桥梁基础工程课程设计资料.docx
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桥梁基础工程课程设计资料
一概述
1
§1设计任务及建筑物的性质和用途
1
§2基本资料
1
二地基和基础设计
7
§1绘制设计资料总图
7
§2复核各层土的名称，并确定各层土容许承载力
8
§3
地基和基础的方案比较
11
§4
高承台桩基的设计与计算
11
三施工方法及程序
32
§1
施工方法及主要机具设备
32
§2
主要施工程序
33
北京交通学学土木建筑工程学院土木工程专业2008级桥梁基础工程课程设计
桥梁基础工程课程设计
第一章概述
§1设计任务及建筑物的性质和用途
设计某铁路干线跨越某河流的桥梁之R号桥墩的基础，该桥梁为等跨度32m，上承板梁，桥面系为无渣桥面，并设有双侧人行道，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。
根据已有建筑物的图样，以及所受上部结构的荷载、地质和水文地质情况，遵照《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）设计该R桥墩的地基和基础，活载按铁路标准活载，即“中——活载”。
§2基本资料
一、建筑物的立面示意图
高水位
常水位
施工水位
良好土层
图1建筑物立面示意图
-1-
北京交通学学土木建筑工程学院土木工程专业2008级桥梁基础工程课程设计
二、建筑物场地地形图及钻孔布置图
水平比例尺：
1:
1000
图2场地平面图及钻孔布置图
三、建筑物地区水文、地质情况
①地质情况：
第1号钻孔第2号钻孔
土层
土的名
图
土层顶面
土层
土层
土的名
图
土层顶面
土层
编号
称
例
标高
厚度
编号
称
例
标高
厚度
#1
细砂
238
3.5
#1
细砂
230
3.5
#7
粉砂
234.5
6.0
#7
粉砂
226.5
6.0
#2
浅灰色
228.5
4.5
#2
浅灰色
220.5
4.5
粘土
粘土
#5
细砂
224
2
#5
细砂
216
2
#3
中砂
222
#3
中砂
214
-2-
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第3号钻孔
土层
土的
土层
图例
顶面
土层厚度
编号
名称
标高
#1
细砂
233
3.5
#7
粉砂
229.5
6.0
#2
浅灰色粘土
223.5
4.5
#5
细砂
219
2
#3
中砂
217
表1钻孔柱状剖面图（单位：
m）
②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
-3-
北京交通学学土木建筑工程学院土木工程专业2008级桥梁基础工程课程设计
四、土的物理力学性质表
土
土的粒径级配
孔
饱
塑
液
层
土的
〉20
〉
〉
〉
〉
〉
土粒比
隙
和
10
2
0.5
0.25
0.1
重GS
限
限
编
名称
mm
比
度
wL
wP
号
mm
mm
mm
mm
mm
e
Sr
#1
细砂
0
0
4.8
25.5
46.4
85.1
2.67
0.682
1
#7
粉砂
0
0
0
0
2.4
50.6
2.68
0.788
1
浅灰
#2
色粘
2.74
0.987
0.9721.6
44.4
土
#5
细砂
0
0
3.5
27.8
48.5
85.2
2.67
0.651
0.96
#3
中砂
0
1.0
5.3
25.4
66.3
82
2.65
0.64
1
土
内
内
摩
聚
渗透
层
土的
最大孔隙比
最小孔隙比
擦
力
系数
编
名称
emax
emin
角
C
K
号
kPa
#1
细砂
0.983
0.112
40°
3.4
10
#7
粉砂
1.303
0.321
33°
30
1.5
10
#2
浅灰色
20°
4.4
10
粘土
#5
细砂
0.912
0.357
42°
3.6
10
#3
中砂
0.85
0.325
45°
1.8
10
井壁摩
擦力备
f注
kPa
3
3
9
3
2
表2土的物理力学性质数据
-4-
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五、作用在桥墩上的荷载
垂
直
荷
载
水
平
荷
载
活
载
纵
向
横向风力
桥
一孔荷载
二孔荷载
风力
梁
列车风
式
作
墩帽
桥
制
力
样
用
墩身
梁
钢
墩
钢
墩
墩
重
轻
满
空
梁
帽
墩身
梁
帽
身
及
力
承台
自
动
一
二
跨
重
重
上
上
上风
上
上
上
孔
孔
载
载
载
车
风
风
力
风
风
风
度
力
活
活
力
力
力
力
力
载
载
上
力
（）870
1900
1520
2900
320
340
/
3.5
（）61
122
115
（）
承
（kN）
板
梁
力臂x
32
或y
0
0.35
0.35
0
0
0.93
/
0.26
（）6.0
6.0
2.44
（）
m（m）
表3作用于该桥墩上的荷载
-5-
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六、墩帽尺寸简图及墩身坡度
db墩身坡
x
d
cmy
0.522.405.461：
20
b
表4墩身尺寸参数
七、补充资料：
墩帽顶面在高水位以上3.72m
桥梁墩台容许沉降量2lcm
-6-
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第二章地基和基础设计
§1绘制设计资料总图
设计资料总图见附图。
-7-
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§2复核各层土的名称，并确定各层土容许承载力（规范A.0.1）
已知资料
土
层
类
名
土的粒径级配
塑性指数
评定土名
编
别
称
〉
〉10
〉2
〉0.5
〉
〉0.1
塑限
液限
之依据
20
0.25
号
mm
mm
mm
mm
wP
wL
mm
mm
砂
细
粒径d>0.075mm的颗
#1
土
0
0
4.8
25.5
46.4
85.1
粒含量占85.1%
砂
类
（>85%）
砂
粉
粒径d>0.075mm的颗
#7
土
0
0
0
0
2.4
50.6
粒含量占50.6%
砂
类
（>50%）
浅
粘
灰
塑性指数
#2
土
色
21.6
44.4IP=44.4-21.6
类
粘
=22.8〉17
土
砂
细
粒径d>0.075mm的颗
#5
土
0
0
3.5
27.8
48.5
85.2
粒含量占85.2%
砂
类
（>85%）
砂
中
粒径d>0.25mm的颗
#3
土
0
1.0
5.3
25.4
66.3
82
粒含量占66.3%
砂
类
（>50%）
表5
土的名称鉴定表
-8-
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已给数据
计算数据
土
层
类
名
土粒
孔隙
饱和
最大
最小
含水
孔隙
塑限
液限
孔隙
液性
相对
编
别
称
比重
比
度
比
量
GS
wP
wL
比
指数
密度
号
e
Sr
emax
emin
w%
砂
细
#1土
0.9830.11225.5
0.346
2.670.6821.00
类
砂
砂
粉
#7土
1.3030.32129.4
0.524
2.680.7881.00
类
砂
浅
粘
灰
#2土
色2.740.9870.9721.644.4
34.90.583
类
粘
土
砂
细
#5土
0.9120.35723.4
0.470
2.670.6510.96
类
砂
砂
中
#3土
0.850.32524.2
0.400
2.650.641.00
类
砂
表6
土的状态鉴定表
其中，w
eSr
w
wP
emax
e
，IL
wL
，
Dr
emin
Gs
wP
emax
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北京交通学学土木建筑工程学院土木工程专业2008级桥梁基础工程课程设计
（规范A.0.2、规范A.0.3、规范4.1.2、规范4.1.3）
已给资料
由计算或查得数据
类
名
土粒
孔隙
液性
相对
状
基本允许
系数
饱和
水中
别
称
比重
比
指数
密度
容重
容重
态
承载力0
K1
K2
GS
e
IL
Dr
'
sat
砂
细
稍
土
2.67
0.682
0.346
190
1.5
3
19.53
9.73
砂
密
类
砂
粉
中
土
2.68
0.788
0.524
110
1
2
19.00
9.20
砂
密
类
浅
粘
灰
软
土
色
2.74
0.987
0.583
165.821
0
1.5
18.38
8.58
塑
类
粘
土
砂
细
中
土
2.67
0.651
0.470
271
1.5
3
19.71
9.91
砂
密
类
砂
中
稍
土
2.65
0.64
0.400
330
2
4
19.66
9.86
砂
密
类
表7
地基允许承载力表
Gs
e
w
'satw
其中，
sat
，
1
e
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北京交通学学土木建筑工程学院土木工程专业2008级桥梁基础工程课程设计
§3地基和基础的方案比较
基础类型
方案比较
浅基础一般埋深较浅，且基础侧面土体的横向抗力很小而
浅基础
可以忽略不计，对浅层土质的要求较高。
然而在本设计资
料中，浅层土体承载力较低。
故不适用。
低承台桩基
低承台桩基稳定性好，但在水中施工难度大，适用于季节
性河流或冲刷深度较小的河流，有利于提高基础的稳定性。
高承台桩基适用于常年有水，水位较高，冲刷深度大且施
高承台桩基
工时不易排水的河流，施工较低承台桩基方便，然而在稳
定性方面不如低承台桩基。
由于该河道不通航，无流冰。
故此处比较选择高承台桩基。
深井适用于地基深层土的承载力大，而上部土层比较软，
易于开挖的地层。
但由于沉井在下沉过程中，在穿过地下
沉井
水位以下的细、粉砂层时，大量砂土涌入井内，使沉井倾
斜，对沉井的施工造成困难。
对于本铁路桥梁基础而言，
沉井基础施工不易，性价比过低。
故不适用。
表8方案比较表
§4高承台桩基的设计与计算一、桩基的设计
（一）承台尺寸的确定
1．承台底面的标高：
232.0m（规范6.1.3）
对于高承台桩基，为了节省圬工或便于施工，可将底面标高放于施工水位以上。
故此处，将承台底面的标高放于施工水位上。
2．承台高度的确定：
选用C30混凝土，厚度选用2.0m（规范6.3.5）
承台板的厚度不宜小于1.5m，混凝土强度等级不得低于C30。
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3．承台平面尺寸的确定：
承台长为10.0m，宽为7.0m（规范5.3.2）
已知墩帽顶面在高水位上3.72m，即标高为245.72m。
墩帽的长为5.46m，宽为2.40m，墩身坡为1:
20。
承台底面标高为232.0m，承台厚度为2.0m。
即承台顶面标高为230.0m。
墩身高度为245.720.5223015.2m
由此可计算得出，墩身底面长度为6.78m，宽度为3.72m。
考虑到材料刚性角要求，
选取墩底加襟边c2tan452。
故选取承台长为10.0m，宽为7.0m。
（二）作用在承台底面重心处的荷载设计
1．主力：
包括恒载（包括浮力）、活载、冲击力和离心力，因为桥墩为实体故不计冲击
力，同时当线路为直线也不计离心力。
①垂直静载（钢梁重+墩帽重+墩身重+承台重+承台台阶上土重）
（1）钢梁自重：
870kN
（2）墩帽重：
154.25kN
2
墩帽重=d[
（b-2
）+
]
2
4
=0.52
25
[2.40
（5.46-2
2.40）+3.14
2.402
]
2
4
=154.25kN
（3）墩身重：
5603.72kN
H
墩身体积V=（A1A2A1A2）
3
1
其中，墩身顶部面积A1
4
2
b111
1
1
3.14
2.22
5.26
2.2
2.2=10.53m2
4
1
墩身底部面积A2
4
2
b2
2
22
1
3.14
3.722
6.78
3.72
3.72=22.25m2
4
故墩身体积V=15.2
（10.53
22.2510.5322.25）243.64m3
3
墩身重V243.64
235603.72kN
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（4）承台重：
3500kN
承台体积V1072140m3
承台重V140253500kN
（5）承台台阶上土重：
0
因承台底面标高处于施工水位上，承台台阶上没有土层覆盖，故承台台阶上土重
为0。
②浮力
常水位时：
承台处于水位线以上。
故浮力F0
高水位时：
F2849.25kN
承台和部分墩身处于水位线以下。
对于承台：
V1072140m3F1gV9.81401372kN
H'
A2
A1'A2）
对于墩身：
V（A1'
3
其中，H'
8m
，
A1
1
'
4
'2
b1'1'1'
1
13.142.922（5.982.92）2.92
4
15.63m2
1
A2
4
2
b2
2
22
13.143.7226.783.723.72
4
2
故V
8
（15.63
22.25
15.6322.25）150.74m3
3
F2
gV9.8150.74
1477.25kN
综上，FF1
F2
1372
1477.25
2849.25kN
③车辆荷载
一孔活载：
重载：
1900kN
轻载：
1520kN
二孔活载：
满载：
2900kN
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空车：
320kN
2．附加力：
①制动力：
340kN
②风力（忽略横向风力，只考虑纵向风力）
钢梁：
钢梁上的纵向风力不计
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