地基和基本方案比較 7 第四節(jié) 地基和基本設(shè)計與計算 8第三章 施工辦法及程序 29第一節(jié) 施工辦法及重要機(jī)具設(shè)備 29第二節(jié) 重要施工程序30第三節(jié) 質(zhì)量控制32第一章 概 述1 設(shè)計任務(wù)及建筑物性質(zhì)和用途設(shè)計任務(wù)：依照已有建筑物圖樣，所受上部構(gòu)造荷載、地質(zhì)和水文地質(zhì)狀況，遵循“中華人民共和國鐵路橋涵地基和基本設(shè)計規(guī)范TB10002.5”設(shè)計某鐵路干線上跨越某河流橋梁之R號

2、橋墩地基和基本。建筑物性質(zhì)和用途：該橋梁為等跨度32M，上承板梁，橋面系為無渣橋面，并設(shè)雙側(cè)人行道，橋墩為混凝土實體橋墩，該橋位于直線平坡段上，與河流正交，該地區(qū)無流冰及地震，該河道不通航。該橋除了為鐵路客貨運服務(wù)外，亦為附近居民來往通道。設(shè)計依“中華人民共和國鐵路橋涵地基和基本設(shè)計規(guī)范TB10002.5”進(jìn)行設(shè)計，活載按鐵路原則活載，即“中活載”。2 基本資料一、 建筑物立面示意圖如下：二、 建筑物場地地形圖及鉆孔布置圖如下： 場地地形圖及鉆孔布置圖（單位：m） 水平比例尺1：1000高水位：142.0m 施工水位：132.0m 常水位：132.0m普通沖刷深度：河底如下1.50m 局部沖刷

3、深度：河底如下5.50m三、 建筑物地區(qū)水文、地質(zhì)狀況（鉆孔柱狀剖面圖）地質(zhì)狀況： 第1號鉆孔 第2號鉆孔土層編號土名稱圖例土層頂面標(biāo)高(m)土層厚度(m)土層編號土名稱圖例土層頂面標(biāo)高(m)土層厚度(m)# 13粘砂土138.01# 13粘砂土130.01# 4粘土137.02.5# 4粘土129.02.5# 11粘土134.5# 11粘土126.5 第3號鉆孔土層編號土名稱圖例土層頂面標(biāo)高(m)土層厚度(m)# 13粘砂土133.01# 4粘土132.02.5# 11粘土129.5水文狀況：高水位：142.0m 施工水位：132.0m 常水位：132.0m普通沖刷深度：河底如下1.50m

4、局部沖刷深度：河底如下5.50m四、作用在橋墩上荷載橋梁試樣及跨度作用力垂 直 荷 載水 平 荷 載縱 向 力橫 向 風(fēng) 力恒 載活 載制動力風(fēng) 力墩帽墩身承臺重橋梁自重一孔活載二孔活載鋼梁上風(fēng)力墩帽上風(fēng)力墩身上風(fēng)力列車風(fēng)力鋼梁上風(fēng)力墩帽上風(fēng)力墩身上風(fēng)力重載輕載滿載空車一孔活載二孔活載上承板梁32m力(KN)62838701900152029003203403.5常水位85.59611221151.5高水位19.39力臂x/y(m)000.350.35000.930.26常水位-5.46.06.02.440.26高水位-1.4五、 土物理力學(xué)性質(zhì)表如下：土 力 學(xué) 性 質(zhì) 表土層編號土名稱土粒

5、比重Gs孔隙比e飽和度Sr液限WL塑限WP內(nèi)摩擦角內(nèi)聚力C(KPa)滲入系數(shù)K# 13粘砂土2.710.8630.9631.325.623158.110-5# 4粘土2.740.9360.98402116365.310-7# 11粘土2.720.6261.00412318.5604.310-5六、 墩帽尺寸簡圖及墩身坡度墩帽寬=240cm墩帽長b=546cm墩帽厚d= 52cm墩身坡1:m=1:10如右圖：單位cm七、 補充資料墩帽頂面在高水位以上3.32m。第二章 地基和基本設(shè)計1 繪制設(shè)計資料總圖設(shè)計資料總示意圖： （單位m ）2 復(fù)合各層土名稱、擬定其容許承載力一 土層名稱復(fù)核，如下表：

6、土名稱鑒定表土層編號類別已知資料塑性指數(shù)名稱評估根據(jù)塑限Wp液限WL# 13粘土類25.631.35.7粉土塑性指數(shù)# 4粘土類214019粘土# 11粘土類234118粘土二、 擬定土狀態(tài)，如下表：土狀態(tài)鑒定表土層編號類別名稱已 知 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù)土狀態(tài)鑒定根據(jù)土粒比重Gs孔隙比e飽和度Sr塑限WP液限WL含水量液性指數(shù)# 13粘土類粉土2.710.8630.9625.631.330.60.88軟塑液性指數(shù)# 4粘土類粘土2.740.9360.98214033.50.66可塑# 11粘土類粘土2.720.6261.00234123.00.00056硬塑三、 擬定各土層基本承載力0，如下

7、表：地基容許承載力表類別名稱已 知 數(shù) 據(jù)由 計 算 或 查 表 得 數(shù) 據(jù)土粒比重Gs孔隙比e液性指數(shù)IL狀態(tài)基本容許承載力0( KPa )系 數(shù)飽和容重水中容重K1K2粘土類粉土2.710.8630.88軟塑151.401.518.89.0粘土類粘土2.740.9360.66可塑173.201.518.618.81粘土類粘土2.720.6260.00056硬塑414.802.520.1710.37四、 地基承載力修正系數(shù)K經(jīng)查表，成果如上表：五、 各土層地基容許承載力計算由于地基尺寸和埋深還沒有擬定，暫時無法擬定地基容許承載力。等后邊地基尺寸和埋深擬定后，再進(jìn)行計算。3 地基和基本方案比較

8、依照荷載大小和性質(zhì)、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、料具用量價格（涉及料具數(shù)量）、施工難易限度、物質(zhì)供應(yīng)和交通運送條件以及施工條件等等，通過綜合考慮后決定如下三個也許基本類型，進(jìn)行比較選取，采用最佳方案。方案比較表基 礎(chǔ) 類 型方 案 比 較淺基本建筑物淺平基多用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土等材料構(gòu)成，由于材料抗拉性能差，截面強度規(guī)定較高，埋深較小，用料省，無需復(fù)雜施工設(shè)備，因而工期短，造價低，但只適當(dāng)于上部荷載較小建筑物。低承臺樁基穩(wěn)定性較好，但水中施工難度較大，故多用于季節(jié)性河流或沖刷深度較小河流，航運繁忙或有強烈流水河流。位于旱地、淺水灘或季節(jié)性河流墩臺，當(dāng)沖刷不深，施工排水不太困難時，選用低承臺樁基

9、有助于提高基本穩(wěn)定性。高承臺樁基當(dāng)常年有水，且水位較高，施工不易排水或河床沖刷較深，在沒有和不通航河流上，可采用高承臺樁基。有時為了節(jié)約圬工和便于施工，也可采用高承臺樁基。然而在水平力作用下，由于承臺及某些樁身露出地面或局部沖刷線，減少了及自由段樁身側(cè)面土抗力，樁身內(nèi)力和位移都將不不大于低承臺樁基，在穩(wěn)定性方面也不如低承臺樁基。沉井沉井基本占地面積小，施工以便，對鄰近建筑物影響小，沉井內(nèi)部空間還可得到充分運用。沉井法合用于地基深層土承載力大，而上部土層比較松軟，易于開挖地層。依照設(shè)計資料中場地平面布置圖可知，所要設(shè)計墩臺基本位于淺灰色粘土中，持力層即為淺灰色粘土，地下水位較深，河床沖刷較深，施

10、工不易排水，且河道不通航，上部荷載較大，河流常年有水，綜合以上因素選用高承臺樁基。4 高承臺樁基地基和基本設(shè)計與計算一、 樁基設(shè)計（一）、承臺尺寸決定1、承臺底面標(biāo)高 河流常年有水，且水位較高，無流冰和通航規(guī)定，且河流沖刷深度較大，故選取承臺底面標(biāo)高在施工水位處，即132m。2、承臺高度決定 按經(jīng)驗承臺采用C30混凝土，厚度定為2m。3、承臺平面尺寸決定 由以上資料可得：墩身高10.8m，墩身坡1:10計算墩身底面平面尺寸：底面長為：底面寬為：初步選定承臺尺寸為：驗算：滿足材料剛性角規(guī)定。（二）、作用在承臺底面重心處荷載計算1、主力：主力應(yīng)涉及恒載（涉及浮力）、活載、沖擊力和離心力，因橋墩為實

11、體故不計沖擊力，同步由于線路為直線也不計離心力。a) 垂直靜載（鋼梁重+墩帽重+墩身重+承臺重）（1） 鋼梁自重 （2） 墩帽重單位體積重 25 KN/m3(3) 墩身重單位體積重23KN/m3，則：墩身頂部面積 墩身底部面積墩身體積 墩身重量(4) 承臺重單位體積重 25 KN/m3作用在承臺底面總垂直靜載為：b) 浮力從不利荷載考慮，涉及常水位和高水位時浮力常水位浮力：橋墩所受浮力：高水位浮力：承臺體積： 墩身體積：高水位墩身截面面積墩身底面面積 高水位墩身排水體積 高水位橋墩所受浮力： c) 車輛活載：涉及一孔活載（重載、輕載）；兩孔活載（滿載）一孔重載 一孔輕載 兩孔重載 2、附加力：

12、、 制動力 、風(fēng)力 取風(fēng)壓強度為：1250 Pa縱向風(fēng)力：墩帽上風(fēng)力：P1=3.5 KN 墩身上風(fēng)力：常水位時： 常水位墩身受風(fēng)面積圖(單位：m) 高水位墩身受風(fēng)面積圖(單位：m)高水位時：承臺風(fēng)力： 3、作力系表(考慮主力和縱向附加力)承臺底面重心處荷載組共計算表(見下頁)外力組合縱 向 受 力一孔活載常水位（計浮力）一孔活載高水位（計浮力）兩孔活載常水位（計浮力）重 載輕 載重 載輕 載滿 載力(KN) 力臂(m)力矩(KN-m)NH力臂MNH力臂MNH力臂MNH力臂MNH力臂M主力垂直靜載804500804500804500804500804500垂直活載19000.3566515200

13、.3553219000.3566515200.35532290000水 浮 力000000-303800-303800000附加力（水平力）制 動 力34013.7466834013.7466834013.7466834013.7466834013.74668列車風(fēng)力000000000000000鋼梁風(fēng)力000000000000000墩帽風(fēng)力3.513.145.73.513.145.73.513.145.73.513.145.73.513.145.7墩身風(fēng)力85.67.463385.67.463319.411.422119.411.422185.67.4633承臺風(fēng)力2012020120000

14、00020120N（KN）9944.59564.456906.996526.9910944.5H(KN)449.09449.09362.89362.89449.09M(KN-m)6032.285879.285599.965466.965367.28承 臺 底 面 重 心 處 荷 載 組 合 計 算 表（三）、樁設(shè)計1、樁材選取：依照本工程特點，選取鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。2、樁徑：初步選定樁徑為1.0m，成孔樁徑1.05m。3、樁長和樁數(shù)估算： 依照構(gòu)造辦法，樁中心距不不大于等于,設(shè)立6根樁，行列式排列，布置圖如下：將樁地設(shè)立在良好土層中，設(shè)樁長L10d，計算單樁容許承載力P： 然后依照 計算樁

15、長。已知： 0=414.8 KPa， 查表m0取0.6，=1.3，f=65 KPa，則： h=18.11m樁總長l=18.11+7.5=25.11m,取l=29m二、 樁基內(nèi)力及變位計算和樁基檢算（一）、樁內(nèi)力和變位計算1、決定樁計算寬度b0 群樁：b0=0.9(d+1)k其中k為構(gòu)件互相影響系數(shù)樁間凈距L0=41=3m 構(gòu)件局部沖刷線如下計算深度 n=2，故c=0.6由于L0=2m0.6h0=3.6m，因此故 b0=0.9(d+1)k=1.68 m2、計算樁基變形系數(shù)查表取m=0 KN/m4，計算 ， 則：由于，因此應(yīng)當(dāng)按彈性樁設(shè)計。3、計算樁基中樁頭處剛度系數(shù) 1 2 2 4 、 計算1已

16、知條件：=0.5，L0=7.5m，h=21.5m，EA=且 D0=d+2Ltan(/4)=，則： ，故：=、 計算2 2 4 ，查表得：YQ= 0.0725 YM= 0.1956 M= 0.7157故：4、計算樁基總剛度系數(shù)ij 5、計算承臺座板豎直位移b、水平位移a、轉(zhuǎn)角(須配合承臺重心處各種荷載組共計算)承 臺 位 移 和 轉(zhuǎn) 角 計 算 表荷載形式NHMba單位KNKNKNmmmrad一孔重載（常水位）9953.5449.096032.281.5128.9983.16一孔輕載（常水位）9564.45449.095879.281.4538.9673.10一孔重載（高水位）6906.6436

17、2.895599.961.0497.422.82一孔輕載（高水位）6526.99362.895466.960.997.392.77兩孔滿載（常水位）10944.5449.095367.281.6638.862.91備注，6、計算樁頂內(nèi)力(須計算各種荷載組合)樁 頂 內(nèi) 力 計 算 表荷載形式baNHMNiHiMi單位mmradKNKNKNmKNKNKNm一孔重載（常水位）1.5128.9983.169953.5449.096032.28235274.9-380.2965.6一孔輕載（常水位）1.4538.9673.109564.45449.095879.28227474.9-381.1913.

18、9一孔重載（高水位）1.0497.422.826906.64362.895599.96177060.5-304.3532.4一孔輕載（高水位）0.997.392.776526.99362.895466.96169660.5-304.7480.1兩孔滿載（常水位）1.6638.862.9110944.5449.095367.28246374.9-383.21186備注，其中取承臺脫離體驗算左右，在誤差范疇內(nèi)，因而滿足平衡條件。7、計算局部沖刷線處截面上彎矩M0和剪力H0，須計算各種荷載組合局部沖刷線處樁截面上彎矩和剪力計算表荷載形式MiHiliM0= Mi+ Hi liH0 =Hi單位KNmKN

19、mKNmKN一孔重載（常水位）-380.274.97.5181.5574.9一孔輕載（常水位）-381.174.97.5180.6574.9一孔重載（高水位）-304.360.57.5149.4560.5一孔輕載（高水位）-304.760.57.5149.0560.5兩孔滿載（常水位）-383.274.97.5178.5574.98、計算局部沖刷線處樁身水平位移和轉(zhuǎn)角，并做檢算。選取最不利荷載組合：一孔重載常水位進(jìn)行計算已知：M0=181.55KNm H0=74.87KN依照,查表得：Ax=2.441，Bx=1.621，A=-1.621，B=-1.751mrad9、計算樁身任意截面處彎矩My

20、目是為了樁材料強度核算，故可選取選取最不利荷載組合：產(chǎn)生最大N和最大M兩孔滿載常水位和產(chǎn)生最大偏心距一孔輕載高水位兩種狀況進(jìn)行計算。（1）兩孔滿載常水位其中M0=178.55KNm H0=74.88KN. 公式如下:系數(shù)、值可依照從、系數(shù)表查得。今將局部沖刷線如下任意深度z處之值列表進(jìn)行計算，詳見下表。Mz 計 算 表azzAmBm154.39Am178.45BmMz200010178.45178.450.20.410.1970.99830.41178.09208.50.40.820.3770.98658.21175.95234.160.61.240.5290.95981.67171.1325

21、2.80.81.650.6460.91399.74162.87262.6112.060.7230.851111.62151.81263.431.22.470.7620.774117.65138.12255.771.42.890.7650.687118.11122.59240.71.63.30.7370.594113.78105.96219.741.83.710.6850.499105.7689.02194.7824.120.6140.40794.872.6167.42.24.540.5320.3282.1457.08139.222.44.950.4430.24368.3943.36111.75

22、2.65.360.3550.17554.831.2286.022.85.770.270.1241.6921.4163.136.190.1930.07628.813.5642.363.57.220.0510.0147.872.510.3748.2500000整根樁上彎矩變化如下：（2）一孔輕載高水位其中M0=149.45KNm ，H0=60.5KN. 公式如下:系數(shù)和值可依照從系數(shù)表查得，計算成果見下表：azzAmBm124.7Am149.45BmMz100010149.45149.450.20.410.1970.99824.57149.15173.720.40.820.3770.98647.01