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课程设计课程名称基础工程设计题目重力式桥墩刚性扩大基础设计姓名专业年级学号指导教师成绩日期 2011 年6 月 26 日《基础工程课程设计》评语指导教师(签名)：2011年 6 月 30 日目录：一、设计资料 (4)二、拟定刚性扩大基础尺寸 (4)2.1确定基础埋置深度2.2基础的尺寸拟定三、桥墩荷载计算 (5)3.1上部构造恒载反力、桥墩、墩帽自重及浮力等。
3.2汽车和人群荷载计算3.3汽车制动力：3.4风荷载计算四、地基压应力计算 (9)五、持力层承载力验算 (10)5.1基底应力计5.2持力层承载力验算5.3下卧层承载力验算六、基底偏心距验算 (10)6.1恒载作用时6.2由合力偏心距七、基础稳定性验算 (11)7.1倾覆稳定性验算7.2.滑动稳定性验算八、沉降计算 (11)九、参考文献 (12)一、设计资料1. 某一级公路桥梁，上部结构为35 m预应力钢筋混凝土简支梁(计算跨径l=33.98 m)，桥面宽度为净10(三车道)+2×1.5 m，弧形滑动支座，摩擦系数μ=0.2。
2. 设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3. 5 kN/m2。
3. 桥址处河流最高水位为116.66 m，最低水位为112.8 m，通航水位为115.33 m。
=0.83 kN/m2。
4. 横向基本风压W5. 材料：墩帽混凝土30#，容重γ=25 kN/m3；墩身混凝土20#，容重γ=24 kN/m3。
6.每跨上部结构自重6000 kN(中心荷载)。
7. 地基情况及土的物理力学性质指标，见表1。
表1 地基土层分布及计算指标名称厚度/m 容重/kN/m3孔隙比含水量/% 液限/% 塑限/% 压缩模量/MPa黏土 6.0 20.2 0.651 22.0 34.3 16.1 16.5亚黏土 3.0 18.3 0.978 33.1 36.0 19.8 7.5强风化岩 6.0 22.5 ————358. 冲刷线：最大冲刷线和一般冲刷线就是现有的地面线，标高为112.00 m。
桥墩与基础课程设计一、教学目标本节课的学习目标包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要掌握桥墩与基础的基本概念、类型和设计原理，了解桥墩与基础在桥梁工程中的重要性。
2.技能目标：学生能够运用所学的桥墩与基础知识，分析并解决实际工程中的问题，提高工程设计能力和创新能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对桥梁工程的兴趣和热情，增强学生对工程责任感和使命感，培养学生的团队合作意识和沟通协调能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.桥墩与基础的基本概念：介绍桥墩与基础的定义、功能和分类，使学生了解桥墩与基础在桥梁工程中的地位。
2.桥墩与基础的类型：讲解不同类型的桥墩与基础的特点和适用范围，帮助学生掌握各种桥墩与基础的设计要求和施工方法。
3.桥墩与基础的设计原理：阐述桥墩与基础的设计原理，引导学生学会根据实际情况选择合适的桥墩与基础类型，并能够进行基本的设计计算。
4.桥墩与基础的工程应用：通过实际工程案例分析，使学生了解桥墩与基础在桥梁工程中的应用，培养学生解决实际工程问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：教师讲解桥墩与基础的基本概念、类型和设计原理，引导学生掌握相关知识。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解桥墩与基础在桥梁工程中的应用，培养学生解决实际工程问题的能力。
3.实验法：学生进行桥墩与基础的实验，使学生直观地了解桥墩与基础的构造和性能，提高学生的实践操作能力。
4.小组讨论法：引导学生分组讨论桥墩与基础的设计问题和工程应用，培养学生的团队合作意识和沟通协调能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的桥梁工程教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关的桥梁工程书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作课件、图片、视频等多媒体资料，直观地展示桥墩与基础的构造和工程应用。
桥墩墩柱设计计算墩柱直径为100，用C30号砼，R235钢筋：(一)荷载计算：1恒载计算：同前计算得：（1）上部构造恒载，一孔重1669.69；（2）盖梁自重（半根盖梁）：113.10；（3）横系梁重：1.00×0.7×3.2×2.5=56；（4）墩柱自重：3.1416×0.52×1.9×25=37.31；作用墩柱底面的恒载垂直力为：N恒=1/2×1669.06+37.31=984.94；2活载计算：(1)水平荷载：取垂直荷载的30%。
(2)垂直荷载：a.公路Ⅱ级汽车荷载：荷载布置及行驶情况前述，由盖梁计算得知：单孔单列：B1=0B2=255.28，B1+B2=255.28；相应的制动力；T=255.28×2×0.1=51；按《公预规》制动力不小于90kN，故取制动力为90kN。
双孔单列：B1=76.78KN,B2=255.28KN,B1+B2=322.06KN相应的制动力；T=322.06×2×0.1=64.4；按《公预规》制动力不小于90kN，故取制动力为90kN。
b.人群荷载：单孔行人（单侧）：B1=0B2=22.28；B1 +B2=22.28；双孔行人（单侧）：B1=B2=22.28B1+B2=44.57；汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值，即产生最大墩柱垂直力;单孔荷载产生最大偏心弯矩即产生最大墩柱底弯矩。
3双柱反力横向分布计算：（1）单列车时：==1-1=0双列车时：==1-0.631=0.369（2）人群荷载：单侧时：；==1-1.423=-0.423；双侧时：=；4荷载组合；（1）最大最小垂直反力计算如下表：可变荷载组合垂直反力计算表（双孔）编号荷载情况最大垂直反力（）最小垂直反力（）B（1+u）B (1+u)1公路Ⅱ级单列车1.000415.04002双列车0.631523.780.369306.304人群荷载单侧行人1.42363.42-0.42318.855双侧行人0.50044.5744.57注：表中公路Ⅱ级项中已计入冲击系数1+=1.2499；（2）最大弯矩计算如下表：活载组合最大弯矩计算表编号荷载情况墩柱顶反力B（1+）垂直力（）水平力H（）对墩柱顶中心弯矩B1B20.25（B1-B2）1.14H1上部构造与盖梁恒载------947.63---002单孔双列车510.56×0.631×1.2499402.67402.6745102.3051.303人群单孔双侧89.14×0.50044.5744.57---11.14---注：表内水平力由两墩柱平均分配（二）截面配筋计算及应力验算：1作用于墩柱顶的外力：（1）垂直力：最大垂直力；Nmax汽=947.63+523.78+63.42=1534.83（汽）故取NMax=3905.85；最小垂直力；（需考虑与最大弯矩值相适应）由表知：Nmin=947.63+402.67+44.57=1394.87；（2）水平力：H=45；（3）弯矩；Mmax=102.30+51.30+11.14=164.74KN.m；2作用于墩柱底的外力：0.500B1+B2---0---Nmax=1534.83+37.31=1572.14；Nmin=1394.87+37.31=1432.18；Mmax=164.74+45×1.9=250.2 KN.m；3截面配筋计算：已知墩柱顶用c30混凝土，采用12￠16HRB235钢筋，Ag=24.13cm2,则纵向钢筋配筋率为0.31%。
桥墩课程设计计算桥墩课程设计计算设计资料上部结构为5孔20m 装配式混凝土简支梁,桥面净宽11m.下部结构采用双柱式圆柱墩。
墩柱及桩身尺寸构造见图，墩柱直径130cm,混凝土C30,f cd =13.8MPa,主筋RB335，f sd =280 MPa,灌注桩直径150cm, 混凝土C20, f cd =13.8MPa,主筋HRB335，f sd =280 Mpa 。
墩顶每片梁梁端设400⨯400mm 板式橡胶支座一个，台顶每片梁梁端设四氟版活动支座一个，板式橡胶支座摩阻系数f=0.05,滑板支座最小摩阻系数f=0.03,一般情况取0.05。
桥台上设橡胶伸缩缝。
盖梁、墩身构造均采用C30混凝土，4c 3.010MPa E =⨯，系梁采用C25混凝土，MPa 102.84C⨯=E ，主筋采用HRB335级钢筋，4C2.110MPa E =⨯，箍筋采用R235级钢筋，MPa 102.04C⨯=E 。
每片边梁自重 每片中梁自重 一孔上部结构每个支座支反力(kN)（kN ） (kN) 总重(kN)1、5号梁2、3、4号梁2706.18 边梁支座中梁支座26.6 27.46 265.47 270.05 一、荷载计算 （一）、恒载计算：墩柱上部恒载值由上知：(1)上部构造恒载，一孔重：2706.18kN; (2)盖梁自重（半根自重）：5304.29kN;(3)横系梁重:kN 8425.6250.12.1=⨯⨯⨯; (4)墩柱自重:墩柱自重：21.31225398kN 4π⨯⨯⨯=; （二）、活载计算荷载布置及行驶情况参考前面计算，数值直接取用。
1、汽车荷载(1)单孔单车时120255.28kN 0255.28255.28kN B ,B ,B ===+=相应得制动力为：[]2010.50.752380.751033.6kN T %=⨯⨯+⨯⨯=<90kN所以单孔单车时得制动力取为：T=90kN(2)双孔单车时1276.28kN 255.28kN 76.28255.28332.06kNB ,B ,B ===+= 相应得制动力为：[]22010.50.752380.751049.35kN 90kNT %=⨯⨯⨯+⨯⨯=<取双孔单车制动力为：T=90kN 。
桥墩课程设计计算桥墩课程设计计算设计资料上部结构为5孔20m 装配式混凝土简支梁,桥面净宽11m.下部结构采用双柱式圆柱墩。
墩柱及桩身尺寸构造见图，墩柱直径130cm,混凝土C30,f cd =13.8MPa,主筋RB335，f sd =280 MPa,灌注桩直径150cm, 混凝土C20, f cd =13.8MPa,主筋HRB335，f sd =280 Mpa 。
墩顶每片梁梁端设400⨯400mm 板式橡胶支座一个，台顶每片梁梁端设四氟版活动支座一个，板式橡胶支座摩阻系数f=0.05,滑板支座最小摩阻系数f=0.03,一般情况取0.05。
桥台上设橡胶伸缩缝。
盖梁、墩身构造均采用C30混凝土，4c 3.010MPa E =⨯，系梁采用C25混凝土，MPa 102.84C⨯=E ，主筋采用HRB335级钢筋，4C2.110MPa E =⨯，箍筋采用R235级钢筋，MPa 102.04C⨯=E 。
每片边梁自重 每片中梁自重 一孔上部结构每个支座支反力(kN)（kN ） (kN) 总重(kN)1、5号梁2、3、4号梁2706.18 边梁支座中梁支座26.6 27.46 265.47 270.05 一、荷载计算 （一）、恒载计算：墩柱上部恒载值由上知：(1)上部构造恒载，一孔重：2706.18kN; (2)盖梁自重（半根自重）：5304.29kN;(3)横系梁重:kN 8425.6250.12.1=⨯⨯⨯; (4)墩柱自重:墩柱自重：21.31225398kN 4π⨯⨯⨯=; （二）、活载计算荷载布置及行驶情况参考前面计算，数值直接取用。
1、汽车荷载(1)单孔单车时120255.28kN 0255.28255.28kN B ,B ,B ===+=相应得制动力为：[]2010.50.752380.751033.6kN T %=⨯⨯+⨯⨯=<90kN所以单孔单车时得制动力取为：T=90kN(2)双孔单车时1276.28kN 255.28kN 76.28255.28332.06kNB ,B ,B ===+= 相应得制动力为：[]22010.50.752380.751049.35kN 90kNT %=⨯⨯⨯+⨯⨯=<取双孔单车制动力为：T=90kN 。
桥墩桩基础设计计算书基础⼯程课程设计⼀．设计题⽬：某桥桥墩桩基础设计计算⼆．设计资料：某桥梁上部构造采⽤预应⼒箱梁。
标准跨径30m，梁长29.9m，计算跨径29.5m，桥⾯宽13m（10+2×1.5），墩上纵向设两排⽀座，⼀排固定，⼀排滑动，下部结构为桩柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。
1、⽔⽂地质条件：河⾯常⽔位标⾼25.000m，河床标⾼为22.000m，⼀般冲刷线标⾼20.000m，最⼤冲刷线标⾼18.000m处，⼀般冲刷线以下的地质情况如下：（1）地质情况c（城轨）：2、标准荷载：（1）恒载桥⾯⾃重：N1=1500kN+8×10kN=1580KN；箱梁⾃重：N2=5000kN+8×50Kn=5400KN；墩帽⾃重：N3=800kN；桥墩⾃重：N4=975kN；扣除浮重：10*2*3*2.5=150KN（2）活载⼀跨活载反⼒：N5=2835.75kN，在顺桥向引起的弯矩：M1=3334.3 kN·m；两跨活载反⼒：N6=5030.04kN+8×100kN；（3）⽔平⼒制动⼒：H1=300kN，对承台顶⼒矩6.5m；风⼒：H2=2.7 kN，对承台顶⼒矩4.75m3、主要材料承台采⽤C30混凝⼟，重度γ=25kN/m3、γ‘=15kN/m3(浮容重)，桩基采⽤C30混凝⼟，HRB335级钢筋；4、墩⾝、承台及桩的尺⼨墩⾝采⽤C30混凝⼟，尺⼨：长×宽×⾼=3×2×6.5m 3。
承台平⾯尺⼨：长×宽=7×4.5m 2，厚度初定2.5m ，承台底标⾼20.000m 。
拟采⽤4根钻孔灌注桩，设计直径1.0m ，成孔直径1.1m ，设计要求桩底沉渣厚度⼩于300mm 。
5、其它参数结构重要性系数γso =1.1，荷载组合系数φ=1.0，恒载分项系数γG =1.2，活载分项系数γQ =1.46、设计荷载（1）桩、承台尺⼨与材料承台尺⼨：7.0m ×4.5m ×2.5m 初步拟定采⽤四根桩，设计直径1m ，成孔直径1.1m 。
桥墩课程设计计算设计资料上部结构为5孔20m 装配式混凝土简支梁,桥面净宽11m.下部结构采用双柱式圆柱墩。
墩柱及桩身尺寸构造见图，墩柱直径130cm,混凝土C30,f cd =13.8MPa,主筋RB335，f sd =280 MPa,灌注桩直径150cm, 混凝土C20, f cd =13.8MPa,主筋HRB335，f sd =280 Mpa 。
墩顶每片梁梁端设400⨯400mm 板式橡胶支座一个，台顶每片梁梁端设四氟版活动支座一个，板式橡胶支座摩阻系数f=0.05,滑板支座最小摩阻系数f=0.03,一般情况取0.05。
桥台上设橡胶伸缩缝。
盖梁、墩身构造均采用C30混凝土，4c 3.010M P a E =⨯，系梁采用C25混凝土，MPa 102.84C ⨯=E ，主筋采用HRB335级钢筋，4C 2.110M P a E =⨯，箍筋采用R235级钢筋，MPa 102.04C ⨯=E 。
已知数据：一、荷载计算 （一）、恒载计算： 墩柱上部恒载值由上知：(1)上部构造恒载，一孔重：2706.18kN; (2)盖梁自重（半根自重）：5304.29kN; (3)横系梁重:kN 8425.6250.12.1=⨯⨯⨯;(4)墩柱自重:墩柱自重：21.31225398k N 4π⨯⨯⨯=;（二）、活载计算荷载布置及行驶情况参考前面计算，数值直接取用。
1、汽车荷载(1)单孔单车时120255.28k N 0255.28255.28k N B ,B ,B ===+=相应得制动力为：[]2010.50.752380.751033.6k N T %=⨯⨯+⨯⨯=<90kN所以单孔单车时得制动力取为：T=90kN(2)双孔单车时1276.28k N 255.28k N 76.28255.28332.06k N B ,B ,B ===+=相应得制动力为：[]22010.50.752380.751049.35k N 90k N T %=⨯⨯⨯+⨯⨯=<取双孔单车制动力为：T=90kN 。
2、人群荷载(1)单孔单侧人群荷载：12022.5k N 022.522.2k N B ,B ,B ===+=(2)双孔单侧人群荷载：1222.2k N 22.2k N 22.222..244.4k N B ,B ,B ===+=活载中双孔荷载在支点处产生最大反力值，即产生最大墩柱垂直力；活载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩底弯矩。
（三）双柱反力横向分布计算活载布置见图本章图(1)~图(3)。
1、汽车(1)单列汽车布置123.25 2.850.93810.9380.062650K ,K-+====；(2)双列车布置图1 单孔单列车布置（单位：cm ）121403250.71510.7150.285650K ,K-+====；（2）人群(1)单侧人载12462.53251.21210 1.2120.212650K ,K.--+====；(2)双侧人载50021.KK ==二、 活载内力计算 （一）最大最小垂直力计算最大最小垂直力计算见表最大最小垂直力计算表（二）最大弯矩计算最大弯矩计算见下表图3 单侧人群布置（单位：cm ）图2 单孔双列车布置（单位：cm ）最大弯矩计算表注：制动力对各墩平均分配。
三、墩柱底内力计算通过以上计算结果和经验，利用最大的剪力、弯矩对墩柱进行配筋结果是偏安全的.现将个墩所受内力组合列于下表各墩内力表由上表计算数据比较，纵向弯矩以2号墩柱为大，1号次之，这两个墩柱可以采用同样配筋，3、4号纵向弯矩较小可以采用另一种配筋方式。
2号墩柱为最不利受力墩柱，以下仅对2号墩柱截面配筋。
四、墩柱截面配筋与承载力检算墩柱采用C30混凝土，主筋采用HRB335级钢筋，并取主筋保护层厚度70m m s a =，假定墩柱为一端固定，一端自由计算。
则：04420221224m 1364644045m42453.3.175045l l πππI D.,A DD i .l .i.==⨯===⨯======>按《公预规》第5.3.10条规定，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力的影响。
（一）墩柱偏心矩增大系数η以《公预规》5.3.10规定，计算偏心矩增大系数η201200111400l e h h ηζζ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭0100.2 2.7e h ζ=+021.150.01l hζ=-式中， 0e ——00.232(m );M e N==轴向力对截面重心的偏心矩,0l ——024(m );l =构件的计算长度，0h ——0.650.68 1.33(m );s h r r =+=+=0截面的有效高度，对圆形截面h ——3(m )h r 截面高，对圆形取=2=1.;1ζ——截面偏心率对截面曲率的影响系数；2ζ——构件长细比对截面曲率的影响系数。
将以上数据分别代入式，结果为：0100.2320.2 2.70.2 2.70.471;1.33e h ζ=+=+⨯=02241.150.011.150.010.971.3l hζ=-=-=将上述各值代入式(5—1)结果如下：2212124 1.331118.50.4710.9714000.232 1.314000.1741.331.078ηζζ⎛⎫=+=+⨯⨯⨯ ⎪⨯⨯⎝⎭=考虑偏心矩增大系数后的偏心矩：00 1.0780.2320.250m e e η'==⨯=。
（二）墩柱正截面强度检算由《公预规》第5.3.9条规定，沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其正截面抗压承载力应符合下式的规定：220d c d s d r N A r f C ρr f ≤+ (1)0033d cd sd γN e B r f D ρg r f ⋅≤+' (2) 式中：A,B ——有关混凝土承载力的计算系数，按《公预规》附录C 表C.0.2查; C,D ——有关纵向钢筋承载力的计算系数，按《公预规》附录C 的迭代法由表C.0.2查;r ——圆形截面的半径(cm)；g ——纵向钢筋所在圆周半径与圆截面半径之比：rr g s=。
按《公预规》附录C 的叠代法由表C.0.2查出；1.9681,0.6271, 1.4030, 1.2706.A B C D ====sd sd sd sd 0.627113.8 1.27060.0022800.916500.248m1.968113.8 1.40300.002280B f D g f e r A fC f ρρ'+⨯+⨯⨯⨯==⨯=⨯+⨯⨯'+e 与00.250m e η=接近，可以。
式(1)右项：2222c d s d 0d 1.968113.8650 1.40300.00265028011584k N 2139.8k NA r f C r f r N ρ'+=⨯⨯+⨯⨯⨯=>=满足要求。
式(2)右项：3333c d sd 0.627165013.8 1.27060.0026502800.919256.32k N >2139.80.250=535k NB r f D g r f ρ'+=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯也满足要求。
（三）截面主筋配置以《公预规》式 （C.0.2—2）判断是否按最小配筋计算： c d0s d 13.80.62710.65 1.96810.25002801.40300.250 1.27060.910.65f B r A e C e Dg rf ηρη-⨯-⨯==⨯<-⨯-⨯⨯'应按最小配筋率配置截面主筋:220.00213002653m m 4g A A πρ==⨯⨯=柱.所以选用12根直径22mm 的钢筋， 提供Ag =45.62cm 2，钢筋中距28mm ；箍筋选用螺旋型钢筋间距为200mm 。
五、墩柱稳定性检算048l i>,由《公预规》第5.3.2条规定，其正截面抗压承载力符合下式规定：()0d cd sds 0.9γN f A f A ϕ''≤+ 式中：d N ——轴向力组合设计值，d 2139.8k N N =；ϕ——轴压构件稳定系数，按《公预规》表5.3.1取用,内插取0.82；A ——构件毛截面面积(cm 2)；S A '——全部纵向钢筋的截面面积(cm 2)。
0d s 32c d s d102139.810091013.812000940280π...γN -.f AA f ϕ⋅⨯⨯-⨯⨯⨯⨯'==≤'所以，墩柱按构造配筋即可，按构造配筋时其稳定性满足规范要求, 箍筋选用直径为8mm 的螺旋筋，螺距8mm 。
六、墩身裂缝验算按《公预规》第6.4.5条规定，圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其最大裂缝宽度可按下式计算：()()ss fk 12s 2s s 3ss 2c u ,k 003004152m m 594228010165M P a οσdW C C ...C ΕρN ηe σ....ρπr f r -⎡⎤⎛⎫=++⎢⎥⎪⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫=-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦式中各符号的意义见前述。
由于s 0s s 0.25 2.8280101006500<24M P aηe ...rσ⨯⨯-=-≤≤依照规范墩身裂缝宽度不必计算。
七、桩基检算双柱式钻孔灌注桩的计算：桩直径1.5m ，用C20的混凝土，f cd =9.2MPa,E h =2.6×104MPa,主筋采用HRB235，f sd =280MPa.。
计算图式参见附图，由于1、2号墩前章已检算，3、4号墩采用桩基础，比较3号与4号桩长，3号墩较4号墩长，为最不利受力墩，仅检算3号墩。
（一） 荷载计算计算桩基时考虑墩柱底以下(24.21-21.6)=2.6m 的冲刷。
灌注桩按“m ”法计算,m =10000kN/m 41、桩顶作用力计算 （1）恒载计算①两跨荷载反力： 1=1741.38 k N N ②横系梁重： 2=42k N N ③盖梁自重反力： 3=304.29 k N N ④每根墩柱重： 4 =99.5 k N N (5)每延米桩自重： m kN 49.26155.142⋅=⨯⨯=πq（2）活载计算①两跨活载反力： 5=603.05+53.86=656.91k N N ②单跨活载反力： 6=483.61+44.44=528.05k N N ③水平力制动力： 745k N N = 作用点在支座中心，距桩顶距离为 10.042 1.53 4.121m 2⨯++=作用于桩顶的外力为：656.91m a x =1741.38+304.29+42+99.5+2515.85k N 2N =m ax 463.010.2522.5 4.12144.440.25312.46k N M =⨯+⨯+⨯=45m a x 22.5k N 2H ==（二）墩柱底以下2.6m 最低冲刷线处作用力计算墩身底最低冲刷线处的作用力，以规范规定：最低冲刷线以上取其段桩身自重，以下部分按桩身的一半取。
