圆形沉井基础设计

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1、1设计资料某公路桥为预应力钢筋混凝土剪支梁桥，其2号墩为圆形实体墩，墩底设计高程为13.29/〃，基础拟采用钢筋混凝土沉井基础。墩址处河床髙程为15.30/〃，河流最低水位16.10//7,施工时的水位17.00/z/o河床一般冲刷线高程为13.80/27,局部冲刷线高程10.60/270作用在墩底形心处的荷载为：上部结构恒载及墩身重18500^V,水平活荷载420kN,弯矩7300&M墩底尺寸为4刃X5仏墩址处各土层资料见表1.表1各土层主要参数表土层名称5)重度(kiV/m)内摩擦角(度)土与井壁的摩阻力IkN/nb地基系数m和m0(加眉)承

2、载力基本容许值(kPa)细砂5.217.026.012.020000200砂七6.8120.030.014.040000300风化页岩3.5021.045.025.080000350沉井材料为钢筋混凝土，除底节与顶盖混凝土等级为C20夕卜，其余均为C15.沉井沉至设计高程后，以水下混凝土封底，井孔填以砂石，顶盖为厚1.5/〃的钢筋混凝土板。按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD63-2007).《《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)等设计计算。2初步设计2.1沉井高度根据墩底高程要求，沉井顶部高程为13.29/〃。

3、①按水文条件：局部冲刷深度//=15.30-10.60=4.70m,而根据规定大、中桥基础埋深应＞2.0/77,故沉井所需高度为：/7=4.7+2=6.7m然而，若按此深度，沉井底部将位于砂土层内，而该层从其力学性能指标来看，并非理想地基持力层。②按地质条件：因风化页岩及其底下的页岩力学性能好，故井底最好嵌入岩层屮，这里将井底嵌入风化页岩0・5/〃，则H=13.29-3.29+0.5=10.5m③按地基承载力，沉井底面位于风化页岩层为宜。根据以上分析，拟釆用沉井高度H二10.5仍,沉井顶面标高13.29//7,沉井底面高程为2.79///O按施工

4、与构造要求,将沉井分为二节施工，第一节沉井高度为5.5/〃，第二节沉井高度为5.0/〃。2・2沉井平面尺寸考虑到桥墩形式，釆用圆形沉井。底节直径5.0//7,壁厚1.15/〃，第二节沉井直径4.9/7/,壁厚为1.lO/7/o具体尺寸如图所示。4900pnn15QIf38505000R192刃脚踏面宽度0.15亦刃脚高1.40/〃，则内侧倾角为：140^=arctan—^=54.5°>45°1.0()3荷载计算3.1沉井自重沉井自重力为各组成部分自重力之和，按上述初步拟定的沉井几何尺寸对其各部分的体积和自重力计算如下。(1)刃脚=25kN/m3刃

5、脚截面积:斤=0.5x60.15+1•⑸xl.4=4・51加2刃脚形心至井壁外侧的距离为：=0.15x1x0.5x0.15+0.5x1x0.95x(0.15+

6、x0.95)Xy^=0.4995m%=0.91x[2x龙x(2.5-0.4995)]=11.44m3Q=11.44x25=285.96册(2)第一节沉井井壁：Y》=23kN/品=(5.5-1.4)x1.1=4.51/??202=54.43x23=1251.89W(1)第二节沉井井壁：丫3=和KN/恋=5x1.1=5.5m?T-T>-x5.5=65.66m3Q3=65.66x23=1510.

7、16^(1)钢筋混凝土顶盖重盖板厚度为：2/〃重度％=23kN/品<49if7岭=•^xl.5=17.01m3I2丿e4=17.01x23=425.29W(2)井孔填砂卵石重填料高度为：5.3zz/砂石重度/6=20W//n3IZ<4.9-1.1-1.1V…““3V6龙x5.3=30.35“1>g5=30.35x20=607^(6)封底混凝土重设计封底混凝土厚度为：3.7/〃空x2.3+4S+重度％=23KN/加彳].撐+].35心5+2・撐“4=30.4屏(26=30.41x23=699.4jtN使用阶段沉井总重为:G=Q+Q+03+2+05+

8、2=4779.73使用阶段沉井的浮力G‘=pgv=10x(ttx2.52x5.5+2.452x5^)=2022.79kN故考虑浮力时沉井的自重力G"为G"=G-G=4819.6-2022.8=2796.8jW3・2上部结构传递的荷载上部结构恒载、活载及墩身自重等产生的墩底竖向力N=18500W,水平力H=420kN,两者在墩底产生的总弯矩为M=7300册•加o其余荷载组合从略。4沉井基底应力验算使用阶段沉井己封底，加顶盖板。沉井自局部冲刷线至井底的埋深h=10.60-2.79=7.81m>5m需考虑土的水平抗力作用，乂因基底土层为风化页岩层，所以

9、按非岩石类地基土的刚性深基础验算地基强度。平行于水平力作用方向沉井的宽度：D二5刃垂直于水平力作用方向沉井的宽度：d二5刃底面积:Ao=