基础工程课程设计任务书1. 课程设计教学条件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与检算。
要求同学选择（或由任课教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作。
2. 课程设计任务2.1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25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。
该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。
桩的设计直径d（即钻头直径，精确至0.1m）自选，桩底沉渣厚度控制为t=(0.2~0.4)d。
在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m。
2.2 工程地质和水文地质地质资料：标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重γ =18.5kN/m3,土粒比重G s=2.70，天然含水量w=21%，液限w L=22.7%，塑限w p=16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重γ =19.5kN/m3，土粒比重G s=2.70，天然含水量w=17.8%，液限w L=22.7%，塑限w p=16.3%。
2.3 设计荷载（1）一跨上部结构自重G1=2000×(L/20)1.2 kN（取整），其中L为跨径；（2）盖梁自重G2=350kN；（3）局部冲刷线以上桩重应分别考虑最低水位及常水位；汽车荷载应考虑最不利荷载组合（双孔和单孔布载）；人群荷载尚应考虑最不利情况；荷载布载长度为梁长（L-0.1）m。
（4）设计汽车荷载为公路—Ⅱ级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m，单。
)=5kN；图22.4 材料桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量E h=2.85×104MPa，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。
2.5 具体任务要求如下：（1）确定桩的长度，进行单桩承载力验算。
具体计算时按如下不同标准跨径分组进行，同组人员的设计桩径、桩长不得全部相同。
（2和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度；（3）计算主筋长度，螺旋钢筋长度，钢筋总用量；（4）初步决定修筑基础的施工方案（5）绘出桩的钢筋布置图。
将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。
3. 课程设计报告书主要内容课程设计计算说明书通常应包含下述内容：（1）工程概况和设计任务。
包括：工程名称，场地位置，上部结构的类型、尺寸，本人承担的课程设计任务；（2）地质勘察资料；（3）设计荷载；（4）方案设计。
包括：基础选型，尺寸拟定，地基持力层的选取。
需要阐明自己的思路和考虑的因素并列出必要的说明；（5）技术设计的过程。
包括：计算项目，计算过程和计算结果，方案调整的理由和结果。
需要阐明参数选取的理由、考虑的因素并列出必要的说明；（6）由设计结果形成的施工图，该图用CAD制作完成；（7）施工方案（初步）。
包括：基础施工方式，主要施工机具。
4. 课程设计要求（1）学生按时到课程设计指定地点签到，遵守课程设计纪律。
（2）学生独立完成课程设计任务。
指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。
（3）学生按时提交课程设计成果和打印的课程设计报告书。
基础工程课程设计报告书一 设计资料 1 地质资料标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重γ =18.5kN/m 3,土粒比重G s =2.70，天然含水量w =21%，液限w L =22.7%，塑限w p =16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重γ =19.5kN/m 3，土粒比重G s =2.70，天然含水量w =17.8%，液限w L =22.7%，塑限w p =16.3%。
常水位标高为44.50m ，一般冲刷线标高为39.50m ，最大冲刷线标高为35.50m2 桩、墩尺寸与材料该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。
桩的设计直径d =1.2m ，桩底沉渣厚度控制为t =0.3d 。
在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m 。
桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量E h =2.85×104MPa ，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。
3 荷载情况桥墩为单排双柱式，桥面宽7米，两边各0.5米人行道，上部为25-0.1=24.9m预应力钢筋混凝土梁（1）一跨上部结构自重G 1=2000×(L /20)1.2 =2602kN ，两跨自重反力kN G N 1301211==（2）盖梁自重反力kN G N 175222==；系梁自重反力kN N 125.28225.563== （3）两跨活载反力为758kN ，一跨活载反力为669kN ，所引起的弯矩M=200.7kN 。
常水位以上桩身自重kN N 6.1354=（4）设计汽车荷载为公路—Ⅱ级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m ，单孔活载时纵向偏心距为b=0.30m ，并应考虑冲击力。
行人荷载为3.5kPa 。
（5）单桩所受水平力如图所示。
其中：H T （制动力）=4.5kN ；W 1(风力)=5kN ；W 2(风力)=8kN图2（6）桩（直径1.5m ）自重每延米kN q 96.161542.12=⨯⨯=π(7)拟定桩基础采用旋转钻孔灌注桩基础,为摩擦桩。
二 计算1、桩的周长计算根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式初步反算桩的长度，设该桩埋入最大冲刷线以下深度为h ，一般冲刷线以下深度为h 3，则：N h =[P]=21U ∑i i l τ +λm 0 A{[σ0]+K 2γ2(h 3-3)} 当两跨活载时：()hhN h 48.84.255096.162196.165.355.447586.135125.281751301+=⨯⨯+⨯-+++++= 计算[P]时取以下数据：桩的设计桩径为1.2m ，成孔直径为1.3m 桩周长m U 08.43.1=⨯=π,2213.142.1m A =⨯=π，7.0=λ，8.00=mm l 5.15205.351=-=501=τ，()m h l 5.152-=，702=τ，)(/91025.195.182扣除浮力m kN =-+=γ。
734.0613.0227.0613.021.0w -w w -w I pL p L1=--==234.0163.0227.0163.0178.02=--=--=w w w w I L ()73.011101=-+=P P w G e w S ；()598.011202=-+=PP w G e wS桩底为硬塑性亚粘土 73.0010==e e 查表得5.22=k[]kPa 4200=σ[]()[]()[]hh h P 48.84.2550338.4098.1423095.242013.18.07.0705.15505.1508.421+=-=-⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯-+⨯⨯⨯=解得：h=22.03m取整h=22.5m 桩底标高为13m 在20m 以下满足低级二层土要求 即[]kN N P h 4.27485.2248.84.2550662.2803338.4095.228.142=⨯+=≥=-⨯=桩的轴向承载力满足。
2、桩的内力计算（1）确定桩的计算宽度()()m d K b 98.112.19.011=+⨯=+⨯= （2）计算桩—土变形系数19436192.1049087.01085.267.067.047=⨯⨯⨯⨯==I E EI h43.0194361998.115000551=⨯==EI mb α 其中m=15000 桩的换算深度 m h h 5.268.95.2243.0≥=⨯==α 所以按弹性桩计算（一） （3）计算墩柱顶外力i P 、i Q 、i M 及最大冲刷线处桩身弯矩0M ，水平力0Q ，及轴向力0P墩帽顶的外力（按一跨活载计算）()kNM kNQ kN N N P i i i 1.292905.1457.145.47.2005.955.41970669130161=-⨯+⨯+==+==+=+=换算到最大冲刷线处()[]()()()kNM kNQ kN P 34.53295.355.44805.145.355.44543.18.95.47.2005.17855.4365.24615.355.4496.166.135125.281751970000=+-⨯++-⨯+++⨯+==++==-⨯++++=（4）桩身最大弯矩位置及最大弯矩计算 由0=z Q 得：08.135.1734.53243.00=⨯==Q M C Q α由68.908.13==h C Q 及查表得343.0max =M z 故8.043.0343.0m ax ==z 由343.0max =M z 及68.9=h 查表得008.1=M Km kN M K M M ⋅=⨯==56.53634.532008.10m ax（5）桩的最大冲刷线以下各截面的横向土抗力计算 x x zx B z b M A z b Q 121αασ+=无量纲系数m m x x B A B A 查表得¦(6)桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移和转角计算mmmm m B EIM A EI Q x X x 67.20027.062.1194361943.034.53244.2194361943.05.17232300≤==⨯⨯+⨯⨯=+=αα 符合规范要求radB EI M A EI Q 0019.0)75.1(194361943.034.532)62.1(194361943.05.172200-=-⨯⨯+-⨯⨯=+=ϕϕααϕ 该桩不是变截面，则n=1墩顶纵桥向水平位移的计算：m l 8.135.353.490=-=，m l 7.520=，m h 95.355.442=-=，m h 69.322=查表得 832.27,237.13811==ϕA A x()n n h A A x x -+=13321'1；()n n h A A B x -+==12221'1'1ϕϕ解得：832.27,237.138'1'1==x x B A故mmm MB A EI x x x 6.210216.0832.2756.536237.13843.00019.0194361943.0112'1'121==⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=αϕα水平位移容许值[△]mm cm L 255.2255.05.0==⨯==＞21.6mm墩顶位移符合要求。