辽宁工业大学《基础工程》课程设计任务书开课单位：土木建筑工程学院2013年11月《基础工程》课程设计任务书一、课程设计的目的与要求1．教学目的《基础工程》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和新版《公路桥涵设计通用规范》及《公路桥涵地基与基础设计规范》条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用《土力学》及《基础工程》知识的能力。
课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉桩基础的设计和计算的基本原理和方法，具备设计普通桥梁桩基础的基本技能；能够根据不同的情况，合理选择桩型、桩长，熟练的进行桩基础的设计计算，并学会利用各种设计资料。
2．教学要求本设计对象为某公路桥梁，该桥梁的上部结构设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础与地基的设计计算，要求同学按给定的条件完成相关的设计和计算工作。
基本要求如下：1、时间要求：一般为两周；2、任务要求：在教师的指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。
3、知识和能力要求：在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分析和解决工程实际问题，使理论深化，专业技能得到进一步延伸。
通过课程设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集和整理，能正确运用工具书，掌握桩基础设计程序，方法和技术规范，提高工程设计计算，理论分析，技术文件编写的能力。
二、设计资料1.工程概况：某公路桥梁设计采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如图1所示。
该桥梁上部结构为n米钢筋混凝土装配式T梁桥，桥面宽7米，两边各0.5米人行道。
该桥墩采用钻孔灌注桩基础，为摩擦桩，桩的设计直径d及桩身材料如表1所示，桩底沉渣厚度控制为t=(0.2~0.6)d。
表1直径（m）材料跨径L（m）基桩根数墩柱桩身混凝土钢筋①22① 1.30 1.40a C30 A HRB335 ②28 2② 1.40 1.50③ 1.50 1.60b C25 B HRB400 ③32 3④ 1.60 1.702地质与水文资料：河面常水位标高为44.50m，地面（河床）标高40.30m，一般冲刷线标高39.50m，最大冲刷线标高为35.50m，承台顶面标高也为40.30m，墩顶标高：49.90m。
一般冲刷线以下的地质情况如表2：表2土层层厚土层描述天然重度比例系数m推荐容许承载力〔fa0〕极限摩阻力 ①③淤泥质土3.6 m 3m 软塑16 kN/m36000kN/m445 kpa 25 kpa粘土 2.8m 3.1m 灰黄色，硬塑17 kN/m315000kN/m4220 kpa 60 kpa3.荷载情况（1）竖向力两跨上部结构自重反力()()kN L N 1.21201200⨯=（取整），其中L 为跨径；（见表1）盖梁自重反力()kN N1802=； 系梁自重反力()kN N503=一根墩柱自重:局部冲刷线以上一根桩自重每延米)(1542kN d q ⨯⨯=π（已扣除浮力），其中d 为桩直径局部冲刷线以下一根桩自重每延米)(2.342kN d q ⨯⨯='π（已扣除浮力）（2）水平力及弯矩设计汽车荷载为公路-Ⅱ级；（具体数值见表3）表35N ：两跨汽车荷载反力（已计入冲击系数的影响）；6N ：一跨汽车荷载反力（已计入冲击系数的影响）；车辆荷载反力已按偏心受压原理考虑横向分布的分配影响。
7N 两跨人群荷载反力；8N 一跨人群荷载反力1M :6N 在顺桥向引起的弯矩；2M :8N 在顺桥向引起的弯矩（3）制动力()kN H35.00=，对局部冲刷线力臂m 14.70（已按墩台及支座刚度进行分配）；纵向风力：盖梁部分()kN W4.001=，对局部冲刷线力臂m 14.05；墩身部分()kN W033.2=：对局部冲刷线力臂m 9.00三、设计内容1）根据给定的桥梁上部结构资料和相应的地质、水文条件，设计合理的桩基础的尺寸。
A 根据给定的计算结果，确定单桩桩顶的外力。
B 根据地质条件，确定合理桩长，进行桩的内力计算和配筋设计；C 承台设计及验算 2）结构验算包括桩的应力验算、位移验算。
四、设计要求1）编写设计说明书。
设计说明书包括设计资料、各部尺寸及确定依据、各部内力计算和配筋设计，以及各部位的标高。
设计说明书要求用计算机完成，并上打印件（A4纸） 2）用计算机绘制结构构造图。
结构构造图包括桩和承台的钢筋布置，要求用计算机完成完整的施工图。
五 图纸要求1、设计计算书，项目齐全，步骤正确，计算无误。
2、施工图用A4纸绘制，绘图比例自定。
图面安排合理，整洁。
六、课程设计的学时分配七、评分标准1.平时表现：10分2.图纸：40分3.计算书：40分4.答辩：10分八.参考资料1、刘辉.赵晖.基础工程.北京：人民交通出版社，20082、王晓谋.基础工程.北京：人民交通出版社，20103、朱浮声.地基基础设计与计算.北京：人民交通出版社，20054、中华人民共和国行业标准. JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范. 北京：人民交通出版社，20075、中华人民共和国行业标准. JTG D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范. 北京：人民交通出版社，2007辽宁工业大学《基础工程》课程设计指导书开课单位：土木建筑工程学院2013年11月桥梁单排桩基础设计指导书一、桩长的计算根据地质条件及竖向力，确定合理桩长二、基桩内力计算1、确定桩的计算宽度b 1 2计算桩的变形系数3、计算桩顶外力P 0、Q 0、M 0：4、计算局部冲刷以下深度Z 处桩身截面弯距5、计算局部冲刷以下深度Z 处土的横向抗力6、计算桩在地面处水平位移与转角三、配筋计算1、纵向钢筋面积：按含筋率0.2%配置2、计算偏心距增大系数)(01d b K K K b f 或⋅⋅⋅=α51EImb =αZ M mm Z B M A Q M 00+=αxx cZ B Z b M A Z b Q p 121αα+=0x 0ϕx xB EI a M A EI a Q x 20300+=φφϕB EIa M A EI a Q 0300+=cZ p3、计算截面实际偏心距4、求轴向力偏心距并试算列表 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-20045、截面承载力复核6、裂缝宽度验算四、承台的设计计算1 桩顶处的局部受压验算2 桩对承台的冲剪验算0e η0e maxmax0N M e ηη=r f C C Af f g D Bf e sdcd sdcd •'+'+=ρρ0sdu f r C Ar N '+=2ρsdCd u f gr D Ar f Br M '+=33ρ32-0,65.1-)0.1-80.2(42.592ρηπσ•⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=r e f r N s k cu s ssmjac R A Pj γβ≤0j mj m jp t u Rγ≥3 承台抗弯及抗剪强度验算五、参考资料1、刘辉.赵晖.基础工程.北京：人民交通出版社，20082、王晓谋.基础工程.北京：人民交通出版社，20103、中华人民共和国行业标准JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》北京：人民交通出版社，20044、中华人民共和国行业标准. JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范. 北京：人民交通出版社，20075、中华人民共和国行业标准. JTG D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范. 北京：人民交通出版社，2007⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫==∑∑=-=-2111m i i i B B m i i i A A P S M P S M辽宁工业大学《基础工程》课程设计计算书开课单位：土木建筑工程学院2013年11月课程设计计算书一、荷载计算()()()()1.21.21120012120022202110N L KN KN =⨯=⨯=()()224 1.549.940.325424.11544d N h KN ππγ⨯=⨯⨯=⨯-⨯=()221.5151526.50744d q KN ππ⨯=⨯=⨯=()221.53.2 3.2 5.65544d q KN ππ⨯'=⨯=⨯=二、桩长计算用《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）确定单桩轴向受压承载力容许值经验公式初步反算桩长，该桩埋入局部冲刷线以下深度为h ，一般冲刷线以下深度为3h ，则[][][])3( 2122001-++==∑=h k f m A l q u R N a p ni i ik a h γλ式中：hN ——单桩受到的全部竖直荷载（KN ）根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）第1.0.8条，地基进行竖向承载力验算时，传至基底的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用，且可变作用的频遇值系数均取1.0.当两跨活载时，桩底所承受的竖向荷载最大，则()()12340571.0 1.0 1.04241.95 5.65h N N N N N l q hq N N h KN '=⨯++++++⨯+⨯=+计算[]a R 时取以下数据：桩的设计桩径1.50m ，桩周长()1.5 4.71u m π=⨯=，()221.5 1.774p A m π⨯==，7.0=λ， m0=0.8，52=k ，[]KPa f a 4300=，328.235kN m γ=，95k q KN=，所以得[]()(){}14.7125 2.560 3.9 3.5900.8 3.2 3.5 1.770.80.743058.2350.832264.538283.564241.95 5.65a h R h h N h=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯---+⨯⨯⨯+⨯⨯--⎡⎤⎣⎦=-==+()17.5h m = 现取()18h m =，桩底高程为20.5m ，桩总长为24m由上式计算可知()18h m =，时，[]()()4478.1244343.651a h R kN N kN =>=桩的轴向受压承载力符合要求。
三、桩的内力计算(1)确定桩的计算宽度b1()()()1110.9 1.71 2.43f b kk d m =+=⨯⨯+=(2)计算桩的变形系数α()10.351m α-===其中()440.049087 1.50.41,0.8c I m EI E I=⨯==桩的换算深度0.35118 6.318 2.5h h α==⨯=>所以按弹性桩计算。
（3）计算墩柱顶外力,,i i iP Q M 及局部冲刷线处桩上外力000,,P Q M墩柱顶的外力计算按一跨活载计算。