《土力学课程设计》word版.doc

武汉理工大学土力学与基础工程课程设计说明书 目录课程设计任务书.11 桩的类型及尺寸选择.22 确定单桩竖向承载力特征值.2 2.1 计算公式.2 2.2 计算参数确定.2 2.3 单桩竖向承载力特征值确定.33 确定桩的数目及布置方式.34 计算基桩的承载力和沉降.4 4.1.1 计算公式.4 4.1.2 计算参数确定.4 4.1.2.1 结构重要性系数.4 4.1.2.2 桩侧阻、端阻群桩效应系数、.4 4.1.3 单桩竖向承载力特征值确定.55 桩身结构设计.5 5.1 内力计算.6 5.1.1双点起吊时的内力.6 5.1.2单点起吊时的内力.6 5.2 斜截面受剪验算.6 5.3 正截面受弯计算.76 承台设计.8 6.1 承台选型及布置.8 6.2 抗冲切验算.9 6.2.1 柱边冲切验算.9 6.2.2 角桩抗冲切验算.9 6.3 承台抗剪切验算.10 6.3.1 柱边抗剪切验算.10 6.3.2 梯形锥体顶端平台边缘抗剪验算.11 6.4 承台正截面配筋计算.13 6.4.1沿着承台长度方向的配筋计算.13 6.4.2沿着承台宽度方向的配筋计算.137 个人小结.1414课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 柱下桩基础设计 初始条件：某承重柱，柱横截面尺寸为0.70.7 m2，柱底的中心荷栽设计值F=7000 kn，弯矩很小。地基表层为耕植土，厚度1.0米，r=18kn/m3，Es=3Mpa；第二层为粉土，厚2.5米，rsat=19.0kn/m3，e=0.65，w=15%，Es=9Mpa；第三层为粉细砂，厚3.0米，中密状态；第四层为淤泥，厚4.0米，rsat=18.6kn/m3，w=50%， Es=1.8Mpa；其下为中砂，厚度大于15.0米，密实状态；地下水位深1.9米要求完成的主要任务:1课程设计计算说明书要求有详细的设计计算步骤，设计合理，计算结果正确；书写工整（打印最佳），步骤明确，表述清楚，文理通顺2课程设计图纸手工绘制A2图纸1-2张；图面布局合理，比例适当；书写工整，线条粗细分明，应用得当；图面整洁，符合制图标准时间安排：序号阶段内容所需天数（天）1熟悉设计步骤 内容 原理 方法 12阅读工程地质勘察报告书 0.53根据地质条件和结构特征进行设计计算 24编写设计说明书 15绘制施工图及施工说明 0.56合计 5 指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日1 桩类型及尺寸选择 根据地质勘察报告，施工场地地下水埋藏深度为1.9m，埋藏较浅。施工要求采用桩基（深基础），考虑到灌注桩施工是在施工现场成孔、灌注混凝土而成，桩身质量不易控制，地下水对桩的质量影响较大（除沉管灌注桩是封闭施工，不受地下水影响）。如采用灌注桩，则必须采取相应措施以减小或是排除地下水的影响。且土层分布较为均匀，因此 ，桩基采用预制桩。根据地质勘查报告，在地下10m内有一淤泥层，其承载力极弱，不宜作为桩端的持力层。淤泥层以下是密实中砂土，其承载力较高，可选做桩端的持力土层，宜选择适当桩长以穿过淤泥层，避开软弱层。 初步拟定为桩长L=12m的圆柱桩，桩身为0.42m 0.42m的方形普通钢筋混凝土预制桩。初步拟定承台的尺寸为 4.0m 2.4m ，承台埋置深度为 d=1.5m（0.6m d=1.5m 1.9m ,满足构造要求）2 确定单桩竖向承载力特征值 2.1 计算公式 根据经验参数法确定单桩承载力特征值。 单桩竖向极限承载力标准值：Quk= Qsk+ Qpk=qsikLi+qpkAp 单桩竖向承载力特征值： 2.2 计算参数确定 采用混凝土预制桩，故=1.65 ,桩长L=12.0m，桩端持力层为密实的中沙层。各层计算参数如下：第一层土，粉土层：L1=2.5m-0.5m=2.0m e=0.653.78m 承台宽度最小值：b=20.42m+1.47m=2.31m，实际取值b=2.4m2.31m 承台边缘挑出宽度：400mm-0.5420mm=190mm150mm，均是满足要求的。 均是满足构造要求的。 图1.1 承台尺寸及桩的布置图4 验算基桩的承载力和沉降 由于桩基础的沉降量很小，一般都能满足沉降量要求，故在此不再进行计算。仅进行基桩的承载力验算。4.1 计算公式及计算参数确定4.1.1 计算公式 基桩承载力特征值： 4.1.2 计算参数确定4.1.2.1 结构重要性系数 桩基础设计等级为乙级，故结构重要性系数 =1.04.1.2.2 桩侧阻、端阻群桩效应系数、混凝土预制桩，经验参数法确定承载力特征值，故有桩心距：=1600mm=1.6m ，=1600mm=1.6m， 桩径d=0.42m，承台宽度=2.4m，桩长L=12.0m ，淤泥层：=0.88 ；粉土层、粉细砂层、中砂：=1.12 ，在实际采用时，粉土层和粉细砂层处于非密实状态，故=1.12 ，中砂层处于密实状态，要予以折减，中砂层实际取用=1.12（1-5）=1.06 ；密实中砂层作为桩端持力土层时，=1.20，在实际取用时予以折减，故实际采用=1.20（1-5）=1.14 。4.1.3 单桩竖向承载力特征值确定=639.17 kn+731.26 kn =1370.43 kn=1214.7 kn=1.01214.7 kn=1214.7 kn =1370.43 kn 承载力富余量百分比：，富余量12.8%可作为桩基承载力的安全储备，且余量较小。故不再考虑调整桩的尺寸、数目及承台基底尺寸。因为桩端持力土层密实中砂的厚度大于15.0m，故而不再考虑持力层下是否存在下卧软层对桩基承载力的影响。5 桩身结构设计 桩长L=12.0m20m，起吊时采用双点起吊，在打桩架立时，则采用单点起吊。为使得桩身受到的最大弯矩值取得最小，则是使起吊时桩身的最大正负弯矩值相等，如下图5.1 图 5.1 桩吊点布置及内力图 桩身混凝土强度等级按构造取为C30，受力主筋选用HRB335级钢筋，箍筋选用HPB235级钢筋。C30：，在HRB335级钢筋下，；HPB235级钢筋：。5.1 内力计算5.1.1双点起吊时的内力 = 0.02141.3250.42m0.42m12m12m = 17. 7 kn =1.3250.42m0.42m0.20712m = 14.2 kn5.1.2单点起吊时的内力 = 0.04291.3250.42m0.42m12m12m = 35.4 kn =1.3250.42m0.42m0.29312m = 20.2 kn5.2 斜截面受剪验算 =420mm-35mm=385mm，=420mm，=0.924 ，=0.251.014.3420mm385mm=578 kn桩身最大剪力设计值：1.35=1.3520.2 kn=27.27 kn= 27.27 kn =578 kn，即桩身截面满足受弯构件最小截面尺寸要求。=385mm800mm，故，（按=800mm取用）0.71.01.43420mm385mm = 161.9 kn=27.27 kn 161.9 kn 故斜截面抗剪配筋（箍筋）按构造配置即可满足要求。详见施工图。5.3 正截面受弯计算 单点起吊时的弯矩值最大，故按单点起吊时的内力（弯矩）进行配筋计算。重力荷载是不利因素，在此处取其荷载分项系数 。 =1.3535.4=47.79 kn.m0.0537 =0.0537 =0.39880.055=0.55(满足要求)424mm取314（=461） 0.26%因为最大正负弯矩值相等，即 ,所以按照对称配筋。总的配筋率=20.26%=0.52%100mm，满足要求。6.2 抗冲切验算6.2.1 柱边冲切验算 如图6.1所示，沿着承台长度方向上，柱边和承台交接处与桩顶内边缘连线的夹角值，即夹角近似为，沿着承台的长度方向上，柱边和承台交接处与桩顶内边缘连线的夹角值是大于的。因此，可按照柱边冲切破坏锥体与承台底面的夹角大于等于的情况进行计算。 1000mm-70mm-50mm-=870mm（初设承台主筋直径为20mm），1040mm，1.201.0，取；240mm，0.28 0.25，取 0.7 ，1.75700mm，800mm1.0，故取1.0 ，0.470.310.20，故取0.31，1.10截面高度，因此，受冲切剪力截面高度影响系数 0.99。受冲切截面的抗冲切承载力为：角桩冲切力为：=1214.7 kn ，角桩处满足抗冲切要求。6.3 承台抗剪切验算6.3.1 柱边抗剪切验算 截面有效高度：1000mm-70mm-50mm-870mm ，取；，取 ，沿承台宽度方向上斜截面受剪承载力： 此方向上斜截面上的剪力设计值：即满足抗剪要求。沿承台长度方向上斜截面受剪承载力： 此方向上斜截面上的剪力设计值：即满足抗剪要求。6.3.2 梯形锥体顶端平台边缘抗剪验算 截面有效高度 1000mm-70mm-50mm-870mm（初拟底板配筋直径为20mm），梯形斜坡坡高250mm，承台长度，锥顶长度，承台宽度，锥顶长度。承台长度方向斜截面的计算宽度： 承台宽度方向斜截面的计算宽度： ，取；，取 ，沿承台宽度方向上斜截面受剪承载力： 此方向上斜截面上的剪力设计值：即满足抗剪要求。沿承台长度方向上斜截面受剪承载力： 此方向上斜截面上的剪力设计值：即满足抗剪要求。6.4 承台正截面配筋计算 按受弯构件进行设计，计算过程如下。单桩净反力：