1、課程名稱：基礎工程設計題目： 1#橋墩獨立基礎設計 院 系： 專 業： 年 級： 姓 名： 指導教師： 西南交通大學峨眉校區2017年 4月20日第一部分：基本資料31.1設計題目31.2設計目的31.3基礎資料31、設計的任務及建筑物的性質和用途32 基本資料41.4設計依據61.5設計要求6第二部分 柱下獨立剛性基礎設計72.1確定合理的基礎埋置深度72.2基礎尺寸初步擬定72.3作用在基礎上的荷載7(一) 主力7(二) 縱向附加力（水平力）122.4淺基礎的設計計算14附錄一：滑動及傾覆穩定性計算表16附錄二：剛性基礎橫斷面、平面及立面圖17第一部分：基本資料1.1設計題目本課程的題目是

2、“1#橋墩獨立基礎設計”1.2設計目的柱下獨立基礎是橋梁工程中的常用基礎形式之一，在工程中應用范圍較廣。為系統掌握此類基礎的設計方法，通過本次課程設計應全面掌握柱下獨立基礎設計計內容與步驟及主要驗算內容與方法，了解現行鐵路橋涵地基和基礎設計規范（TB 10002.5-2005）和公路橋涵設計通用規范（JTG D602004）的有關規定，并初步具備獨立進行該類基礎設計的能力。1.3基礎資料1、設計的任務及建筑物的性質和用途設計任務：根據已有建筑物的圖樣，所受上部結構的荷載、地質和水文地質情況，遵照“中華人民共和國鐵路橋涵地基和基礎設計規范TB10002.52005”（公路橋涵設計通用規范JTG

3、D602015）設計某鐵路（公路）干線上跨越某河流的橋梁之1#號橋墩的地基和基礎。建筑物的性質和用途：該橋梁為等跨度32m，梁全長32.6m，梁端縫0.1m，梁高3.0m，梁寬鐵路按單線布置，公路按雙線布置m，梁及上部體系自重按870KN計，簡支箱梁支座中心距梁端距離0.75m，同一橋墩相鄰梁支座間距1.6m。軌底至梁底高度為3.7m，采用盆式橡膠支座，支座高0.173m，梁底至支座鉸中心0.09m。橋面系為無渣橋面（公路不管有砟無砟），并設雙側人行道人行道寬1m，荷載定為3KN/m2，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，該地區無流冰及地震，該河道不通航。該橋除了為鐵路（公

4、路）客貨運服務外，亦為附近居民來往的通道。設計依“中華人民共和國鐵路橋涵地基和基礎設計規范TB10002.52005”（“公路橋涵設計通用規范JTG D602015”）進行設計，活載按鐵路標準活載，即“中活載”或（公路標準荷載）。2 基本資料一、 建筑物的立面示意圖如下：1#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一般沖刷深度：河底以下1.50m 局部沖刷深度：河底以下5.50m三、 建筑物地區水文、地質情況（鉆孔柱狀剖面圖）地質情況： 第1號鉆孔（使用的） 第2號鉆孔

5、土層編號土的名稱圖例土層頂面標高(m)土層厚度(m)土層編號土的名稱圖例土層頂面標高(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水文情況：高水位：142.0m 施工水位：132.0m 常水位：132.0m一般沖刷深度：河底以下1.50m 局部沖刷深度：河底以下5.50m四、 土的物理力學性質表如下：土 的 力 學 性 質 表土層編號土的名稱土粒比重Gs孔隙比e飽和度Sr液限WL塑限WP內摩擦角內聚力C(KPa)滲透系數K# 13粘砂土2.710.8630.9631.325

6、.623158.110-5# 4粘土2.740.9360.98402116365.310-7# 11粘土2.720.6261.00412318.5604.310-5五、 作用在橋墩上的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 力恒 載活 載制動力風 力墩帽墩身承臺重橋梁自重一孔活載二孔活載鋼梁上風力墩帽上風力墩身上風力列車風力鋼梁上風力墩帽上風力墩身上風力重載輕載滿載空車一孔活載二孔活載上承板梁32m力(KN)870常水位高水位力臂x/y(m)0常水位高水位六、 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=1:2

7、0如右圖：單位cm七、 補充資料墩帽頂面在高水位以上3.72m。風力：w=800Pa八、設計方案 該基礎擬采用剛性基礎或柔性基礎，分別進行設計。1、采用剛性基礎，試確定基礎埋深，并設計該剛性基礎2、采用柔性基礎，高度取0.8m，基礎埋深與基底尺寸同1，試設計該柔性基礎（驗算基礎高度，進行抗彎檢算與配筋）。1.4設計依據1、鐵路橋涵地基和基礎設計規范（TB 10002.5-2005）或（“公路橋涵設計通用規范JTG D602015”）1.5設計要求檢算相關內容，設計滿足要求的剛性及柔性基礎，繪制基礎橫斷面、平面及配筋圖。該課程設計主要按如下步驟進行：1、熟悉地基條件及上部結構資料；2、確定合理的

8、基礎埋置深度；3、確定地基承載力；4、確定基礎底面尺寸，驗算地基承載力；5、基礎其它驗算（偏心距、抗傾覆）；6、確定基礎高度和構造尺寸；7、繪制基礎橫斷面、平面及立面圖。 第二部分 柱下獨立剛性基礎設計2.1確定合理的基礎埋置深度地基持力層的確定需要在各土層中找一個埋得較淺、壓縮性較低、強度較高的土層作為持力層。且一般沖刷深度為河底以下1.50m，局部沖刷深度為河底以下5.50m。在沖刷總深度大于3m時，埋深安全值為沖刷線下2.5m。綜合考慮可選取該基礎的埋置深度 ： 2.2基礎尺寸初步擬定墩身高，基礎頂部標高取至地表xxxxm，基礎底部標高。空心橋墩底面尺寸根據橋墩底面尺寸和剛性角要求，初步

9、擬定矩形混凝土基礎2層臺階式分布。尺寸為、。2.3作用在基礎上的荷載(一) 主力1.豎向荷載 橋跨結構自重梁及上部結構重量：870kN 頂帽自重體積：重量： 墩身自重墩身高21.2m；頂面積；底面積體積：重量： 基礎重量 基礎上土體重量基頂上覆蓋土壤的面積為：第一層臺階第二層臺階 浮力高水位處之墩身截面積墩底面積則橋墩浸入水下體積：高水位時：故浮力為：高水位時：2.豎向活載用于進行主力加縱向附加力組合的有：1） 二孔重載，如圖2：活載豎向力R最大，水平力也可能最大，所得作用于基地之豎向力N及力矩M最大，故此種活載圖式控制縱向基地壓力檢算。2） 二孔滿載，如圖3：活載豎向力較大，水平力（控制力）

10、最大，故也用來檢算縱向基底壓應力。3） 一孔重載，如圖4：支點反力最大且又有偏心作用，水平力（牽引力）最大，此種圖式作用于墩頂之水平力及力矩最大，故用以檢算墩頂位移4） 一孔輕載，如圖5：水平力最大，但支點反力不如前者大。此種圖式算得之基地上豎向力N最小，力矩M較大，故控制偏心及穩定性檢算用于進行主力加縱向附加力組合的有：1） 二孔空車活載，如圖6：用于檢算橫向傾覆及滑動穩定性2） 二孔滿載：用于檢算橫向傾覆及滑動穩定性、基底壓應力及偏心圖 1二孔重載圖 2二孔滿載圖 3一孔重載圖 4一孔重載圖 5二孔空車活載現將豎向活載計算如下：令基底橫橋方向中心軸為軸，順橋方向中心軸的軸 二孔重載根據確定

11、最不利荷載位置，本橋梁為等跨梁，故，其中和分別為左右兩跨上的活載重量，則：解得 則支點反力為、為豎向活載： 對基底軸之力矩： 二孔滿載支點反力及：活載： 對基底軸之力矩： 一孔重載支點反力： 豎向活載為：對基底軸之力矩： 一孔輕載支點反力與二孔滿載的相同，即豎向活載為：對基底軸之力矩： 二孔空車支點反力：豎向活載為：對基底軸之力矩：。(二) 縱向附加力（水平力）1.制動力 二孔重載的制動力但不大于故取對基底軸之力矩： 二孔滿載制動力對基底軸之力矩： 一孔重載制動力對基底軸之力矩： 二孔滿載制動力對基底軸之力矩：2.縱向風力對列車,橋面系和各種上承梁不計其縱向風力。橋墩按實際受風面積乘以風載強度

12、計算其所受縱向風力。本橋所在地區之基本風壓值為500Pa,由表1-16知,K1=1.1,因軌頂離水面之高度小于20m,故K2=1.0,橋址位于空礦平坦地區,故K3=1.0,風載強度按下式計橋上有車時按上式求得的W的80%計算，并且不大于1250Pa 頂帽風力對基底軸之力矩： 墩身風力常水位時：迎風面積對基底軸之力矩：高水位時：迎風面積對基底軸之力矩：2.4淺基礎的設計計算1.基礎本身強度檢算由“中華人民共和國鐵路橋涵地基和基礎設計規范TB10002.52005”進行構造驗算：；, , 基礎縱向橫向的剛性角都滿足的要求，故縱、橫向皆能滿足基礎圬工強度要求2.基地壓應力及偏心檢算 ，采用浮容重，地基土的容許承載力：基礎持力層為中砂，查表可得， 當荷載為主力附加力時，可提高20%。3.基礎之滑動及傾覆穩定性計算 詳見附表一4.軟弱下臥層強度的檢算基地以下不存在軟弱下臥層，故不需要進行檢算。5.該橋為簡支梁橋,地質條件簡單,故只要基底壓應力小于,可不必進行沉降檢算。檢算結果表明都符合要求。本橋位于直線上,通常直線橋由主力加縱向附加力控制設計。本設計