1、 目錄：一、設(shè)計(jì)資料4二、擬定剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸42.1確定基礎(chǔ)埋置深度2.2基礎(chǔ)的尺寸擬定三、橋墩荷載計(jì)算53.1上部構(gòu)造恒載反力、橋墩、墩帽自重及浮力等。3.2汽車和人群荷載計(jì)算3.3汽車制動(dòng)力：3.4風(fēng)荷載計(jì)算 四、地基壓應(yīng)力計(jì)算9五、持力層承載力驗(yàn)算105.1基底應(yīng)力計(jì)5.2持力層承載力驗(yàn)算5.3下臥層承載力驗(yàn)算六、基底偏心距驗(yàn)算106.1恒載作用時(shí)6.2由合力偏心距七、基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算117.1傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算7.2.滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算八、沉降計(jì)算11九、參考文獻(xiàn)12一、設(shè)計(jì)資料1. 某一級(jí)公路橋梁，上部結(jié)構(gòu)為35 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁(計(jì)算跨徑l=33.98 m)，橋面寬度為凈10(三車

2、道)+2×1.5 m，弧形滑動(dòng)支座，摩擦系數(shù)=0.2。2. 設(shè)計(jì)荷載：公路-級(jí)，人群荷載3. 5 kN/m2。3. 橋址處河流最高水位為116.66 m，最低水位為112.8 m，通航水位為115.33 m。4. 橫向基本風(fēng)壓W0=0.83 kN/m2。5. 材料：墩帽混凝土30#，容重=25 kN/m3；墩身混凝土20#，容重=24 kN/m3。6. 每跨上部結(jié)構(gòu)自重6000 kN(中心荷載)。7. 地基情況及土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，見(jiàn)表1。表1 地基土層分布及計(jì)算指標(biāo)名 稱厚度/m容重/kN/m3孔隙比含水量/%液限/%塑限/%壓縮模量/MPa黏 土6.020.20.65122.0

3、34.316.116.5亞黏土3.018.30.97833.136.019.87.5強(qiáng)風(fēng)化巖6.022.5358. 沖刷線：最大沖刷線和一般沖刷線就是現(xiàn)有的地面線，標(biāo)高為112.00 m。9. 橋墩形式和尺寸示意圖，見(jiàn)圖1。二、擬定剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸2.1確定基礎(chǔ)埋置深度由上部結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)荷載資料知道，本橋是重力式橋墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)，并且為公路級(jí)，從地質(zhì)條件看最大沖刷線和一般沖刷線就是現(xiàn)有的地面線，標(biāo)高為112.00 m。再由(如表2：)初步擬定基礎(chǔ)底面在最大沖刷線以下1.8 m處，標(biāo)高為112.00-1.8=110.20m，基礎(chǔ)埋深為1.8m橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)基底最小埋置深度(m) 表2 總沖刷深度橋梁

4、類別05101520大中小橋(不鋪砌)1.52.02.53.03.5特大橋2.02.53.03.54.02.2基礎(chǔ)的尺寸擬定由規(guī)范知“水中基礎(chǔ)頂面不宜高于最低水位，并在一般情況下大、中橋墩、臺(tái)基礎(chǔ)厚度在12m左右”?，F(xiàn)初定基礎(chǔ)材料為C20混凝土澆筑基礎(chǔ)，厚度為1.5m，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為110.2+1.5=111.7m，則墩身高為120.8-1.2-111.7=7.9m，由墩身坡度值10:1的，墩底截面長(zhǎng)為15.28m，寬為3.48m。基礎(chǔ)分兩層，臺(tái)階寬30cm，故臺(tái)階擴(kuò)展角，小于剛性角容許值= ,符合剛性角的要求。則基礎(chǔ)底面尺寸為：a=15.28+4×0.3=16.48m b=3.48

5、+4×0.3=4.68m擬定尺寸圖（二）三、橋墩荷載計(jì)算3.1上部構(gòu)造恒載反力、橋墩、墩帽自重及浮力等。(1)計(jì)算值列表3恒載計(jì)算表 表(3)部位計(jì)算式豎直力P(kN)對(duì)基底中心軸偏心距e(m)彎矩M(kN.m)備注橋帽(×1.052+11.8×2.1) ×1.2×25847.3100彎矩正負(fù)值規(guī)定如下：順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)橋身 ×(1.9+3.7)×7.9×11.8+ (0.79+0. 95) 2×(7.9+9.5)×0.952×9.5×247372.9000臺(tái)基(16.

6、7×4.9×0.75+16.1×4.3×0.75)×242719.0800左跨上部構(gòu)造6000/230000.51-1530右跨上部構(gòu)造6000/230000.511530P=16939.29kN,M=1530kN.m(2)浮力重力式橋墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)在水中的水位線圖（三）最低低水位浮力：F1=【×(1.9+1.9+0.76×2)×7.6×11.8+(0.76+0.95) 2×(7.6+9.5)×0.952×9.5×(1.9+1.9+0.68×2)×

7、;6.8×11.8+(0.68+0.95) 2×(6.8+9.5)×0.952×9.5】×10=385.4kN最高水位浮力：F1=【×(1.9+1.9+0.76×2)×7.6×11.8+(0.76+0.95) 2×(7.6+9.5)×0.952×9.5×(1.9+1.9+0.294×2)×2.94×11.8+(0.294+0.95) 2×(2.94+9.5)×0.952×9.5】×10=1946.

8、37kN(3)上覆土重3.2汽車和人群荷載計(jì)算對(duì)于橋墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，汽車荷載采用車道荷載，車道荷載包括均部和集中荷載兩部分組成。對(duì)于公路-級(jí)汽車荷載，集中荷載與計(jì)算跨徑有關(guān)，計(jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)，= 180kN；橋涵計(jì)算跨徑等于或大于50m 時(shí)，=360kN，橋涵計(jì)算跨徑大于5m小于50m 時(shí)值采用直線內(nèi)插求得。本算例中，=295.92kN由于本橋梁是(三)車道，所以查表橫向折減系數(shù) 表(4) 橫向布置設(shè)計(jì)車道數(shù)(條)2345678橫向折減系數(shù)1.000.780.670.600.550.520.5支座反力按以下兩種情況考慮：(1)雙孔汽車荷載+雙孔兩側(cè)行人荷載雙孔汽車荷載+雙孔兩側(cè)行人荷載圖

9、（四）則支座反力為：人群荷載引起的支座反力為和 對(duì)基底形心軸的彎矩為：MR1 = MR1=948.63×0.51=483.8kN.mMR2= MR2=157.5×0.51=80.3 kN.m(2)單孔汽車荷載20+單孔兩側(cè)行人荷載單孔汽車荷載20+單孔兩側(cè)行人荷載圖（五）則支座反力為： 人群荷載引起的支座反力為和 對(duì)基底形心軸的彎矩為：MR1 =948.63×0.51=483.8kN.m MR1=0MR2=157.5×0.51=80.3 kN.m MR2=03.3汽車制動(dòng)力：由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力按車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公

10、路-I級(jí)汽車制動(dòng)力不小于165kN。H1=（10.5×35+295.92）×10%=66.34kN < 165kN，則H1取為165kN。因此簡(jiǎn)支梁板式支座的汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力為：H=0.5H1=0.5×165=82.5kN3.4風(fēng)荷載計(jì)算橫橋向風(fēng)荷載假定水平地垂直作用于橋梁各部分迎風(fēng)面積的形心上，則：地形、地理?xiàng)l件系數(shù)k3 表(5)地表分類k2 表(6)風(fēng)速高度變化修正系數(shù) 表(7)由規(guī)范得公式風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fwh=k0k1k3WdAwh；Wd=Vd²/2g；W0=V10²/2g；Vd=k2k5V10；因此Fwh= k0k1k3（k2k

11、5）²W0Awh；查規(guī)范可知，k0=0.9、k1=0.5、k3=1.0、k5=1.38、k2=1.0；計(jì)算簡(jiǎn)圖看圖荷載作用示意圖（六）墩帽Fwh=0.9×0.5×1.0×（1.0×1.38）²×0.83×（2.1×1.2）=1.79kN。 按最高水位計(jì)算；墩身Fwh=0.9×0.5×1.0×（1.0×1.38）²×0.83×（1.9+2.49）×2.94/2=4.59kN 按最低水位計(jì)算；墩身Fwh= 0.9×0.5

12、×1.0×（1.0×1.38）²×0.83×（1.9+3.26）×6.8/2=12.48kN四、地基壓應(yīng)力計(jì)算荷載組合I：恒載（最低水位）+雙孔汽車荷載+雙孔兩側(cè)行人荷載+風(fēng)力+制動(dòng)力；荷載組合：恒載（最高水位）+單孔汽車荷載20+單孔兩側(cè)行人荷載+風(fēng)力+制動(dòng)力；荷載組合：恒載（最高水位）+風(fēng)力；荷載組合：恒載（最低水位）+雙孔汽車荷載+雙孔兩側(cè)行人荷載；計(jì)算見(jiàn)表(11)表各種荷載組合下作用于基礎(chǔ)底面形心處得H、N和M值不同荷載組合下作用于基底形心處得力 表(8)組合水平力H(kN)豎直力N(kN)彎矩M(kN·m

13、)I825+1.79+12.48=96.7716939.29+(948.63+157.5)×2+336.35385.4=19102.51.79×7.1+12.48×3.7+82.5×6.5=595.1482.5+1.79+4.59=88.8816939.29+948.63+157.5+336.351946.37=16435.41.79×7.1+4.59×1.54+82.5×6.5+483.8+80.3=1120.131.79+4.59=6.3816939.29+336.351946.37=15329.271.79×

14、7.1+4.59×1.54=19.78016939.29+(948.63+157.5)×2+336.35385.4=19102.50五、持力層承載力驗(yàn)算5.1基底應(yīng)力計(jì) 5.2持力層承載力驗(yàn)算持力層為一般黏性土，按公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）；當(dāng)e=0.651，IL=0.32時(shí)，查表得fa0=379.7kPa,因埋置深度為1.8地基承載力不予修正，則f0= fa0=379.7kPa > Pmax=257.57kPa,滿足要求5.3下臥層承載力驗(yàn)算下臥層為亞黏土，e=0.978，IL=0.82時(shí)，查表得fa0=159.8kPa <持力層f

15、a0=379.7kPa,故必須予以驗(yàn)算。基底至亞黏土層頂面處的距離z為；z=6-1.8=4.2m，當(dāng)a/b=16.48/4.68=3.52，z/b=4.2/4.68=0.9，由公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）查得附加應(yīng)力系數(shù)=0.583。計(jì)算下臥層頂面處的壓應(yīng)力h+z，當(dāng)z/b <1，基底壓應(yīng)力取離最大壓應(yīng)力距離b/3=1.56m處的壓應(yīng)力，P=251kPa，則Ph+z=10.2×（1.8+4.2）+0.583×（251-10.2×2）=195.64kPa而下臥層頂面處的承載力容許值可按課本公式（2-16）計(jì)算，其中K1=0，而IL=0

16、.82>0.5，故K2=1.5，則P h+z=159.8+1.5×10.2×（1.8+4.2-3）=205.7kPa > Ph+z=195.64kPa，滿足要求。六、基底偏心距驗(yàn)算6.1恒載作用時(shí)e0=0，=b=0.78 e0<0.1，滿足要求。6.2由合力偏心距對(duì)照表（8）中所列荷載組合情況，按荷載組合計(jì)算e0=0.07< 滿足要求七、基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算7.1傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算按荷載組合：恒載(最高水位)+風(fēng)力驗(yàn)算；則要滿足墩臺(tái)基礎(chǔ)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)k0 1.5；s=2.34me0=0+1.79×7.1+4.59×1.54 /15329.

17、27=0.0013k0=s/e0=2.34/0.0013=1800>1.5 滿足要求。7.2.滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算因基底處地基土為硬塑黏土，查表得=0.25按荷載組合：恒載(最高水位)+風(fēng)力驗(yàn)算；則要滿足墩臺(tái)基礎(chǔ)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)k0 1.3；Kc=(0.25×15329.27+1.79+4.59)/(1.79+4.59)=601.7>1.3滿足要求。八、沉降計(jì)算由于持力層以下的土層為亞黏土為軟弱下臥層，按其壓縮系數(shù)為中壓縮性土，對(duì)基礎(chǔ)沉降影響較大，故應(yīng)計(jì)算基礎(chǔ)沉降。計(jì)算圖列如圖五； 確定地基變形的計(jì)算深度；Zn=b（2.5-0.4lnb）=4.68×（2.5-0.4&

18、#215;ln4.68）=8.8m 確定分層厚度；第一層從基礎(chǔ)底部向下4.2m；第二層從第一層底部向下3m；第三層從第二層底部向下1.6m； 確定各層土的壓縮模量；（單位MPa）第一層 Es1=16.5第二層 Es2=7.5第三層 Es3=35 求基礎(chǔ)底面處附加應(yīng)力按正常使用極限狀態(tài)的長(zhǎng)期效應(yīng)組合采用，各項(xiàng)作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)分別為:上部構(gòu)造恒載、橋墩及基礎(chǔ)自重均為1.0，汽車荷載和人群荷載均為0.4. 荷載組合(最低水位)+ 雙孔汽車荷載+雙孔兩側(cè)行人荷載，驗(yàn)算基礎(chǔ)沉降量。N=16939.29+(948.63+157.5)×2+336.35385.4=19102.5 kN基礎(chǔ)底面處附加應(yīng)力；P0=N/A-rh=19102.5 /（16.48×4.68）-10.2×1.8=229.3kPa 計(jì)算地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)各土層的壓縮變形量見(jiàn) 表(9)Z單位（m）l/bz/biziizii - zi-1i-1EsisiS=si 單位(mm)03.504.23.50.90.8303.4863.48616.548.4448.447.23.51.540.6744.8