河南理工基础工程课程设计说明书.doc
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基础工程课程设计说明书
作者姓名：
专业、班级：
学号：
311207000000
指导教师：
闫芙蓉
设计时间：
河南理工大学
HenanPolytechnicUniversity
目录
一、埋置式桥台刚性扩大基础设计
1.1设计资料 1
1.2桥台及基础构造和拟定的尺寸 2
1.3荷载计算 3
1.3.1上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算 3
1.3.2土压力计算 3
1.3.3支座活载反力计算 6
1.3.4支座摩阻力计算 8
1.4工况分析 8
1.5地基承载力验算 9
1.5.1台前、台后填土对基地产生的附加应力计算 9
1.5.2基底压应力计算 9
1.5.3地基承载力验算 10
1.6基底偏心距计算 11
1.6.1仅受永久作用标准值效应组合时 11
1.6.2承受作用标准值效应组合时 11
1.7基础稳定性验算 12
1.7.1倾覆稳定性验算 12
1.7.2滑动稳定性验算 12
1.8沉降计算 13
二、“m”法弹性多排桩基础设计
2.1设计资料 15
2.1.1地质及水文资料 15
2.1.2荷载 16
2.2计算 16
2.2.1桩的计算宽度 16
2.2.2桩的变形系数 16
2.2.3桩顶刚度系数、、、 17
2.2.4计算承台地面原点O处位移、、 18
2.2.5计算作用在每根桩顶上作用力、、 18
2.2.6计算局部冲刷线处桩身弯矩、水平力、及轴向力 18
2.3单根基桩的验算 19
2.3.1桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算 19
2.4群桩基础承载力验算 23
2.4.1桩底持力层承载力验算 23
2.4.2群桩基础沉降验算 25
2.5承台设计 27
2.5.1桩顶处的局部受压验算 27
2.5.2承台的冲切承载力验算 27
2.5.3承台抗弯及抗剪强度验算 28
一、埋置式桥台刚性扩大基础设计
1.1设计资料
某桥上部构造采用装配式钢筋混凝土T形梁。
标准跨径,计算跨径。
板式橡胶支座，桥面宽度，双车道，参照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）进行设计计算。
设计荷载为公路—II级，人群荷载为。
材料：
台帽、耳墙及截面a-a以上均用C20混凝土，；台身（自截面a-a以下）用M7.5浆砌片、块石（面墙用块石，其他用片石，石料强度不小于MU30），；基础用C15素混凝土浇筑，；填土的内摩擦角，粘聚力。
水文、地质资料：
设计洪水位高程离基地的距离为（截面a-a处）。
地基土的物理、力学性质指标见表1-1
土工试验成果表表1-1
取土深度（自地面算起）（m）
天然状态下土的物理指标
土粒密度
塑性界限
液性指数
压缩指数
直剪试验
含水率
（%）
天然重度
孔隙比
液限
塑限
塑性指数
粘聚力
内摩擦角
3.2~3.6
26
19.70
0.74
2.72
44
24
20
0.10
0.15
55
20
6.4~6.8
28
19.10
0.82
2.71
34
19
15
0.6
0.26
20
16
1.2桥台及基础构造和拟定的尺寸
桥台及基础构造和拟定的尺寸如图2-1所示。
基础分两层，每层厚度为，襟边和台阶宽度相等，取。
基础用C40混凝土，混凝土的刚性角。
现基础扩散角为：
满足要求。
图2-1桥台及基础构造和拟定的尺寸（尺寸单位：
；高程单位）
1.3荷载计算
1.3.1上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算
计算值列于表1-2。
恒载计算表表1-2
序号
计算式
竖直力
对基底中心轴偏心距
弯矩
备注
1
206.36
1.36
278.59
弯矩正负值规定如下：
逆时针方向取“-”号；顺时针方向“+”号
2
129.94
1.075
139.69
3
21.00
2.95
61.95
4
63.00
2.55
160.65
5
399.43
1.125
449.36
6
1217.56
1.125
1369.75
7
901.00
-0.12
-108.12
8
377.40
0.1
37.74
9
479.88
0
0
10
1420.56
-1.005
-1498.70
11
682.69
-0.07
-47.74
12
29.24
0
0
13
28.90
-1.85
-56.39
14
上部构造恒载
848.05
0.65
551.23
15
1.3.2土压力计算
土压力按台背竖直，：
台后填土为水平，：
填土内摩擦角，台背（圬工）与填土间外摩擦角按计算。
1.后台填土表面无活载时土压力计算
后台填土自重所引起的主动土压力按库伦土压力公式计算：
式中，；取桥台宽度；自基底至填土表面的距离。
故
其水平方向的分力
离基础底面的距离：
对基底形心轴的弯矩：
在竖直方向的分力：
作用点离基底的距离：
对基底形心轴的弯矩：
2.后台填土表面无有汽车荷载时
桥台土压力计算采用车辆荷载，车辆荷载换算的等代均布土层厚度为：
，本例中。
按车辆荷载的平、立面尺寸，考虑最不利情况，在破坏棱体长度范围内布置车辆荷载后轴。
因是双车道，故面积内的车轮总重力为：
由车辆荷载换算的等代均布土层厚度为：
则台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下所引起的土压力为：
在水平方向的分力：
作用点离基础底面的距离：
对基底形心轴的弯矩为：
竖直方向的分力：
作用点离基底形心轴的距离：
对基底形心轴的弯矩：
3.台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力
在计算时，一基础前侧边缘垂线作为假想台背，土表面的倾斜度以溜坡坡度为1:
1.5算得，则基础边缘至坡面的垂直距离为，则主动土压力系数为：
即主动土压力为：
在水平方向的分力：
作用点离基础底面的距离：
对基底形心轴的弯矩为：
竖直方向的分力：
作用点离基底形心轴的距离：
对基底形心轴的弯矩：
1.3.3支座活载反力计算
按下列情况计算支座反力：
第一，桥上有汽车及人群荷载，后台无活载；第二，桥上有汽车及人群荷载，后台也有人群荷载。
下面予以分别计算。
1.桥上有汽车及人群荷载，后台无活载
（1）汽车以及人群荷载反力
《公路桥涵通用设计规范》（JTGD60—2004）中规定，桥梁结构的整体计算采用车道荷载。
公路—II级车道荷载均布标准值为：
集中荷载标准值为：
在桥跨上的车道荷载布置如图1-1排列，均布荷载满跨布置，集中荷载布置在最大影响线峰值处。
反力影响线的纵距分别为：
支座反力为：
（按两车道数计算，不予折减）
人群荷载支座反力：
支座反力作用点离基底形心轴的距离：
对基底形心轴的弯矩为：
（2）汽车荷载制动力
由汽车荷载产生的制动力按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路—II级汽车制动力不小于。
因此简支梁板桥橡胶支座的汽车荷载产生的制动力为：
2.桥上、后台均有汽车荷载
（1）汽车及人群荷载反力
为了得到在活载作用下最大的竖直力，将均布荷载满跨布置，集中
荷载布置在最大影响线峰值处，车辆荷载后轴布置在后台（图1-2）。
图1-1汽车荷载布置图
（一）图1-2汽车荷载布置图
（二）
则支座反力为：
人群荷载引起的支座反力：
对基底形心轴的弯矩为：
（2）汽车荷载制动力
1.3.4支座摩阻力计算
板式橡胶支座摩阻系数取，则支座摩阻力为：
对基底形心轴弯矩为：
对实体式埋置式桥台不计汽车荷载的冲击力。
同时以上对制动力和摩阻力的计算结果表明，支座摩阻力大于制动力。
因此，在以后的组合中，以支座摩阻力作为控制设计。
1.4工况分析
实际可能发生的情况，分为按下列五种工况分别进行计算：
桥上有汽车及人群荷载，后台无荷载；桥上有汽车及人群荷载，后台有汽车荷载；桥上午活载，后台无活载；桥上无活载，后台有汽车荷载；同时还对应施工期间桥台仅售台身自重及土压力作用下的情况进行验算。
1.4.1上有汽车及人群荷载，后台无荷载
恒载+桥上车道荷载+人群荷载+台前土压力+后台土压力+支座摩阻力
1.4.2桥上有汽车及人群荷载，后台有汽车荷载
恒载+桥上车道荷载+人群荷载+台前土压力+后台有车辆荷载作用时的土压力+支座摩阻力
1.4.3桥上午活载，后台无活载
恒载+台前土压力+后台土压力
1.4.4桥上无活载，后台有汽车荷载
恒载+台前土压力+后台有车辆荷载作用时的土压力
1.4.5无上部构造时
桥台及基础自重+台前土压力+后台土压力
1.5地基承载力验算
1.5.1台前、台后填土对基地产生的附加应力计算
考虑到后台填土较高，徐计算由于填土自重在基底下地基土所产生的附加压应力，按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）中的公式计算：
式中：
——附加竖向压应力系数，按基础埋置深度及填土高度可从《公路桥涵地基与
基础设计规范》（JTGD63—2007）查用；
——路堤填土重度：
——原地面至陆地表面（或溜坡表面）的距离。
根据桥台情况，后台填土高度，当基础埋深为，在计算基础后边缘附加应力时，取，计算基础前边缘附加应力时，取，则
这样，基础边缘总的竖向附加应力为：
基础后边缘
基础前边缘
1.5.2基地压应力计算
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）及《公路桥涵设计通用
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