西南交大桥梁基础工程课程设计#桥墩WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】土木工程专业桥梁基础工程课程设计指导书西南交通大学岩土工程系2014年6月指导老师：于志强学号：姓名：李哲目录第1章概述工程概况和设计任务该桥梁系某I级铁路干线上的特大桥（单线），线路位于直线平坡地段。

该地区地震设防烈度为VI度，不考虑地震设防问题。

桥梁及桥墩部分的设计已经完成，桥跨由38孔32m后张法预应力混凝土梁【图号：专桥（01）2051】组成，该梁全长，梁高，跨中腹板厚度，下翼缘梁端宽，上翼缘宽，为分片式T梁，两片梁腹板中心距为，桥梁跨中纵断面示意如图1－1所示。

每孔梁的理论重量为2276 kN，梁上设双侧人行道，其重量与线路上部建筑重量为m。

梁缝10cm，桥墩支承垫石顶面高程，轨底高程，全桥总布置见图1－2。

图1－1 桥梁跨中纵断面示意图图1－2 全桥总布置图图1－3 圆端形桥墩构造图图1－4 空心桥墩构造图图1－5 30号桥墩钻孔柱状图桥墩采用圆端形桥墩【图号：叁桥（2005）4203】和空心桥墩【图号：叁桥（2005）4205】2种，其中1#~6#、33#~37#采用圆端形桥墩，7#~32#采用空心桥墩。

圆端形桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，圆端形桥墩构造图见图1－3。

空心桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，空心桥墩构造图见图1－4。

桥梁支座采用SQMZ型铸钢支座【图号：通桥（2006）8057】，支座铰中心至支承垫石顶面的距离为40cm。

本设计对象为某铁路的特大型桥梁，该桥梁的上部结构和桥墩设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础的设计与检算。

要求同学选择（或由指导教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：（1）综合分析设计资料，对三种常用的桥梁基础类型（明挖基础、桩基础和沉井基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。

（2）对选定的基础方案进行详细设计。

（3）初步确定修筑基础的施工方案。

（4）将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。

设计计算说明书应制作成Word文档。

整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观的要求，图纸应用CAD绘制而且应表达正确、布局合理和尺寸齐全。

说明书用A4纸张打印，图纸用A3纸张打印，说明书和和图纸一起装订成册，交指导老师评阅。

我需要完成的是30号桥墩的基础设计任务，30号桥墩的位置和钻孔柱状图如图1－５所示。

工程地质和水文地质资料本段线路通过构造剥蚀低中山区、河谷阶地、河流峡谷区等地貌单元，大部分穿行山前缓坡，地形起伏大，海拔在1000~1500m，地形起伏大，相对高差100~200m，山顶覆盖新黄土或风积砂，沟谷发育。

根据岩土工程勘察报告，大桥地层自上而下依次为新黄土、白垩系泥岩夹砂岩，河谷处主要为冲积砂及砾石土，各桥位的地层分布详见钻孔柱状图（图1－5~图1－12）。

各地层的主要物理、力学参数见表1－1。

场地勘察未发现滑坡、岩溶、断层、破碎带等不良地质现象。

表1－1 地层的主要物理、力学参数注：①W4泥岩为全风化泥岩，相关的参数按照黏性土取值，W3泥岩和W3砂岩为强风化泥岩和强风化砂岩，相关的参数按照碎石土取值，W2泥岩和W2砂岩为微风化泥岩和微风化砂岩。

②新黄土不需要考虑湿陷性。

本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，局部地段有泉水出露。

按其赋存条件可分基岩裂隙水、第四系孔隙潜水。

地下水主要靠大气降水补给，局部受地表水补给。

其排泄路径主要为蒸发。

地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。

地表河流为常年流水，设计频率水位，设计流速s，常水位，流速s，一般冲刷线，局部冲刷线。

该桥所在地区的基本风压为800Pa。

设计依据设计依据除本指导书外，还包括相关的规范、设计手册及参考书。

例如：（1）铁路桥涵地基和基础设计规范（）（2）铁路桥涵设计基本规范（）（3）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（）（4）铁道第三勘察设计院编．铁路工程设计技术手册－桥涵地基和基础（5）西南交通大学岩土工程系编．桥梁基础工程第2章方案设计（或初步设计）地基持力层的选择地基持力层选择W2泥岩层。

设计承台为长9m ，宽7m ，高的长方体，承台顶面标高。

荷载计算（1）由桥跨传来的恒载压力等跨梁的桥墩，桥跨通过桥墩传至基底的恒载压力N 1为单孔梁重及左右孔、梁跨中间的梁上线路设备，人行道的重量，即3436.85kN 0.1)(32.635.52276N 1=+⨯+=（2）顶帽重量顶帽体积 32 1.4m 0.35212V =⨯⨯⨯=顶帽重量 35kN 1.425V γN 2钢筋混凝土2=⨯==（3）墩身重量墩身的高度 36.22m 0.351141.551178.12h =--=墩身重量分3部分计算，分别是上下两实台柱体和中间的环状实体。

墩身重量 N 12957.924k 563.38823V γN 3混凝土3=⨯==（4）承台重量承台体积：34m 5.5712.579V =⨯⨯=承台重量：3937.5kN 5.57125V γN 44=⨯==钢筋混凝土（5）承台上土重量因为设计承台顶面与地面相平，故可不计承台上土的重量，即05=N（6）作用在承台底上的恒载（1）列车竖向静活载图2-1四种加载方式①单孔重载根据∑M=0.可得支点反力R 1为作用在承台底的竖向活载为令承台底横桥方向中心轴为x-x 轴顺桥方向中心轴为y-y 轴,则R 1对承台底 x-x 轴的力矩M 活1为②单孔轻载支点反力R 2为作用在承台底的竖向活载为R 2对承台底x-x 轴的力矩M 活2为③双孔重载根据G 1/L 1= G 2/L 2确定最不利荷载位置x ，本桥梁为等跨梁，故G 1= G 2， G 1和G 2分别为左右两跨上活载重量，()92x 3386.2x 7.532.35925220G 1-=--⨯+⨯=()[]()[]{}12x2677.18x 7.532.353032.780x 7.532.353092G 2+=----⨯+---⨯= 由G 1= G 2解得x=。

则支点反力R 3、 R 4为作用在承台底的竖向活载为R 3、R 4对承台底x-x 轴的力矩M 活3为④双孔空车荷载支点反力163.5kN 1032.721R R 65=⨯⨯== 作用在承台底的竖向活载为327kN 2163.5R R N 65活4=⨯=+=R 3、R 4对承台底x-x 轴的力矩0M 活4= （2）离心力因该桥为直线桥所以离心力为0。

（3）横向摇摆力横向摇摆力取为100KN ，作为一个集中荷载取最不利位置，一水平方向垂 直线路中心线作用于钢轨顶面。

（4）活载土压力因桥墩两侧没有土体，所以活载土压力为0。

附加力计算（1）制动力（或牵引力）①单孔重载与单孔轻载的制动力（或牵引力）因单孔重载与单孔轻载作用在梁上的竖向静活载相同，故其制动力（或牵 引力）也相等，为H 1对承台底x-x 轴的力矩M H1为②双孔重载的制动力（或牵引力）左孔梁为固定支座传递的制动力（或牵引力）右孔梁为滑动支座传递的制动力（或牵引力）传到桥墩的制动力（或牵引力）故双孔重载采用的制动力（或牵引力）为H 2对承台底x-x 轴的力矩M H2为M H2=425.34921KN ·M（2）纵向风力①风荷载强度其中K 1根据长边迎风的圆端形截面l/b ＞由课本表2-8查得为；K 2根据轨顶离地面的高度内插得K 2=；K 3根据桥址所处地形为构造剥蚀地中山区，河谷阶地、河流峡谷区取为K 3=。

②顶帽风力H 3-1对承台底x-x 轴的力矩M H3-1为注：顶帽风力的合力作用点近似取为据承台底以上18cm 处。

③墩身风力H 3-2对承台底x-x 轴的力矩M H3-2为④纵向风力在承台底产生的荷载（3）流水压力因该桥墩不处于水流中所以流水压力为0（1）单桩轴向承载力检算最不利荷载组合为纵向主＋附，双孔重载。

（2）墩台顶的水平位移检算最不利荷载组合为纵向主＋附，单孔重载。

（3）桩身截面配筋计算最不利荷载组合为纵向主＋附，单孔重载。

（4）群桩基础的承载力检算最不利荷载组合为纵向主＋附，双孔重载。

因为该设计墩台不处于水流中，故常水位和设计水位的组合一样。

单孔重载：22263.69kN 1896.4227.03672N N N 1活恒=+=+=双孔重载：23340.77kN 2973.5020367.27N N N 3活恒=+=+=基础类型的比选根据荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、施工难易程度以及施工条件等中，持力层初步设定在W 2泥岩层。

本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。

30#桥墩所处位置无流水，施工较容易，上部荷载较大。

并结合自己所掌握的知识选择了低承台桩基。

基础尺寸的拟定承台底面的标高为－=。

因为打入桩适用于稍松至中密的沙类土、粉土和流塑、软塑的黏性土；震动下沉桩适用于沙类土、粉土、黏性土和碎石类土；桩尖爆扩桩可用于硬塑黏性土以及中密、密实的沙类土和粉土；钻孔灌注桩可用于各类土层、岩层；挖孔灌注桩可用于无地下水或少量地下水的土层。

根据地质条件和各种类型桩基础具有的不同特点，综合分析后选用钻孔灌注桩。

桩端持力层W 2泥岩为微风化泥岩，再初步结合桩的埋置深度这里选用柱桩拟定桩长和桩径钻孔灌注桩的设计桩径（即钻头直径）一般采用，，,不宜小于米；初步选择桩径为。

初步选择桩端持力层在W 2泥岩层内，取柱桩,则该桩在新黄土层中深度为,在W 4泥岩层中深度为,在W 3泥岩中深度为，在W 2泥岩层中深度为。

估算桩数，拟定布桩形式取成孔桩径d=所以U=π m A 2225.1⎪⎭⎫ ⎝⎛=π; 取C 1=，C 2=。

作用于承台底面的最大竖向荷载(双孔重载)估算所需桩数[] 6.041.154655.8424444.76P N μn =⨯== 故初取n=8根 由《铁路桥涵地基和基础设计规范》：钻孔灌注桩的中心距不应小于2倍成孔桩径，各类桩的承台板边缘至最外一排桩的净距当桩径d ≧1m 时，不得小于，且不得小于。

对于钻孔灌注桩，d 为设计桩径。

根据上述原则做出桩和承台的平面布置图如下图(单位:m):本设计采用梅花式：桩和承台的平面布置图第3章 技术设计桩基础的平面分析b 0、m 、α的确定（1）查规范：求计算宽度b 0=（d+1）=×+1)=（2）地基系数Cy 的比例系数m桩侧有多层土，应将地面或局部冲刷线以下主要影响深度h m 内各层土换算 成一个m 值。