1、 華中科技大學土木工程與力學學院基礎(chǔ)工程課程設(shè)計專 業(yè)：道路橋梁與渡河工程班 級：0903學 號：U200916071姓 名：龍文兵指導老師：王雪峰 徐輝 張光永日 期：2012年7月 目錄1、設(shè)計資料32、沉井高度及各部分尺寸擬定43、作用效應(yīng)計算44、基底應(yīng)力驗算85、橫向抗力驗算96、沉井在施工過程中的強度驗算（不排水下沉）97、沉井井壁豎向抗力驗算148、井壁橫向受力計算149、第一節(jié)沉井豎向撓曲驗算1810、封底混凝土驗算1911、蓋板混凝土驗算2012、參考文獻21附圖紙22沉井基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書1、設(shè)計資料上部結(jié)構(gòu)為跨徑25+2=27m的預應(yīng)力混凝土T型鋼構(gòu)。橋梁為二級安全設(shè)

2、計等級。下部結(jié)構(gòu)為C15混凝土重力式橋墩，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土沉井，沉井各部分采用C25混凝土，尺寸如圖一所示。【序號：6】地質(zhì)情況：1鉆孔2鉆孔3鉆孔土層編號土的名稱圖例土層頂面標高土層厚度土層編號土的名稱圖例土層頂面標高土層厚度土層編號土的名稱圖例土層頂面標高土層厚度13黏砂土138.0113黏砂土130.0113黏砂土133.014黏土137.02.54黏土129.02.54黏土132.02.511黏土134.511黏土126.511黏土129.5 水文資料：常水位高程132.00m,潮水位高程142.00m，一般沖刷線高程為128.5m，局部沖刷線高程為124.5m施工方法：常水位時筑島制

3、作沉井，不排水下沉。2、沉井高度及各部分尺寸擬定2.1、沉井高度根據(jù)水文資料初步設(shè)計沉井的頂面高程為131m，按水文計算，大、中橋的基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)在最大沖刷線以下2.0m，則沉井所需高度為：按地質(zhì)條件與地基容許承載力考慮，沉井底面應(yīng)位于黏土層中，根據(jù)分析初擬采用沉井高度H=13m，沉井的底面高程118m，頂節(jié)沉井高6.0m，底節(jié)沉井高7.0m。2.2、沉井的平面尺寸考慮到橋墩的形式，采用兩端半圓形中間為矩形的沉井，詳細的尺寸如圖1。刃腳踏面的寬度為0.2m，刃腳高度為1.5m，則刃腳內(nèi)側(cè)傾角為：3、作用效應(yīng)計算3.1、梁、橋墩的計算橋梁自重： ；墩帽、墩身自重： ；3.2、車道荷載和人群荷載二

4、級公路的車道荷載取一級公路的車道荷載和集中荷載的0.75倍，所以均布荷載：集中荷載：人群荷載：3.0kN/m23.2.1單孔布載：集中荷載和均布荷載的布載方式如圖2汽車荷載支座反力：汽車荷載在順橋向引起的彎矩：人群荷載支座反力：人群荷載在順橋向引起的彎矩：3.2.2 兩孔布載：集中荷載和均布荷載的布載方式如圖3汽車荷載支座反力：人群荷載支座反力：3.3、風荷載梁上的風荷載： 墩帽所受的風荷載： 橋墩上的風荷載（常水位最不利）： （c3=7.35m）3.4、汽車制動力 （c1=14.72m）3.5、沉井自重3.5.1刃腳自重（重度 ）刃腳截面面積：形心到井壁外側(cè)的距離： 刃腳體積：刃腳自重：3.

5、5.2底節(jié)沉井的井壁自重（重度 ）井壁截面面積：體積：自重：3.5.3底節(jié)沉井的隔墻自重（重度 ）體積：自重：3.5.4 第二節(jié)沉井井壁自重（重度 ）體積:自重：3.5.5 蓋板自重（重度 ）體積：自重：3.5.6 井孔填石自重（重度 ）沉井自底面以上5m用水泥混凝土封底，其上用砂卵石填筑，則：體積：自重：3.5.7 封底混凝土自重（重度 ）體積： 自重：3.5.8 沉井總重： 3.5.9常水位時沉井的浮力 3.6、作用效應(yīng)組合為驗算地基強度，選取最不利作用效應(yīng)組合匯總于表中：力的名稱NHM浮力自重5446.1413842.31恒載兩孔布載（豎直）13556.061017一孔布載（水平）制動力

6、、風載198.68249.382243.14作用短期效應(yīng)組合22969.23198.682492.524、基底應(yīng)力驗算沉井最大沖刷線至井底的埋置深度為：考慮井壁側(cè)面上的彈性抗力：其中：； 沉井底面處的地基容許承載力為： (其中)按地質(zhì)資料，基底土屬于11黏土，查表取 5、橫向抗力驗算在地面下z深度處井壁承受的土橫向抗力為: 當時，當時，當時，當時，其中 可見，井壁承受的側(cè)面土的橫向抗力均滿足要求，計算時可以考慮沉井側(cè)面土的橫向抗力。6、沉井在施工過程中的強度驗算（不排水下沉）6.1、沉井自重下沉驗算沉井自重：沉井浮力：土與井壁間的摩阻力：考慮井頂圍堰（高出高水位）重力預計為600kN，則： 沉

7、井自重小于摩阻力，在施工過程中，可以考慮在井壁外側(cè)設(shè)置泥漿潤滑套或者在井壁內(nèi)埋設(shè)管道以使用高壓射水或噴射壓縮空氣等方法來降低沉井外壁的摩阻力，以及在施工過程中采用井壁壓重或在井壁內(nèi)降低水位等措施來幫助沉井下沉。6.2、刃腳受力驗算6.2.1刃腳向外撓曲刃腳向外撓曲最不利的情況，經(jīng)分析為刃腳下沉到中途，刃腳切入土中1m，第二節(jié)沉井已經(jīng)接上，則刃腳懸臂作用的分配系數(shù)為： 計算各個力值如下： 根據(jù)施工情況，從安全角度考慮，刃腳外側(cè)的水壓力按50%計算，作用在刃腳外側(cè)的土壓力和水壓力為： 合力：如按靜水壓力的70%計算為： 取刃腳摩阻力按下面兩式計算： 兩者取大值，故摩阻力為27.43kN單位寬沉井自

8、重為： 刃腳斜面豎向反力為： 刃腳斜面橫向力為： 井壁自重G的作用點至刃腳根部的距離為： RV的作用點離井壁外側(cè)的距離為： 各力對刃腳根部截面中心的彎矩計算如下：刃腳斜面水平反力引起的彎矩為： 水平水壓力及土壓力引起的彎矩為： 反力RV引起的彎矩為： 刃腳自重引起的彎矩為： 刃腳側(cè)面摩阻力引起的彎矩為： 總彎矩為：刃腳根部強度驗算如下： 偏心距：故按純混凝土單向偏心受壓進行驗算由,查【JTG61-2005公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范】得，則： 所以按受力條件可不設(shè)鋼筋，只需按構(gòu)造要求設(shè)置。由于水平剪力較小，故驗算時未考慮。6.2.2刃腳向內(nèi)撓曲當沉井沉到設(shè)計高程，刃腳下的土已挖空，這時刃腳處于向內(nèi)彎曲

9、的不利情況。計算各個力值如下a、水壓力及土壓力 P對刃腳根部形心軸的彎矩為： b、刃腳摩阻力產(chǎn)生的彎矩 兩者取小值，則c、刃腳自重產(chǎn)生的彎矩 d、所有力對刃腳根部的彎矩軸向力、剪力 刃腳根部截面壓力驗算a、彎矩壓力驗算 b、剪力驗算 計算表明刃腳外側(cè)也只需按構(gòu)造要求配筋。6.3刃腳配筋計算設(shè)置混凝土保護層厚度為60mm。遠離縱向力一側(cè)的鋼筋按最小配筋率確定所需鋼筋面積： 所以選擇822，。受壓區(qū)可以不配置鋼筋。7、沉井井壁豎向抗力驗算 井壁受拉面積為： 混凝土受拉應(yīng)力為： 滿足要求，可只配置構(gòu)造鋼筋。8、井壁橫向受力計算8.1、刃腳根部以上高度等于井壁厚度的一段井壁井壁橫向受力最不利的位置是在

10、沉井設(shè)計高程時，這時刃腳根部以上一段井壁承受的外力最大，它不僅承受本身范圍內(nèi)的水平力，還要承受刃腳作為懸臂傳來的剪力。a、常水位時單位寬度井壁上的水壓力 單位寬度井壁上的土壓力為： 刃腳及刃腳根部以上1.5m井壁范圍的外力為： b、圓端形沉井各部分受力為： 根據(jù)以上計算，井壁最不利的受力位置在長軸端點處，其彎矩，軸向力。c、井壁配筋計算 截面設(shè)計軸向力計算值N=3155.17kN，彎矩計算值，可得到偏心距（e0）為：彎矩作用平面內(nèi)的長細比為,故可以不考慮偏心距增大系數(shù)。設(shè)，則。大、小偏心受壓的初步判定 故可先按大偏心受壓情況進行設(shè)計。 計算所需的縱向鋼筋面積取可以得到： 所以應(yīng)按照選擇鋼筋。現(xiàn)

11、選取822，則實際受壓鋼筋面積,。截面受壓區(qū)高度值為： 取并代入公式可得： 故僅需按照構(gòu)造要求配置受拉鋼筋，選取822。8.2、其它井壁控制截面強度驗算。取第二節(jié)沉井最下端單位高度進行強度驗算，按此計算的水平鋼筋布置于全段井壁上，作用在各框架的均布荷載為：a、常水位時單位寬度井壁上的水壓力 單位寬度井壁上的土壓力為： 刃腳及刃腳根部以上1.5m井壁范圍的外力為： b、圓端形沉井各部分受力為： 計算表明，井壁只需按構(gòu)造要求設(shè)置鋼筋。即受壓區(qū)和受拉區(qū)分別配置822鋼筋。9、第一節(jié)沉井豎向撓曲驗算如果井壁截面不對稱，則井壁截面形心軸的位置為： 單位寬度井壁重力為：圓弧重心公式為：當沉井長寬比大于1.

12、5，設(shè)兩支點的距離為0.7L（L為長邊長度），使支點和跨中的彎矩大致相等，則支點處的彎矩為： 井壁上端的彎曲拉應(yīng)力為： 計算結(jié)果安全。按最不利荷載計算，假定長邊中點擱住或長邊兩端點擱住，當長邊中點擱住時，最危險的截面是離隔墻中點0.8m處（彎矩大且截面小），該處的彎矩為： 計算結(jié)果安全。當長邊兩端點擱住時，沉井的支點反力為: 離隔墻中線0.8m處的彎矩為： 井壁下端的撓曲應(yīng)力為： 計算結(jié)果滿足要求。10、封底混凝土驗算基底考慮彈性抗力的驗算如下： 填料和混凝土封底的重力為：1392.05+2828.95=4221kN水壓力為：混凝土封底承受的豎向反力（最不利情況）為： 彎矩驗算按四周支承的雙向

13、板計算。計算跨度為4.45*2.9m（以刃腳高度一半處的跨度計算） 查雙向板彎矩計算表得系數(shù) 當泊松比時 封底混凝土中產(chǎn)生的拉應(yīng)力為： 計算結(jié)果滿足要求。剪力驗算井孔面積：井孔中周邊混凝土的剪切面積為：則：計算結(jié)果滿足要求。11、蓋板混凝土驗算 按雙面板計算查表得系數(shù)為： 當泊松比時 因此蓋板要配置鋼筋。感想與領(lǐng)悟 通過這次課程設(shè)計，我認識到了自己在學習上還有不少問題，基礎(chǔ)知識不夠扎實，在做課程設(shè)計的過程中遇到了很多問題，后來在同學的幫助下和自己的努力下終于算是完成了任務(wù)，估計還是會有不少問題。另外，施工圖的設(shè)計比較困難，我參照了網(wǎng)上搜到的相關(guān)資料。我會繼續(xù)努力的。參考文獻1 中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D63-2007 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范S.北京：人民交通出版社，2007.2 中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D61-2005 公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范S.北京：人民交通出版社，2005.3 中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D60-2004 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范S.北京：人民交通出版社，2004.4 中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D62-2004