某铁路桥桥墩地基和基础设计.docx
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某铁路桥桥墩地基和基础设计
某铁路桥桥墩地基和基础设计
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
1.概述.........................................................................................................................................-1-
1.1设计的任务及建筑物的性质和用途...................................................................................-1-
1.2基本资料..............................................................................................................................-1-
1.2.1建筑物的立面示意图........................................................................................................-1-
1.2.2建筑物场地地形图及钻孔布置图....................................................................................-2-
1.2.3建筑物地区水文、地质情况(钻孔柱状剖面图)........................................................-3-
1.2.4土的物理力学性质表........................................................................................................-5-
1.2.5作用在桥墩上的荷载........................................................................................................-6-
1.2.6墩帽尺寸简图及墩身坡度................................................................................................-7-
2.下部结构设计.............................................................................................................................-8-
2.1绘制设计资料总图...............................................................................................................-8-
2.2复合各层土的名称、确定其允许承载力..........................................................................-9-
2.2.1土层名称的复核................................................................................................................-9-
2.2.2确定土的状态..................................................................................................................-10-
2.2.3确定各土层的基本承载力σ0和地基承载力修正系数K..............................................-11-
2.2.4各土层的地基的允许承载力的计算..............................................................................-11-
2.3地基和基础的方案比较.....................................................................................................-12-
2.4高承台桩基地基和基础的设计与计算.............................................................................-12-
2.4.1桩基设计..........................................................................................................................-12-
2.4.2桩基内力及变位计算和桩基检算..................................................................................-18-
3.施工方法及程序.......................................................................................................................-37-
3.1施工方法及主要机具设备.................................................................................................-37-
3.1.1施工方法..........................................................................................................................-37-
I
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
3.1.2主要机具设备..................................................................................................................-37-
3.2主要施工程序.....................................................................................................................-38-
3.2.1施工程序..........................................................................................................................-38-
3.2.2施工准备..........................................................................................................................-38-
3.2.3钻孔机的安装与定位......................................................................................................-38-
3.2.4埋设护筒..........................................................................................................................-38-
3.2.5泥浆制备..........................................................................................................................-39-
3.2.6钻孔..................................................................................................................................-39-
3.2.7清孔..................................................................................................................................-39-
3.2.8灌注水下混凝土..............................................................................................................-40-
3.3质量的控制.........................................................................................................................-40-
3.3.1成孔质量控制..................................................................................................................-40-
3.3.2成桩质量控制..................................................................................................................-41-结论...............................................................................................................................................-43-致谢...............................................................................................................................................-44-参考文献...........................................................................................................................................-45-附录Ⅰ
附录Ⅱ
II
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
1.概述
1.1设计的任务及建筑物的性质和用途
设计任务:
根据已有建筑物的图样,所受上部结构的荷载、地质和水文地质情况,遵照“中华人民共和国铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5—2005”设计某铁路干线上跨越某河流的桥梁之R号桥墩的地基和基础。
建筑物的性质和用途:
该桥梁为等跨度32M,上承板梁,桥面系为无渣桥面,并设双侧人行道,桥墩为混凝土实体桥墩,该桥位于直线平坡段上,与河流正交,该地区无流冰及地震,该河道不通航。
该桥除了为铁路客货运服务外,亦为附近居民来往的通道。
设计依“中华人民共和国铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5—2005”进行设计,活载按铁路标准活载,即“中—活载”。
1.2
1.2.1建筑物的立面示意图
如图1-1:
基本资料
图1-1
-1-
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
1.2.2建筑物场地地形图及钻孔布置图
如图1-2:
场地地形图及钻孔布置图(单位:
m)水平比例尺1:
1000
图1-2
-2-
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1.2.3建筑物地区水文、地质情况(钻孔柱状剖面图)
地质情况见表1-1、1-2、1-3:
第1号钻孔第2号钻孔
-3-
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
第3号钻孔
水文情况:
高水位:
242.0m施工水位:
232.0m常水位:
232.0m
一般冲刷深度:
河底以下1.50m局部冲刷深度:
河底以下5.50m
-4-
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1.2.4土的物理力学性质表
-5-
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1.2.5作用在桥墩上的荷载
-6-
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
1.2.6墩帽尺寸简图及墩身坡度
墩帽宽δ=240cm
墩帽长b=546cm
墩帽厚d=52cm
墩身坡1:
m=1:
10
如图3:
单位cm
墩帽顶面在高水位以上3.92m。
图1-3
-7-
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2.下部结构设计
2.1绘制设计资料总图
设计资料总示意图如图2-1:
(单位cm)
图2-1
-8-
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2.2复合各层土的名称、确定其允许承载力
2.2.1土层名称的复核
-9-
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2.2.2
确定土的状态
-10-
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
2.2.3确定各土层的基本承载力σ0和地基承载力修正系数K
2.2.4各土层的地基的允许承载力的计算
由于地基的尺寸和埋深还没有确定,无法确定地基的容许承载力,此处不做计算。
后续地基的尺寸和埋深确定后,再进行计算。
-11-
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2.3地基和基础的方案比较
根据荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、料具的用量价格(包括料具的数量)、施工难易程度、物质供应和交通运输条件以及施工条件等等,经过综合考虑后决定以下三个可能的基础类型,进行比较选择,采用最佳方案。
方案比较表
表2-4
根据设计资料可知,河流常年有水,水位较高,河床冲刷较深,施工不易排水,且河道不通航,上部荷载较大,河流常年有水,综合以上原因选用高承台桩基。
2.4高承台桩基地基和基础的设计与计算
2.4.1桩基设计
承台尺寸的决定:
-12-
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1、承台底面的标高河流常年有水,且水位较高,无流冰和通航要求,且河流冲刷
深度较大,故选择承台底面标高在施工水位处,即232m。
2、承台高度决定按经验承台采用C30混凝土,厚度定为2m。
3、承台平面尺寸的决定
由以上资料可得:
墩身高11.4m,墩身坡1:
10
计算墩身底面的平面尺寸:
底面长为:
5.46?
0.2?
2?
11.4/10?
7.54m
底面宽为:
2.4-0.2+2?
11.4/10=4.48m
初步选定承台尺寸为:
8m?
6m?
2m
验算:
(6?
4.48)/2?
0.38?
1?
tan4502
(8?
7.54)/2?
0.115?
1?
tan4502
满足材料刚性角的要求。
作用在承台底面重心处的荷载计算:
1、主力:
主力应包括恒载(包括浮力)、活载、冲击力和离心力,因桥墩为实体故不计冲击力,同时因为线路为直线也不计离心力。
a)垂直静载(钢梁重+墩帽重+墩身重+承台重)
(1)钢梁自重——G钢梁=870KN
(2)墩帽重——单位体积重25KN/m3
A墩帽=2.4?
3.06+?
?
1.22=11.87m2
V墩帽?
11.87?
0.52?
6.17m3
G墩帽=6.17?
25=154.25KN
(3)墩身重——单位体积重23KN/m3,则:
墩身顶部面积A1=2.2?
3.06+?
?
1.12=10.53m2
墩身底部面积A2=4.48?
3.06+?
?
2.242=29.47m2
墩身体积
V?
H(A1?
A2?
3(2-1)
-13-
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)?
11.4(10.53?
29.47?
218.94m33
墩身重量G墩身=218.94?
23=5035.63KN
(4)承台重——单位体积重25KN/m3
G承台=8?
6?
2?
25=2400KN
作用在承台底面总的垂直静载为:
G=G钢梁+G墩帽+G墩身+G承台
=870+154.25+5035.63+2400=8459.88KN(2-2)b)浮力——从不利荷载考虑,包括常水位和高水位时的浮力
常水位浮力:
桥墩所受浮力:
N浮=0
高水位浮力:
承台体积:
V1=8?
6?
2?
=96m3
墩身体积:
高水位墩身截面面积A3?
3.06?
2.88?
?
?
1.442?
15.33m2
墩身底面面积A2?
29.47m2
高水位墩身排水体积
V墩身?
H
(A3?
A23(2-3)
8?
(15.33?
29.47?
176.15m33
高水位桥墩所受浮力:
N浮=N浮墩身+N浮承台(2-4)=9.8?
(96+176.15)=2667.07KNc)车辆活载:
包括一孔活载(重载、轻载);两孔活载(满载)
一孔重载N1=1900KNM1=1900?
0.35=665KN?
m
一孔轻载N2=1520KNM2=1520?
0.35=532KN?
m
两孔重载N3=2900KN
2、附加力:
①、制动力
H制=340KNM制=340?
(0.93+13.4)=4872.2KN?
m
-14-
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)②、风力
取风压强度为:
1250Pa
纵向风力:
墩帽上风力:
P1=3.5KNM1=3.5?
(13.4+0.26)=47.81KN?
m
墩身上风力:
常水位时:
A=11.4(5.26?
7.54)?
72.96m22
P2=72.96?
1.25=91.2KN
M2=91.2?
(2+11.4/2)=702.24KN?
m高水位时:
A?
3.4(5.26?
5.94)?
19.04m22
3.4P3=(5.26?
5.94)?
1.25=23.8KN2
M3=23.8?
(10+3.4/2)=278.46KN?
m
承台风力:
P=2?
8?
1.25=20KN
M=20?
1=20KN?
m
3、绘力系表(考虑主力和纵向的附加力)
承台底面重心处荷载组合计算见表2-5:
-15-
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桩的设计:
1、桩材选择:
根据本工程的特点,选择钢筋混凝土钻孔灌注桩。
2、桩径:
初步选定桩径为1.0m,成孔桩径1.05m。
3、桩长和桩数的估算:
根据构造措施,桩中心距不小于2.5?
1.05?
2.625m,承台座板边缘至最小一排桩的净距,不小于50cm,故设置6根桩,行列式排列,布置图如图2-2:
图2-2
将桩底设置在良好的土层中,设桩长h>10d,计算单桩允许承载力[P]:
1[P]?
U?
fili?
m0A[?
]2(2-5)
然后根据n?
?
N计算桩长。
[P]
已知:
[σ0]=370KPa,查表m0取0.6,μ=1.3,f#7=45KPa,f#2=60Ka,
f#5=40KPa,f#3=50KPa,则:
9.028?
4?
18.382?
4.5?
9.913?
2?
9.86?
4?
2?
?
12.334?
4.5?
2?
4
?
?
2d[?
]?
[?
0]?
k2?
2(4d?
3)?
6k2(2-6)
?
370?
2.5?
12.33?
(4?
1?
3)?
6?
1.0?
12.33?
1
?
474.8KPa
-17-
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1[P]?
U?
fili?
m0A[?
]2
112
=?
?
?
1.05?
[45?
4?
60?
4.5?
40?
2?
(h?
10.5)?
50]?
0.6?
?
?
?
474.824?
306.2?
82.47h
[P]?
?
N11359.88?
1.3?
?
2461.3?
306.2?
82.47hn6
h=26.13m
桩总长l=26.13+7.5=33.63m,取l=35m
9.028?
4?
18.382?
4.5?
9.913?
2?
9.86?
17?
2?
?
11.144?
4.5?
2?
17
?
?
2d[?
]?
[?
0]?
k2?
2(4d?
3)?
6k2(2-7)
?
370?
2.5?
11.14?
(4?
1?
3)?
6?
1.0?
11.14?
1
?
464.7KPa
1[P]?
U?
fili?
m0A[?
]2(2-5)112
=?
?
?
1.05?
[45?
4?
60?
4.5?
40?
2?
17?
50]?
0.6?
?
?
?
464.724?
2495?
2461.3
故桩总长取35m
2.4.2桩基内力及变位计算和桩基检算
桩的内力和变位计算:
1、决定桩的计算宽度b0
群桩:
b0=0.9(d+1)k
其中k为构件相互影响系数
桩间净距L0=4—1=3m
(3d+)=16m构件局部冲刷线以下的计算深度h0=
n=2,故c=0.6
由于L0=3m<0.6h0=3.6m,
-18-
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)所以k?
c?
1?
cL01?
0.63?
0.6?
?
?
0.9330.6h00.66
故b0=0.9(d+1)k=1.68m
2、计算桩基变形系数?
?
mb0/EI(2-8)
查表取m=20000KN/m4,Eh=32?
106KPa
计算I=?
d4?
?
14
64=64=0.049m4,
EI=0.8EhI=0.8?
32?
106?
0.049=1.25?
106KN?
m2
则:
?
?
- 配套讲稿:
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