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叙古高速公路龙达沟大桥第1#墩、第2#墩和第3#墩桩基础设计

时间:2016-10-07 18:34:00 编辑:知网 阅读:

摘  要

随着近年来国家经济的发展,地方政府对交通工程等基础设施的投入逐渐增多。叙古高速公路龙达沟大桥位于四川泸州境内,该桥的兴建将为经济的发展提供交通便利条件。

本毕业设计通过龙达沟大桥的1#、2#、3#桩基础设计的设计计算,较好地将以前所学的工程地质、土力学、基础工程、工程流体力学、结构设计原理等课程知识和原理,串联起来,加深对土木学科基础理论和专业知识的学习理解,增强综合应用所学知识的能力,熟悉了解高速公路桥梁和地基基础设计规范,掌握高速公路桥梁基础设计流程、原理和方法,熟悉掌握高速公路桥梁设计荷载大小、布置图式及其计算方法等等。通过该毕业设计,提高了学生分析问题和解决问题的能力,增强学生工程应用能力。

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第2章 工程概况及设计资料

2.1 工程概况

龙达沟左幅中桥位于桩号K6+660~K6+756,全长96m,桥型为4-20预应力砼小箱梁;龙达沟右幅大桥位于桩号K6+630~K6+766,全长136m,桥型为6-20预应力砼小箱梁,设计桥面高程,起点908.63m,终点911.81m,纵坡4.0%,拟建桥位区有乡村公路相通,交通较为方便。

2.2 主要技术标准

(1)设计行车速度:120km/h;

(2)梁的结构形式:6-20预应力混凝土小箱梁;

(3)桥面宽度:与单幅道路宽度相适应。

(4)设计荷载:公路Ⅰ级荷载

(5)设计使用年限:正常使用条件下梁体结构使用寿命为100年;

(6)环境类别及作用等级:环境类别为碳化环境,作用等级为T1、T2;

(7)施工方法:预制吊装施工;

(8)地震烈度:根据《中国地震动参数区划图》,取0.05g,动反应谱特征周期为0.35s,对应地震基本烈度为Ⅵ度。

2.3 桥位区工程地质概况

2.2.1 地形地貌

桥址区地面海拔高程860~960m,相对高差100~120m,起点桥台处地形平缓,地面自然坡度5~10゜,表层坡残积层厚0.2~0.5m,为耕地;桥位中部地形为斜坡凹槽,地形总体倾向右侧,地面自然坡度15~20゜,地貌形态单一。

2.2.2 地层岩性

根据工程地质测绘及钻探成果表明:桥位区表层为第四系全新统坡残积层(Q4dl+el)低液限粘土,下伏基岩为三叠系下统嘉陵江组(T1j3-4)灰黑色中~厚层状灰岩、岩溶角砾岩、白云岩等。现将各岩土层工程地质基本特征由上至下(从新到老)分述如下:

  • 层第四系全新统坡残积层(Q4dl+el

低液限粉质粘土:褐黄色,干燥,可塑~硬塑。厚度0.2~0.5m,分布于整个工区。

第②层三叠系下统嘉陵江组(T1j3-4):灰黑色中~厚层状灰岩、岩溶角砾岩。

灰岩,灰黑色,中~厚层状,主要成分方解石、白云石、碎屑矿物,滴盐酸气泡剧烈,岩石坚硬,岩体完整,据中风化岩芯统计,岩体RQD=80~85%。

岩溶角砾岩,岩石破碎,钻孔中取芯呈角砾状,棱角~次棱角状,砾径一般2~5cm为主,少量5~7cm,碎块表面多具有溶蚀,终点桥一带分布厚度达9.0m,岩体破碎,RQD=0%,岩体力学性状差,变形大,不能作为桥基持力层。

2.2.3 地质构造

经工程地质调绘,桥位区岩石破碎,岩层产状119゜<25゜,工区主要发育两组构造裂隙,裂隙延伸长度短小,裂面多有溶蚀,裂隙统计见表。

表2-1 裂隙统计表

组别 产状 延伸长度(m) 间距

(m) 宽度

(cm) 裂面及充填物特征 走向 倾向 倾角 ① N30゜E NW 50~600 0.5~1.0 0.4~0.8 1.0~3.0 裂面溶蚀,充填岩屑及粘土   ② N70゜E SE 60~700 0.3~1.2 0.3~0.5 0.5~1.0 裂面有溶蚀现象,粘土充填

2.2.4 水文地质条件

(1)地表水

桥区位于斜坡地带,无稳定地表水体,地表水主要为下雨形成的坡面流。

(2)地下水

桥位区地下水主要为基岩裂隙水,贮藏于风化岩体裂隙中,接受大气降雨补给,以下降泉形式排泄于沟谷岸坡,据钻孔观测,未见稳定地下水体。

岩溶水:据区内水文地质调查,区内未见地下暗河,岩溶水不发育,主要表现为地表渗入,沿裂隙溶蚀型岩溶水,一般贮存时间短。

2.3 地勘建议

(1)建议本桥梁采用中风化岩体作为桥位墩台的地基持力层,均采用嵌岩桩桩基础。

(2)桩基施工时,若采用人工挖孔桩,应加强护壁、通风、排水,确保施工安全;若采用钻孔桩,应采取有效的护壁措施、防止孔壁垮塌,应注意成桩质量,保证清孔良好。

(3)拟建终点桥台处岩溶角砾岩厚度达9.0m,建议采用桩基,以中风化灰岩为桩基持力层。

(4)各岩土层物理力学参数建议值见下表。

表2-2 桥位区各岩土层设计参数建议值表

岩土名称 状态或风化程度 密度ρ0(g/cm3) 单轴饱和抗压强度标准值frk(MPa) 地基承载力基本容许值[fa0](kPa) 钻孔桩桩侧土摩阻力标准值qik(kPa) 基底摩擦系数μ 灰岩 强风化 2.65 -- 600 -- 0.50 中风化 2.66 44.31 1800 -- 0.65 岩溶角砾岩 强风化 2.38 -- 300 120 0.35 中风化 2.45 -- 500 -- 0.45

 

 

 

第3章 基础方案比较

3.1 方案比选原则

设计是工程项目建设前期工作的重要环节,是一个工程建设计划的具体化。方案比选是具体进行桥梁设计的重要环节,其应该遵循安全(保证所设计的桥梁结构在强度和稳定性方面应有足够安全储备)、适用(即能满足当前以及规划使用年限时间内的交通流量)、经济(即设计遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则)、美观(即与周围环境相协调)以及可持续发展的原则。做好前期方案比选,可缩短施工工期,为国家和社会节约大量人力、物力和财力。

  • 基本作用效应。

基本组合表达式为:

  • 偶然组合

永久组合标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准效应相组合。偶然作用的效应分项系数取1.0与偶然作用同时出现的可变作用,可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。

3.2 基础方案比选

3.2.1 浅基础

当地基强度满足要求时,它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。由于地表土容易受到气候条件和湿度变化的影响,地基结构易受到扰动,且基础埋深过浅,当有横向水平力作用时,地基土容易被挤出,从而导致基础失稳。因此,基底不应埋置在不稳定地层。基础埋深应该考虑:

1)从保持持力层不受外界破坏因素的影响考虑,基础埋深不得小于按各种破坏因素确定的最小埋深;

2)从满足各种力学检算的要求考虑,在最小埋深以下各土层中找一个埋深较浅、压缩性较低、强度较高的土层,即地基承载力较高的土层作为持力层。

根据龙达沟大桥的设计资料,由于设计中基岩埋藏较深、且岩溶发育,若采用明挖浅基础,基础的承载力很难满足上部结构荷载作用的要求,且施工难度与成本也会明显提高,因此本桥基础采用明挖浅基础方案并不适宜。

3.2.2 桩基础

基础设计时,若建筑场地的浅层土不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求,又不适宜采取地基处理的措施时,就需考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案。相对于浅基础,深基础埋入地层较深,结构形式和施工工艺较为复杂,设计计算时需考虑基础侧面土体的抗力影响。桩基础就是最常用的深基础之一,桩基础通过承台把若干桩的顶部连接成整体,共同承受动静荷载的影响。根据承受上部荷载时承台底土是否参与工作,承台地面是否低于地面或局部冲刷线以下,桩基础可分为低承台桩基础和高承台桩基础。

桩是设置与土中的竖直或倾斜的基础构件,其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水,将桩顶所承受的荷载传递到坚实的地基层中。

从经济、施工工艺和地质条件等因素综合考虑,本设计选用桩基础较为合理。

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