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1、 矩形扩大基础扩大基础详细计算书 编制人： 审核人： 编制日期： 单位名称： 1 计算资料 1.1 编制依据 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004） 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007） 1.2 结构信息 1.2.1 几何尺寸 扩大基础结构图 1.2.2 材料参数 基础底面埋置深度h(m) 4.5 基础底面积A(
2、m2) 60 横桥向面积抵抗矩Wx(m3) 60 顺桥向面积抵抗矩Wy(m3) 100 基础材料类型 C20 基础材料容重γ(kN/m3) 25 1.3 荷载信息 集中荷载汇总表 荷载名称 荷载类型 荷载位置(m) 集中力(kN) 集中矩(kN∙m) 箱梁重 结构重力 X 0 HX 0 MX 720 Y 0 HY 0 MY 0 Z 0 P -900 MZ 0 二期恒载 结构重力 X 0 HX 0 MX 480 Y 0 HY 0 MY 0 Z 0 P -600 MZ 0 满布汽车
3、汽车 X 0 HX 0 MX 320 Y 0 HY 0 MY 0 Z 0 P -400 MZ 0 汽车制动-向前行 汽车制动 X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 55 MY 0 Z 0 P 0 MZ 0 汽车制动-向后行 汽车制动 X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY -55 MY 0 Z 0 P 0 MZ 0 支座-向前行 支座摩阻 X 0 HX 0 MX -960 Y 0 HY 120 MY 0 Z 0 P 0 MZ 0 支
4、座-向后行 支座摩阻 X 0 HX 0 MX 960 Y 0 HY -120 MY 0 Z 0 P 0 MZ 0 左风 风荷载 X 0 HX 20 MX 0 Y 0 HY 0 MY 160 Z 0 P 0 MZ 0 右风 风荷载 X 0 HX -20 MX 0 Y 0 HY 0 MY -160 Z 0 P 0 MZ 0 船撞 船只撞击 X 0 HX 200 MX 0 Y 0 HY 500 MY 0 Z 3 P 0 MZ 0 施工荷载
5、施工荷载 X 0 HX 0 MX 400 Y 0 HY 0 MY 0 Z 0 P -2000 MZ 0 基础自重 结构重力 X 0 HX 0 MX 253.1 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P -2512.5 MZ 0 水浮力(设计水位) 浮力 X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P 1605 MZ 0 水浮力(常水位) 浮力 X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P 1425
6、 MZ 0 水浮力(低水位) 浮力 X 0 HX 0 MX 0 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P 1245 MZ 0 襟边土重(计浮力设计水位) 结构重力 X 0 HX 0 MX -282 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P -1092 MZ 0 襟边土重(计浮力常水位) 结构重力 X 0 HX 0 MX -282 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P -1092 MZ 0 襟边土重(不计浮力设计水位) 结构重力 X 0 HX 0 MX -
7、1039.5 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P -4662 MZ 0 襟边土重(天然) 结构重力 X 0 HX 0 MX -494.3 Y 0 HY 0 MY 0 Z 63 P -1923 MZ 0 1.4 地质信息 土层工程地质物理力学参数表 土层 名称 层顶 标高(m) fa0 (kPa) 天然重度 (kN/m3) 饱和重度 (kN/m3) 压缩模量 (MPa) 基底摩擦 系数 填土 68 0 18 20 5 0 粉质砂土 66 200 19 21
8、[0.4,4] [0.2,5] [0.1,9] 0.25 粉质粘土 61 180 19.5 21 10 0 砂土 55 0 20 21.5 6 0 1.5 水文信息 设计水位标高(m)：75 常水位标高(m)：72 低水位标高(m)：69 水浮力合力点位置X(m)：0 水浮力合力点位置Y(m)：0 墩台截面的平均面积(m2)：6 基底透水时验算地基应力是否计入水浮力：否 一般冲刷线标高(m)：67.5 2 外载效应 基底中心单项荷载内力表 荷载类型 N(kN) QX(kN) QY(kN) MX(kN∙m) MY(kN∙m)
9、 箱梁重 -900 0 0 720 0 二期恒载 -600 0 0 480 0 满布汽车 -400 0 0 320 0 汽车制动-向前行 0 0 55 3465 0 汽车制动-向后行 0 0 -55 -3465 0 支座-向前行 0 0 120 6600 0 支座-向后行 0 0 -120 -6600 0 左风 0 20 0 0 -1100 右风 0 -20 0 0 1100 船撞 0 200 500 3e4 -1.2e4 施工荷载 -2000 0 0 400 0
10、 基础自重 -2512.5 0 0 253.1 0 水浮力(设计水位) 1605 0 0 0 0 水浮力(常水位) 1425 0 0 0 0 水浮力(低水位) 1245 0 0 0 0 襟边土重(计浮力设计水位) -1092 0 0 -282 0 襟边土重(计浮力常水位) -1092 0 0 -282 0 襟边土重(不计浮力设计水位) -4662 0 0 -1039.5 0 襟边土重(天然) -1923 0 0 -494.3 0 3 基底合力偏心距验算 3.1 组合内力 组合原
11、则：长期效应组合指公路基规4.2.5条中的永久作用标准值效应组合，短期效应组合指4.2.5条中作用标准值效应组合。 基底合力偏心距验算内力组合表 作用组合 最值工况 N(kN) MX(kN∙m) MY(kN∙m) M(kN∙m) 长期效应 组合 Nmax -8674.5 413.6 0 413.6 Nmin -8674.5 413.6 0 413.6 MXmax -8674.5 413.6 0 413.6 MXmin -8674.5 413.6 0 413.6 MYmax -8674.5 413.6 0 413.6 MYmi
12、n -8674.5 413.6 0 413.6 短期效应 组合 Nmax -8674.5 413.6 0 413.6 Nmin -9194.5 829.6 0 829.6 MXmax -9194.5 7429.6 0 7429.6 MXmin -8674.5 -6186.4 0 6186.4 MYmax -8674.5 413.6 1100 1175.2 MYmin -8674.5 413.6 -1100 1175.2 偶然效应 组合 Nmax -8674.5 413.6 0 413.6 Nmin -91
13、94.5 829.6 0 829.6 MXmax -9194.5 3.7e4 -1.2e4 3.9e4 MXmin -8674.5 -6186.4 0 6186.4 MYmax -8674.5 413.6 1100 1175.2 MYmin -8674.5 3e4 -1.3e4 3.3e4 施工效应 组合 Nmax -2000 400 0 400 Nmin -2000 400 0 400 MXmax -2000 400 0 400 MXmin -2000 400 0 400 MYmax -2000
14、400 0 400 MYmin -2000 400 0 400 3.2 基底合力偏心距验算 基底合力偏心距验算表 作用组合 最值工况 偏心距e0(m) 基底最小 压应力pmin(kPa) 核心半径 ρ(m) 偏心距 容许值[e0](m) 是否满足 长期效应 组合 Nmax 4.8e-2 137.7 1 0.1 是 Nmin 4.8e-2 137.7 1 0.1 是 MXmax 4.8e-2 137.7 1 0.1 是 MXmin 4.8e-2 137.7 1 0.1 是 MYmax 4.8e-2
15、 137.7 1 0.1 是 MYmin 4.8e-2 137.7 1 0.1 是 短期效应 组合 Nmax 4.8e-2 137.7 1 1 是 Nmin 9e-2 139.4 1 1 是 MXmax 0.8 29.4 1 1 是 MXmin 0.7 41.5 1 1 是 MYmax 0.1 126.7 1.1 1.1 是 MYmin 0.1 126.7 1.1 1.1 是 偶然效应 组合 Nmax 4.8e-2 137.7 1 1 是 Nmin 9e-2 139.4 1
16、1 是 MXmax 4.3 -590.6 0.9 0.9 否 MXmin 0.7 41.5 1 1 是 MYmax 0.1 126.7 1.1 1.1 是 MYmin 3.8 -493.3 0.9 0.9 否 施工效应 组合 Nmax 0.2 26.7 1 1 是 Nmin 0.2 26.7 1 1 是 MXmax 0.2 26.7 1 1 是 MXmin 0.2 26.7 1 1 是 MYmax 0.2 26.7 1 1 是 MYmin 0.2 26.7 1 1 是
17、 4 基底应力验算 4.1 持力层修正地基承载力容许值计算 持力层修正地基承载力容许值计算表(一般地基) 地基承载力基本容许值[fa0](kPa) 200 持力层重度γ1(kN/m3) 11 基底以上土层加权平均重度γ2(kN/m3) 10.7 宽度修正系数k1 1 深度修正系数k2 2 基础底面最小边宽b(m) 6 基底埋置深度h(m) 4.5 修正地基承载力容许值[fa](kPa) 276 4.2 组合内力 组合原则：短期效应组合与偶然效应组合，按照公路基规第1.0.8条的要求取值；长期效应组合专用于公路基规第3.3.6条第1项第
18、2款。 基底应力验算内力组合表 作用组合 最值工况 N(kN) MX(kN∙m) MY(kN∙m) 长期效应 组合 平均应力验算 -9074.5 —— —— Nmax -8674.5 413.6 0 Nmin -9074.5 733.6 0 MXmax -9074.5 733.6 0 MXmin -8674.5 413.6 0 MYmax -9074.5 733.6 0 MYmin -9074.5 733.6 0 短期效应 组合 平均应力验算 -9194.5 —— —— Nmax -8674.5 413.
19、6 0 Nmin -9194.5 829.6 0 MXmax -9194.5 7429.6 0 MXmin -8674.5 -6186.4 0 MYmax -9194.5 829.6 1100 MYmin -9194.5 829.6 -1100 偶然效应 组合 平均应力验算 -9194.5 —— —— Nmax -8674.5 413.6 0 Nmin -9194.5 829.6 0 MXmax -9194.5 3.7e4 -1.2e4 MXmin -8674.5 -6186.4 0 MYmax -919
20、4.5 829.6 1100 MYmin -9194.5 3.1e4 -1.3e4 施工效应 组合 平均应力验算 -2000 —— —— Nmax -2000 400 0 Nmin -2000 400 0 MXmax -2000 400 0 MXmin -2000 400 0 MYmax -2000 400 0 MYmin -2000 400 0 4.3 基底应力验算 基底应力验算表 作用组合 最值工况 外荷载 压应力p(kPa) 附加 压应力 p0(kPa) 基底最大 压应力pmax(kPa)
21、 地基承载力 容许值γR[fa](kPa) 是否满足 长期效应 组合 平均应力验算 151.2 0 151.2 276 是 Nmax 151.5 0 151.5 276 是 Nmin 163.5 0 163.5 276 是 MXmax 163.5 0 163.5 276 是 MXmin 151.5 0 151.5 276 是 MYmax 163.5 0 163.5 276 是 MYmin 163.5 0 163.5 276 是 短期效应 组合 平均应力验算 153.2 0 153.2 27
22、6 是 Nmax 151.5 0 151.5 345 是 Nmin 167.1 0 167.1 345 是 MXmax 277.1 0 277.1 345 是 MXmin 247.7 0 247.7 345 是 MYmax 178.1 0 178.1 345 是 MYmin 178.1 0 178.1 345 是 偶然效应 组合 平均应力验算 153.2 0 153.2 276 是 Nmax 151.5 0 151.5 345 是 Nmin 167.1 0 167.1 345 是
23、 MXmax 897.1 0 897.1 345 否 MXmin 247.7 0 247.7 345 是 MYmax 178.1 0 178.1 345 是 MYmin 798.1 0 798.1 345 否 施工效应 组合 平均应力验算 33.3 0 33.3 276 是 Nmax 40 0 40 345 是 Nmin 40 0 40 345 是 MXmax 40 0 40 345 是 MXmin 40 0 40 345 是 MYmax 40 0 40 345 是 MY
24、min 40 0 40 345 是 5 软弱下卧层地基应力验算 5.1 软弱下卧层修正地基承载力容许值计算 软弱下卧层修正地基承载力容许值计算表(软土地基) 地基承载力基本容许值[fa0](kPa) 180 下卧层顶面以上土层加权平均重度γ2(kN/m3) 20.8 下卧层顶面埋置深度h(m) 6.5 修正地基承载力容许值[fa](kPa) 315 5.2 软弱下卧层地基应力验算 软弱下卧层地基应力验算公共参数表 基底埋置深度h(m) 4.5 基底至下卧层顶面距离z(m) 2 (h+z)内土层换算重度γ1(kN/m3) 20.8 h内土
25、层换算重度γ2(kN/m3) 10.7 土中附加压应力系数α 0.901 软弱下卧层地基应力验算表 作用组合 长期效应组合 短期效应组合 基底平均压应力pave(kPa) 151.2 153.2 基底最大压应力pmax(kPa) 163.5 277.1 相应的基底最小压应力pmin(kPa) 139 29.4 基底压应力取值p(kPa) 157.4 215.2 下卧层压应力pz(kPa) 233.6 285.7 地基承载力容许值γR[fa](kPa) 315 393.8 是否满足 是 是 软弱下卧层地基应力验算表 作用组合
26、偶然效应组合 基底平均压应力pave(kPa) 153.2 基底最大压应力pmax(kPa) 897.1 相应的基底最小压应力pmin(kPa) -590.6 基底压应力取值p(kPa) 525.2 下卧层压应力pz(kPa) 565.1 地基承载力容许值γR[fa](kPa) 393.8 是否满足 否 软弱下卧层地基应力验算表 作用组合 施工效应组合 基底平均压应力pave(kPa) 33.3 基底最大压应力pmax(kPa) 40 相应的基底最小压应力pmin(kPa) 26.7 基底压应力取值p(kPa) 36.7 下卧层压应力pz
27、kPa) 124.8 地基承载力容许值γR[fa](kPa) 393.8 是否满足 是 6 抗冻拔稳定性验算 季节性冻土抗冻拔稳定性验算表 作用在基础上的结构自重Fk(kN) -1500 基础自重与襟边上土重Gk(kN) -4435.5 基础侧面与融化层摩阻力标准值qsk(kPa) 30 融化层中基础侧面面积As(m2) 89 基础周边融化层摩阻力标准值Qsk(kN) -2670 设计冻深zd(m) 2 季节性冻土切向冻胀力标准值τsk(kPa) 80 季节性冻土层中基础和墩身平均周长u(m) 20 对基础的切向冻胀力标准值Tk(kN)
28、3200 冻胀力修正系数k 1.1 Fk+Gk+Qsk(kN) 8605.5 kTk(kN) 3520 是否满足 是 7 抗倾覆稳定性验算 7.1 组合内力 组合原则：按公路基规4.4.3条的要求取值。 抗倾覆稳定性验算内力组合表 作用组合 最值工况 N(kN) MX(kN∙m) MY(kN∙m) M(kN∙m) 长期效应 组合 Nmax -5104.5 1171.1 0 1171.1 Nmin -5504.5 1491.1 0 1491.1 MXmax -5504.5 1491.1 0 1491.1 MX
29、min -5104.5 1171.1 0 1171.1 MYmax -5104.5 1171.1 0 1171.1 MYmin -5104.5 1171.1 0 1171.1 短期效应 组合 Nmax -3499.5 1171.1 0 1171.1 Nmin -5624.5 1587.1 0 1587.1 MXmax -4019.5 8187.1 0 8187.1 MXmin -3499.5 -5428.9 0 5428.9 MYmax -3499.5 1171.1 1100 1606.7 MYmin -34
30、99.5 1171.1 -1100 1606.7 偶然效应 组合 Nmax -3499.5 1171.1 0 1171.1 Nmin -5624.5 1587.1 0 1587.1 MXmax -4019.5 3.8e4 -1.2e4 4e4 MXmin -3499.5 -5428.9 0 5428.9 MYmax -3499.5 1171.1 1100 1606.7 MYmin -3499.5 3.1e4 -1.3e4 3.4e4 施工效应 组合 Nmax -2000 400 0 400 Nmin -20
31、00 400 0 400 MXmax -2000 400 0 400 MXmin -2000 400 0 400 MYmax -2000 400 0 400 MYmin -2000 400 0 400 7.2 抗倾覆稳定性验算 抗倾覆稳定性验算表 作用组合 最值工况 偏心距 e0(m) 倾覆轴 s(m) 抗倾覆稳定性系数k0 容许值[k0] 是否满足 长期效应 组合 Nmax 0.2 3 13.08 1.5 是 Nmin 0.3 3 11.07 1.5 是 MXmax 0.3 3 11.
32、07 1.5 是 MXmin 0.2 3 13.08 1.5 是 MYmax 0.2 3 13.08 1.5 是 MYmin 0.2 3 13.08 1.5 是 短期效应 组合 Nmax 0.3 3 8.96 1.3 是 Nmin 0.3 3 10.63 1.3 是 MXmax 2 3 1.47 1.3 是 MXmin 1.6 3 1.93 1.3 是 MYmax 0.5 4.1 8.96 1.3 是 MYmin 0.5 4.1 8.96 1.3 是 偶然效应 组合 Nma
33、x 0.3 3 8.96 1.3 是 Nmin 0.3 3 10.63 1.3 是 MXmax 10 3.1 0.32 1.3 否 MXmin 1.6 3 1.93 1.3 是 MYmax 0.5 4.1 8.96 1.3 是 MYmin 9.7 3.3 0.34 1.3 否 施工效应 组合 Nmax 0.2 3 15 1.2 是 Nmin 0.2 3 15 1.2 是 MXmax 0.2 3 15 1.2 是 MXmin 0.2 3 15 1.2 是 MYmax 0.
34、2 3 15 1.2 是 MYmin 0.2 3 15 1.2 是 8 抗滑动稳定性验算 组合原则：按公路基规4.4.3条的要求取值。 抗滑动稳定性验算表 μ=0.25 作用组合 最值 工况 滑动 水平力 Hia(kN) 抗滑稳定 水平力 HiP(kN) 抗滑稳定 摩阻力 μPi(kN) 抗滑动 稳定性系数 kc 容许值 [kc] 是否 满足 长期效应 组合 Nmax 0 0 1276.1 1000 1.3 是 Nmin 0 0 1376.1 1000 1.3 是 HXmax 0 0
35、1276.1 1000 1.3 是 HXmin 0 0 1276.1 1000 1.3 是 HYmax 0 0 1276.1 1000 1.3 是 HYmin 0 0 1276.1 1000 1.3 是 短期效应 组合 Nmax 0 0 874.9 1000 1.2 是 Nmin 0 0 1406.1 1000 1.2 是 HXmax 20 0 874.9 43.74 1.2 是 HXmin -20 0 874.9 43.74 1.2 是 HYmax 120 0 874.9 7
36、29 1.2 是 HYmin -120 0 874.9 7.29 1.2 是 偶然效应 组合 Nmax 0 0 874.9 1000 1.2 是 Nmin 0 0 1406.1 1000 1.2 是 HXmax 500 0 874.9 1.75 1.2 是 HXmin -20 0 874.9 43.74 1.2 是 HYmax 620 0 874.9 1.41 1.2 是 HYmin -120 0 874.9 7.29 1.2 是 施工效应 组合 Nmax 0 0 500
37、1000 1.2 是 Nmin 0 0 500 1000 1.2 是 HXmax 0 0 500 1000 1.2 是 HXmin 0 0 500 1000 1.2 是 HYmax 0 0 500 1000 1.2 是 HYmin 0 0 500 1000 1.2 是 9 基础沉降计算 9.1 作用长期效应组合基底压应力计算 组合原则：按公路基规4.3.2条的要求取值。 作用长期效应组合基底压应力表 最值工况 N(kN) MX(kN∙m) MY(kN∙m) 前侧压应力p前'(kPa)
38、后侧压应力p后'(kPa) Nmax -3679.5 1171.1 0 41.8 80.8 Nmin -5264.5 1299.1 0 66.1 109.4 MXmax -5264.5 1299.1 0 66.1 109.4 MXmin -5104.5 1171.1 0 65.6 104.6 MYmax -5264.5 1299.1 0 66.1 109.4 MYmin -5264.5 1299.1 0 66.1 109.4 9.2 基底压应力取值计算 基底压应力取值计算表 最值工况 前侧压应力 p前' (k
39、Pa) 后侧压应力 p后' (kPa) 前侧附加 压应力p0前(kPa) 后侧附加 压应力p0后(kPa) 前侧 压应力合计 p前(kPa) 后侧 压应力合计 p后(kPa) Nmax 41.8 80.8 0 0 41.8 80.8 Nmin 66.1 109.4 0 0 66.1 109.4 MXmax 66.1 109.4 0 0 66.1 109.4 MXmin 65.6 104.6 0 0 65.6 104.6 MYmax 66.1 109.4 0 0 66.1 109.4 MYmin 6
40、6.1 109.4 0 0 66.1 109.4 最大沉降量工况基底平均压应力pave(kPa) 87.7 最大沉降量工况基底最大压应力pmax(kPa) 109.4 最大沉降量工况基底最小压应力pmin(kPa) 66.1 9.3 基础最终沉降量计算 基础最终沉降量计算表 γ=10.7(kN/m3)，h=4.5(m) 土层名称 基底至该层土底面距离zi(m) 平均附加压应力 系数αi 基底 压应力 p(kPa) 基底附加压应力 p0(kPa) 压缩模量Esi(MPa) 沉降量∆si(mm) 粉质砂土 2 0.971 98.6 5
41、0.6 5.6 17.4 粉质粘土 6 0.768 98.6 50.6 10 13.5 粉质粘土 8 0.67 87.7 39.7 10 3 砂土 10.6 0.568 87.7 39.7 6 4.4 砂土 11.4 0.541 87.7 39.7 6 1 分层总和法计算的地基沉降量s0=i=1n∆si(mm) 39.2 压缩模量的当量值Es(MPa) 7.5 沉降计算经验系数ψs 0.68 地基最终沉降量s(mm) 26.7 9.4 计算深度验算 计算深度验算表 计算深度zn(m) 11.4 计算深度底面向上取土厚度∆z(m) 0.8 ∆z土层的沉降量∆sn(mm) 1 0.025i=1n∆si(mm) 1 是否满足 是
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