1、橋梁墩臺與基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、課程設(shè)計(jì)目的 該課程設(shè)計(jì)是為了更好的掌握橋梁墩臺與基礎(chǔ)的一般設(shè)計(jì)方法，使其具備初步的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力； 掌 握如何綜合考慮上部結(jié)構(gòu)、水文、地質(zhì)條件來進(jìn)行一般墩臺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力；提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論 知識獨(dú)立分析和解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生在綜合性和實(shí)踐性方面能力，以期能獨(dú)立地、系統(tǒng)地完成一 個工程設(shè)計(jì)的全過程 二、課程設(shè)計(jì)題目 某簡支梁樁柱式墩、臺設(shè)計(jì) 三、課程設(shè)計(jì)容和要求 (一)課程設(shè)計(jì)容 1、設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn) 公路I級，人群荷載 一3.5KN/m2。 公路H級，人群荷載 一3.0KN/m2。 2、橋面凈空 5 梁式：凈 7+2X 1.0m。 6 梁式：凈 9+2

2、 X 1.0m。 3、上部構(gòu)造 該橋上部構(gòu)造尺寸及永久荷載見下表1和2 :表1 編號 跨徑 (m) 主梁間距 (cm) 計(jì)算跨徑 (m) 梁長 (m) 支座尺寸 (cm) 肋寬 (cm) 每片主梁自重 (kN/m) 5梁式(6梁式) 1、5號 (1、6 號) 2、4號 (2、5 號) 3號 (3、4 號) 1 13 160 12.6 12.96 16*25*2.8 18 15.655 13.625 13.625 2 16 160 15.5 15.96 18*25*2.8 18 17.77 18.09 17.90 3 20 160 19.5 19.96 18*25*2.8 18 19.377 1

3、9.425 18.451 4 25 160 24.3 24.96 20*35*4.2 36 23.975 20.1 22.61 5 30 160 29.16 29.96 20*35*4.2 40 27.022 23.239 27.732 編號 跨徑 (m) 上部一孔恒載 (kN) 每一個支座恒載反力 (kN) 5梁式(6梁式) 5梁式 6梁式 1、5號 (1、6 號) 2、4號 (2、5 號) 3號 (3、4 號) 1 13 935.52 1110.80 101. 44 88. 29 88. 29 2 16 1430.34 1716.02 141. 80 144. 36 142. 84 3 2

4、0 1917.26 2285.54 193. 38 193. 86 184. 14 4 25 2764.57 3328.92 299. 21 250. 85 282. 17 5 30 3842.49 4673.34 404. 79 348. 12 415. 43 注：沖擊系數(shù)為1+口 =1.3 土層 天然容重 （kN /m3） 樁側(cè)摩阻力 （kPa） 液性指數(shù) 孔隙比 中砂 20.5 60 粘性土 19.5 65 0.4 0.8 4、水文地質(zhì)資料（a） （1 ）地質(zhì)資料 表3 中砂厚度如下：表4 中砂厚度 (1) (3) (4) (5) (6) (m) 3.0 4.0 4.5 5.0 5.5

5、6.0 （2 ）水文資料 墩帽蓋梁頂標(biāo)高：246m ,常水位：242.5m,河床標(biāo)高：240.5m, 般沖刷線：238.5m,局部沖刷線: 235.2m。 水文地質(zhì)資料（b） （1 ）地質(zhì)資料 標(biāo)高20.00以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土，各物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重=18.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70， 天然含水量w=21%，液限Wl=22.7%，塑限wp=16.3% ;標(biāo)高20.00以下樁側(cè)及樁底均為硬塑性亞粘土，其 物理性質(zhì)指標(biāo)為：容重=19.5kN/m 3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量 w=17.8%，液限Wl=22.7%，塑限 wp=16.3%。 （2）水文資料 墩帽蓋梁頂標(biāo)高：12

6、7m，常水位：125m，河床標(biāo)高：122.00m，般沖刷線：120.00m，局部沖刷線： 118.00m。 5、主要材料 （1）蓋梁和墩身均采用 C30混凝土； （2）承臺與樁基采用 C25混凝土； （3）主筋采用HRB335級鋼筋； 箍筋采用R235級鋼筋。 （二）課程設(shè)計(jì)成果要求 （1）設(shè)計(jì)成果完整，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，圖表規(guī)。 （2） 墩臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖，圖紙一律用鉛筆繪制，幅面采用3號圖紙（A3 ） （3）計(jì)算書一律采用 A4紙用碳素筆書寫。 四、課程設(shè)計(jì)時間安排 1、 蓋梁及樁柱尺寸擬定；（用時0.5天） 2、 蓋梁力計(jì)算；（用時1.5天） 3、 墩柱力計(jì)算；（用時1天） 4、 樁的力計(jì)算

7、；（用時1天） 5、繪制墩柱與樁的構(gòu)造圖（用 A3紙畫）；（用時0.5天） 6、答辯及資料整理 。 （用時0.5天） 五、參考文獻(xiàn) 1、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)； 2、墩臺設(shè)計(jì)手冊； 3、橋梁墩臺與基礎(chǔ)工程； 4、橋梁工程。 橋梁墩臺與基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 第一部分蓋梁及樁柱尺寸擬定 蓋梁是柱式橋墩的墩帽，一般用20-30號的鋼筋混凝土就地澆筑，也有用預(yù)制安裝或預(yù)應(yīng)力混凝土的。 蓋梁的橫截面形狀一般為矩形或者T形。蓋梁寬度 B根據(jù)上部構(gòu)造形式、支座間距和尺寸確定。蓋梁高 度H 般為梁寬的0.8-1.2倍。蓋梁的長度應(yīng)大于上部構(gòu)造兩邊梁間的距離，并應(yīng)滿足上部構(gòu)造安裝時的 要求。設(shè)置橡膠支座的的

8、橋墩應(yīng)預(yù)留更換支座所需的位置，即支座墊石的高度以端橫隔板底與墩頂面之間 的距離以能安置千斤頂來確定，蓋梁懸臂高度h不小于30cm.各截面尺寸與配筋需通過計(jì)算確定。 墩柱一般用直徑0.6-1.5m的圓柱或方形、六角形柱。墩柱配筋由計(jì)算確定。有關(guān)構(gòu)造的具體要求參照 公路鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)采用。 為使墩柱與蓋梁或承臺有較好的整體性，樁柱頂一般應(yīng)嵌入蓋梁或承臺15-20cm。當(dāng)墩身樁的高度大 于1.5倍樁距時，通常就在樁柱之間布置橫系梁。橫系梁的高度可取為樁徑的0.8-1.0倍，寬度可為樁徑的 0.6-1.0倍。橫系梁一般不直接承受外力，可不作力計(jì)算，按橫截面的0.10%配置構(gòu)造鋼

9、筋即可。 墩柱的間距應(yīng)保證蓋梁的正負(fù)彎矩絕對值相等為最經(jīng)濟(jì)。 第二部分蓋梁力計(jì)算與配筋 (一) 蓋梁的力計(jì)算 當(dāng)蓋梁與墩柱的線剛度(El L )之比大于5時，可將蓋梁簡化成簡支梁或連續(xù)梁計(jì)算。 1、恒載力計(jì)算 (1) 上部構(gòu)造恒載 每個支座反力已給出為 kN，詳見基本資料。 (2) 蓋梁自重 引起的力按簡支梁或連續(xù)梁計(jì)算。 1 2 H：3 . 3 4 i 5 1 2 3 4 5 蓋梁自重及產(chǎn)生的彎矩、剪力計(jì)算表 截面編號 自重（kN） 彎矩(kN -m) 剪 力（kN ） Q左 Q右 1-1 2-2 2、活載力計(jì)算（找橫橋向最不利位置用車輛荷載，順橋向用車道荷載） （1）活載橫向分布系數(shù)計(jì)算

10、對稱布置用杠桿法，非對稱布置用偏心壓力法。 b對稱雙列 b單孔布載 c非對稱單列 b單孔布載 K5 0, K2 K4 1 90 0.2813; 2 160 1 7070 0.4375 . 2 160 d非對稱雙列 橫橋向：a對稱單列 順橋向：a雙孔布載 人群荷載：a雙孔布載 Ki 單列汽車對稱布置： P/2 P/2 90 汽車一20級 l r 1 廠 160 160 jF 160 . 160 半 K3 1# 2# 3# 4# 5# 多列汽車同理 橫橋向非對稱布置車列（舉例） 由 n i=1/n+eai2 (Ea2)已知 n=5 , e=2.65, Ha2=2 x( 2.62+5.22) 67.

11、6 則 n 1=1/5+2.65 X 5.2/67.6=0.404 n 2=1/5+2.65 X 2.6/67.6=0.302 n 3=0.2 n 4=1/5-2.65 X 2.6/67.6=0.098 n 5=1/5-2.65 X 5.2/67.6=-0.004 （2 ）按順橋向活載移動情況，求得支座活載反力的最大值。（車道荷載） 分別按照雙孔雙列、三列加載，單孔雙列、三列加載求得最大支座反力B。 （3）活載橫向分布后各梁支點(diǎn)反力的計(jì)算 公式為：Ri=Bx n i 按照雙孔雙列、三列對稱布置，雙孔雙列、三列非對稱布置求得各梁支座反力，進(jìn)而得到蓋梁的最大 彎矩、墩柱底截面的最大軸向力。 按照單

12、孔雙列、三列對稱加載，單孔雙列、三列非對稱加載求得各梁支座反力，進(jìn)而得到墩柱底截面 的最大彎矩、蓋梁的最大扭矩。 活載橫向分配后各梁支點(diǎn)反力（5梁式）為例 梁號 1 2 3 4 5 對稱單列 分布系數(shù) 支座反力 對稱雙列 分布系數(shù) 支座反力 非對稱單列 分布系數(shù) 支座反力 非對稱雙列 分布系數(shù) 支座反力 人群 雙孔布載 分布系數(shù) 支座反力 單孔布載 分布系數(shù) 支座反力 3、各梁恒載與活載反力組合 荷載情況 1號梁 R1 ( kN) 2號梁 R2 (kN) 3號梁 R3 (kN) 4號梁 R4 (kN) 5號梁 R5 (kN) 上部恒載 汽- （雙孔雙列對稱）* （1+ g） 汽- （單孔雙列非

13、對稱） * （1+ g） 4、雙柱反力計(jì)算 各梁的恒載、活載支反力求出后，按照簡支梁或連續(xù)梁求得各種組合下的墩柱的支反力。 5、恒載、活載作用下蓋梁各截面的力計(jì)算 按照簡支梁或連續(xù)梁求得蓋梁最大彎矩、及對應(yīng)的剪力: 最大彎矩值，支點(diǎn)負(fù)彎矩取用非對稱布置時數(shù)值，跨中彎矩取用對稱布置時數(shù)值。 墩柱反力計(jì)算表 荷載情況 計(jì)算公式 Gi (kN) 上部恒載 汽- （雙孔雙列對稱） 汽- （單孔雙列非對稱） 彎矩計(jì)算表 荷載情況 墩柱反 力 G（kN） 梁的反力 各截面的彎矩（kN m） Ri (kN) R2（kN） 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 上部恒載 汽-20 對稱 非對稱 人群 對稱

14、非對稱 相應(yīng)最大彎矩時剪力的計(jì)算 荷載情況 墩柱 反力 G（kN） 梁的反力 各截面的彎矩 （kN m） 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 Ri(kN) R2(kN) R2(kN ) Q 左 Q 右 Q 左 Q 右 Q 左 Q 右 Q 左 Q 右 Q 左 Q 右 上部恒載 汽20 對稱 非對稱 人群 對稱 非對稱 截面力組合 a彎矩組合 截面號 力組合 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 1 上部恒載 2 蓋梁自重 3 汽-20對稱布載 4 汽-20非對稱布載 7 (1+2)X 1.2+3 X 1.4 8 (1+2)X 1.2+4 X 1.4 b剪力組合 -一 截面號 力組合 1-1

15、 2-2 3-3 4-4 5-5 1 上部恒載 Q左 Q右 2 蓋梁自重 Q左 Q右 3 汽-20對稱布載 Q左 Q右 4 汽-20非對稱布載 Q左 Q右 7 (1+2)X 1.2+3 X 1.4 Q左 Q右 8 (1+2)X 1.2+4 X 1.4 Q左 Q右 (二) 蓋梁的配筋及強(qiáng)度復(fù)核 鋼筋混凝土蓋梁的正截面抗彎承載力應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算: oM dfsd Asz lx受壓區(qū)高度，按fsdAs fcdbx fs：A；求得 z (0.750.05 )(h0.5x) h 抗剪截面應(yīng)符合下列要求： -10.3 Vd h?10 3jfU7bg(KN)強(qiáng)度單位取MPa,長度單位取mm 30 鋼筋混凝土

16、蓋梁的斜截面抗剪承載力按下列規(guī)定： 0Vd h 20 ?10 3bh0 (20.6P) fcu,k svfsv(KN) (跨高比L 5.0的鋼筋混凝土蓋梁可不作撓度驗(yàn)算) h (三) 各截面抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算 1、按構(gòu)造要求配受扭鋼筋的條件 0.038 R, 按控制斜壓破壞 0.045、R 2、驗(yàn)算抗扭強(qiáng)度采用的公式 Q jM Tj bh01 d2(3c d) 6 3、蓋梁各截面剪力及扭矩計(jì)算表 截面號 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 荷載情況 剪力 (kN) Q左 Q右 彎矩 (kN.m) 制動力引起的彎矩 偏載引起的彎矩 組合彎矩 4、Qjmax和相應(yīng) MT的計(jì)算 a制動力： b汽車偏載

17、： c蓋梁各截面抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算 截 面 號 Qj kN MTj kN.m B cm Ho cm C cm D cm che cm dhe cm She cm Sk cm VjMTj bh0自込d) 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 第三部分墩柱的力計(jì)算與配筋 1、恒載力計(jì)算 由前面計(jì)算可得：上部構(gòu)造恒載總重：KN ； 蓋梁自重（半根蓋梁）：KN ； 橫系梁重：KN ； 墩柱自重：KN ； 只有蓋梁自重時墩柱的反力為：Gi； G2； 蓋梁恒載作用下的力計(jì)算，按照簡支梁或連續(xù)梁計(jì)算得到 2、活載力計(jì)算 荷載布置及行駛情況同蓋梁活載計(jì)算分布圖，由蓋梁計(jì)算可知。但須加上汽車產(chǎn)生的制動力。 即:墩柱底截面的最大彎矩是單孔雙列、三列非對稱形式對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。墩柱的最大軸向力是雙孔、 雙列或三列非對稱布置對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。 3、進(jìn)行恒載、活載的力組合 4、按照鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面的配筋與強(qiáng)度復(fù)核 oNd 0 Nde0 / sd C r2f Br3fed D gr3fsd Ar fed 3 - 第四部分鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、荷載計(jì)算 每一根樁承受的荷載包括：一孔恒載反力、蓋梁恒重反力、系梁恒重反力、一根墩柱恒重、灌注樁每 延米自重、活荷載反力，求的作用于樁頂?shù)耐饬妥饔糜诘孛嫣帢俄斏系耐饬Α?2、樁長、樁徑擬定