筏形基础手算设计.xls

第 1 页 共 48 页 筏筏形形基基础础设设计计 一 基本条件 1 1 基础类型 平板式筏基 1 2 基础尺寸及地质资料 基础平面图 h1hc b h1 bH2bcbH1bcbH2 l 基础立面及地层分布图 层顶埋深上部结构物 0 000 h1 1 h0 h d 1 h2 1 h3 1 h4 2 h5 1 2 1 基础尺寸 与弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc 1 60m 垂直于 hc的柱截面边长bc 1 60m 柱子净间距bH1 1 60m 柱子外边缘至基础边距离bH2 0 50m h1 0 50m 基础平面宽度b 2 60m 基础平面长度l 5 80m 第 2 页 共 48 页 基础埋深取d 2 00m 基础高度h 1 00m 基础底面混凝土保护层厚度c 0 05m 基础有效高度h0 0 95m 基础采用混凝土强度等级为C40ft 1 71N mm2 1 2 2 地质资料 地层编号岩土名称层厚hi m 重度 kN m3 液性指数IL压缩模量Es MPa 1杂填土1 516 0 1粉质粘土3 719 40 655 25 1粉质粘土2 619 40 654 73 1粉土1 019 60 797 08 2粉质粘土夹粉土3 218 71 043 53 二 地基承载力验算 2 1 地基承载力特征值 依据天津华兴勘察设计有限公司提供的 中北镇天桥地质勘查报告 基础持力层选取 1粉质粘土层 地基承载力特征值 fak 100kPa 2 2 地基承载力特征值修正 依据 建筑地基基础设计规范 GB5007 2011 以下简称 地规 5 2 4 当基础宽度大于3m或 埋置深度大于0 5m时 从载荷试验或其他原位测试 经验值等方法确定的地基承载力特征值 尚 应按下式修正 fa fak b b 3 d m d 0 5 5 2 4 100 0 3 19 4 3 3 1 6 16 9 2 0 5 100 0 0 40 4 140 4kPa 式中 fa 修正后的地基承载力特征值 kPa fak 地基承载力特征值 kPa b d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数 按基底下土的类别查表5 2 4 地规 基础底面以下土的重度 地下水位以下取浮重度 kN m3 依据 物理力学指标统计表 取值 基础地面下为 1层粉质粘土 19 4kN m3 b 基础底面宽度 m 当基宽小于3m时按3m考虑 大于6m按6m考虑 m 基础底面以上土的加权平均重度 地下水位以下取浮重度 kN m3 依据 物理力学指标统计表 取值 1杂填土重度 1 16 0kN m3基础底面上层厚h1 1 5m 1粉质粘土重度 2 19 4kN m3基础底面上层厚h2 0 5m m 1 h1 2 h2 h1 h2 第 3 页 共 48 页 16 1 5 19 4 0 5 1 5 0 5 33 7 2 16 85kN m3 d 基础埋置深度 m 一般自室外地面标高算起 在填方整平区可自填土地面标高 算起 但填土在上部结构施工后完成时 应从天然地面标高算起 对于地下室 如采用箱形或筏基时 基础埋深自室外地面标高算起 当采用独立基础或条形基础时 应从室内地面标高算起 2 3 基础底面压力计算 依据 地规 5 2 2 基础底面的压力可按下式确定 2 3 1 轴心荷载作用时 pk Fk Gk 5 2 2 1 A 390 618Fk 390kN 15 1Mku 270kN m 1008Vku 80kN 15 1 66 9kPa pk fa 140 4kPa满足要求 式中 pk 相应于作用的标准组合时 基础底面处的平均压力值 kPa Fk 相应于作用的标准组合时 上部结构传至基础顶面处的竖向压力值 kN Fk 390kN Gk 基础自重和基础上的土重 kN 基础重度基础面积基础高度上覆土重度上覆面积上覆厚度 Gk 25 0 15 1 1 16 0 15 1 1 618kN A 基础底面面积 m2 A b l 2 6 5 8 15 1m2 fa 修正后的地基承载力特征值 kPa 2 3 2 当偏心荷载作用时 pkmax Fk Gk Mk AW Fk Gk Mku Vku h AW 390 618 270 80 1 15 16 5 66 9 53 6 120 4kPa 第 4 页 共 48 页 1 2 fa 168 5kPa满足要求 pkmin Fk Gk Mk AW Fk Gk Mku Vku h AW 390 618 270 80 1 15 16 5 66 9 53 6 13 3kPa fa 140 4kPa满足要求 2 4 验算基底应力 pkmax pkmax 2 120 4 13 3 2 133 7 2 66 9kPa fa 140 4kPa满足要求 式中 Mk 相应于作用的标准组合时 作用于基础底面的力矩值 kN m Mku 相应于作用的标准组合时 上部结构作用于基础顶面的力矩值 kN m Mku 270kN m Vku 相应于作用的标准组合时 上部结构作用于基础顶面的剪力值 kN Vku 80kN W 基础底面的抵抗矩 m3 W l b 2 6 5 8 2 6 2 6 6 5m3 pkmin 相应于作用的标准组合时 基础底面边缘的最小压力值 kPa 2 5 软弱下卧层的承载力验算 依据 地规 5 2 7 当地基受力层范围内有软弱下卧层时 应符合下列规定 对于矩形基础 应按下式验算软弱下卧层的地基承载力 pz l b pk pc b 2 z tan l 2 z tan 5 8 2 6 66 9 16 85 2 2 6 2 3 2 0 424 5 8 2 3 2 0 424 120 4kPa 第 5 页 共 48 页 500 5 3 8 5 11 0kPa pcz 1 h1 2 h2 16 1 5 19 4 3 7 24 71 8 95 8kPa pz pcz 11 0 95 8 106 8kPa faz fak d m d 0 5 90 1 6 18 4 1 5 3 7 0 5 90 138 4 228 4kPa pz pcz 106 8kPa0 5 取 23 o 三 变形计算 3 1 基础底面压力p p F G A 290 618 第 6 页 共 48 页 15 1 908 15 1 60 2kPa 式中 p 基础底面压力 kPa F 相应于作用的准永久组合时 作用于基础顶面的柱轴向力 kN F 290kN G 基础自重和上覆土自重标准值 kN A 基础底面面积 m2 3 2 计算基底附加压力p0 p0 p pc 60 2 33 7 26 5kPa 式中 p 基础底面压力 kPa pc 基础底面处土的自重应力 kPa pc 1 h1 2 h2 16 1 5 19 4 0 5 24 9 7 33 7kPa 3 3 确定沉降计算深度zn 由 地规 公式 5 3 8 估算 zn b 2 5 0 4 lnb 5 3 8 2 6 2 5 0 4 ln2 6 2 6 2 1 5 5m 式中 zn 基础中点的地基变形计算深度 m b 基础宽度 m 3 4 列表计算基础中心点的沉降量 使用 地规 附录K 0 1 2时 对矩形基础的中点来说 应分为四块相同的小面积 长度l1 l 2 5 8 2 2 9m 短边b1 b 2 2 6 2 1 3m 基础中点为四个小矩形的角点 因b 2 6m 查 地规 表5 3 7 可知 z 0 6m 第 7 页 共 48 页 zi m l1 b1zi b1 izi izi i zi 1 i 1Esi kPa s i m s mm 0 02 230 000 2500 000 3 22 232 460 1810 5790 57952500 01211 7 4 92 233 770 1440 7060 12652500 00314 3 5 52 234 230 1340 7370 03147300 00115 0 表中 s 按分层总和法计算出的地基变形量 mm n s p0 zi i zi 1 i 1 Esi i 1 n 地基变形计算深度范围内所划分的土层数 p0 相应于作用的准永久组合时基础底面处的附加压力 kPa Esi 基础底面下第i层土的压缩模量 MPa 应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和 的压力段计算 zi 基础底面至第i层土底面的距离 m i 基础底面计算点至第i层土底面范围内平均附加应力系数 可按 地规 附录K采用 3 5 复核沉降计算深度 依据 地规 5 3 7 由上表可知 s n 0 70mm s 15 0mm s n 0 70 0 05 0 250满足要求 s 15 0 式中 s n 在由计算深度向上取厚度为 z的土层计算变形值 mm s 在计算深度范围内 各层土的计算变形值之和 mm 3 6 确定基础最终沉降量 依据 地规 5 3 5 s s s 5 3 5 0 887 15 0 13 3mm 式中 s 地基最终沉降量 mm s 沉降计算经验系数 根据地区沉降观测资料及经验确定 无地区经验时可根据变形计算 深度范围内压缩模量的当量值Es 基底附加压力按表5 3 5取值 ES Ai 5 3 6 Ai Esi 0 579 0 031 第 8 页 共 48 页 0 579 0 031 52504730 0 6106 0 00011 0 00001 0 6106 0 0001 5220kPa 5 220MPa 式中 Ai 第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值 p0 26 5kPa fak 100kPa且 p0 26 5kPa 0 75 fak 75kPa 查得沉降计算经验系数 s 0 887 四 柱下冲切验算 依据 地规 8 4 7 平板式筏基柱下冲切验算应符合下列规定 平板式筏基柱下冲切验算时应考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩产生的附加剪力 对基础边柱和角柱冲切验算时 其冲切力应分别乘以1 1和1 2的增大系数 距边柱h0 2处冲切临界截面的最大剪应力 max应按式 8 4 7 1 式 8 4 7 2 进行计算 板的最小厚度不应小于500mm 4 1 验算柱下受冲切筏板厚度 与弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc 1 6m 与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长c1为 c1 h1 hc h1 0 5 1 6 0 5 2 6m 垂直于 hc的柱截面边长 bc 1 6m 垂直于 c1的冲切临界截面的边长c2为 c2 bc h0 2 bH2 1 6 0 475 0 5 2 575m 冲切临界面周长um为 um 2 c1 c2 2 2 6 2 575 7 775m 冲切临界截面重心位置X X c1 2 2 c1 c2 2 6 2 第 9 页 共 48 页 2 2 6 2 575 6 76 7 775 0 869 冲切临界截面的极惯性矩Is为 Is c1 h0 3 c1 3 h0 2 h0 c1 c1 X 2 662 c2 h0 X 2 2 6 0 95 3 2 6 3 0 95 66 2 0 95 2 6 2 6 0 869 2 2 575 0 95 0 869 2 2 0 372 2 783 0 916 1 849 5 919m4 沿弯矩作用方向 冲切临界截面重心至冲切临界截面最大剪应力点的距离cAB为 cAB c1 X 2 60 0 869 1 731m 相应于荷载效应基本组合时的集中力Fl为 Fl 1 35 Nk pk c1 c2 1 35 195 25 9 2 6 2 575 1 35 195 173 1 29 5kN 式中 Nk 相应于作用标准组合时的柱轴力 kN Nk 195kN pk 荷载标准组合地基净反力 kN pk Fk 390 25 9kPa A15 1 作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值Munb为 Munb 1 35 Mck 1 35 135 182 3kN m 式中 Mck 作用于冲切临界截面重心上的不平衡弯矩标准值 kN m Mck 135kN m 不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力传递的分配系数 s为 s 1 1 第 10 页 共 48 页 1 c1 c2 0 5 2 3 1 1 1 2 6 2 575 0 5 2 3 1 1 1 0 67 1 1 1 67 1 0 599 0 401 冲切临界截面上最大剪应力 max 为 max 1 1 Fl s Munb cAB 8 4 7 1 um h0Is 1 1 29 5 0 401 182 3 1 73 7 775 0 955 919 32 5 126 5 7 45 919 4 4 21 4 25 8kPa 柱截面长边与短边的比值 s为 s hc 1 6 1 2 bc1 6 取 s 2 受冲切承载力截面高度影响系数 hp为 由于h 1 0m 2m 取 hp 0 983 0 7 0 4 1 2 s hp ft 8 4 7 2 0 7 0 4 1 2 2 0 983 1710 0 7 1 0 0 983 1710 1177kPa max 25 8kPa满足要求 式中 Fl 相应于作用的基本组合时的冲切力 kN 对内柱取轴力设计值减去筏板冲切锥体内的 基底净反力设计值 对边柱和角柱 取轴力设计值减去筏板冲切临界截面范围内的 基底净反力设计值 s 1 第 11 页 共 48 页 um 距柱边缘不小于h0 2处冲切临界截面的最小周长 m 按 地规 附录P计算 h0 筏板的有效高度 m Munb 作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值 kN m cAB 沿弯矩作用方向 冲切临界截面重心至冲切临界截面最大剪应力点的距离 m 按附录P计算 Is 冲切临界截面对其重心的极惯性矩 m4 按 地规 附录P计算 s 柱截面长边与短边的比值 当 s 2 时 s取 2 当 s 4 时 s取 4 hp 受冲切承载力截面高度影系数 当h 800mm时 取 hp 1 0 当 h 2000mm时 取 hp 0 9 其间按线性内插法取值 ft 混凝土轴心抗拉强度设计值 kPa C1 与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长 m 按 地规 附录P计算 C2 垂直于C1的冲切临界截面的边长 m 按 地规 附录P计算 s 不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力来传递的分配系数 五 受剪承载力验算 依据 地规 8 4 10 平板式筏基受剪承载力应按式 8 4 10 验算 当筏板的厚度大于 2000 mm时 宜在板厚中间部位设置直径不小于 12 mm 间距不大于 300 mm 的双向钢筋网 0 7 hs ft bw h0 0 7 0 96 1710 1 0 95 1089kN Vs 1 35 pk b hc 2 1 35 25 9 2 6 1 6 2 1 35 25 9 0 5 17 5kN Vs 0 7 hs ft bw h0 8 4 10 满足要求 式中 Vs 相应于作用的基本组合时 基底净反力平均值产生的距内筒或柱边缘h0处筏板单位宽度的 剪力设计值 kN hs 受剪承载力截面高度影响系数 hs 800 0 25 h0 800 0 25 950 0 96 bw 筏板计算截面单位宽度 m bw 1 0m h0 距内筒或柱边缘h0处筏板的截面有效高度 m 筏筏形形基基础础设设计计 一 基本条件 1 1 基础类型 平板式筏基 1 2 基础尺寸及地质资料 基础平面图 hvhc b hv bH2bcbH1bcbH2 l 基础立面及地层分布图 层顶埋深上部结构物 0 000 h1 1 h0 h d 1 h2 1 h3 1 h4 2 h5 1 2 1 基础尺寸 与弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc 1 600m 垂直于 hc的柱截面边长bc 1 600m 柱子净间距bH1 1 600m 柱子外边缘至基础边距离bH2 0 600m hv 0 700m 基础平面宽度b 3 000m 基础平面长度l 6 000m 基础埋深取d 3 000m 基础高度h 1 000m 基础底面混凝土保护层厚度c 0 050m 基础有效高度h0 0 950m 基础采用混凝土强度等级为C40ft 1 710N mm2 1 2 2 地质资料 地层编号岩土名称层厚hi m 重度 kN m3 液性指数IL压缩模量Es MPa 1杂填土1 50016 000 1粉质粘土3 70019 4000 6505 250 1粉质粘土2 60019 4000 6504 730 1粉土1 50019 6000 7907 080 2粉质粘土夹粉土3 20018 7001 0403 530 二 地基承载力验算 2 1 地基承载力特征值 依据天津华兴勘察设计有限公司提供的 中北镇天桥地质勘查报告 基础持力层选取 1粉质粘土层 地基承载力特征值 fak 100kPa 2 2 地基承载力特征值修正 依据 建筑地基基础设计规范 GB5007 2011 以下简称 地规 5 2 4 当基础宽度大于3m或 埋置深度大于0 5m时 从载荷试验或其他原位测试 经验值等方法确定的地基承载力特征值 尚 应按下式修正 fa fak b b 3 d m d 0 5 5 2 4 100 0 3 19 400 3 000 3 1 6 17 700 3 000 0 5 100 0 000 70 800 170 800kPa 式中 fa 修正后的地基承载力特征值 kPa fak 地基承载力特征值 kPa b d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数 按基底下土的类别查表5 2 4 地规 基础底面以下土的重度 地下水位以下取浮重度 kN m3 依据 物理力学指标统计表 取值 基础地面下为 1层粉质粘土 19 400kN m3 b 基础底面宽度 m 当基宽小于3m时按3m考虑 大于6m按6m考虑 m 基础底面以上土的加权平均重度 地下水位以下取浮重度 kN m3 依据 物理力学指标统计表 取值 1杂填土重度 1 16 000kN m3基础底面上层厚h1 1 500m 1粉质粘土重度 2 19 400kN m3基础底面上层厚h2 1 500m m 1 h1 2 h2 h1 h2 16 000 1 5000 19 4000 1 5000 1 500 1 500 53 100 3 000 17 700kN m3 d 基础埋置深度 m 一般自室外地面标高算起 在填方整平区可自填土地面标高 算起 但填土在上部结构施工后完成时 应从天然地面标高算起 对于地下室 如采用箱形或筏基时 基础埋深自室外地面标高算起 当采用独立基础或条形基础时 应从室内地面标高算起 2 3 基础底面压力计算 依据 地规 5 2 2 基础底面的压力可按下式确定 2 3 1 轴心荷载作用时 pk Fk Gk 5 2 2 1 A 390 000 1026 000Fk 390 000kN 18 000Mku 270 000kN m 1416 000Vku 80 000kN 18 000 78 667kPa pk fa 170 800kPa满足要求 式中 pk 相应于作用的标准组合时 基础底面处的平均压力值 kPa Fk 相应于作用的标准组合时 上部结构传至基础顶面处的竖向压力值 kN Fk 390 000kN Gk 基础自重和基础上的土重 kN 基础重度基础面积基础高度上覆土重度上覆面积上覆厚度 Gk 25 000 18 000 1 000 16 000 18 000 2 000 1026 000kN A 基础底面面积 m2 A b l 3 000 6 000 18 000m2 fa 修正后的地基承载力特征值 kPa 2 3 2 当偏心荷载作用时 pkmax Fk Gk Mk AW Fk Gk Mku Vku h AW 390 000 1026 000 270 000 80 000 1 000 18 0009 000 78 667 38 889 117 556kPa 1 2 fa 204 960kPa满足要求 pkmin Fk Gk Mk AW Fk Gk Mku Vku h AW 390 000 1026 000 270 000 80 000 1 000 18 0009 000 78 667 38 889 39 778kPa fa 170 800kPa满足要求 2 4 验算基底应力 pkmax pkmax 2 117 556 39 778 2 157 333 2 78 667kPa fa 170 800kPa满足要求 式中 Mk 相应于作用的标准组合时 作用于基础底面的力矩值 kN m Mku 相应于作用的标准组合时 上部结构作用于基础顶面的力矩值 kN m Mku 270 000kN m Vku 相应于作用的标准组合时 上部结构作用于基础顶面的剪力值 kN Vku 80 000kN W 基础底面的抵抗矩 m3 W l b 2 6 6 000 3 000 2 6 9 000m3 pkmin 相应于作用的标准组合时 基础底面边缘的最小压力值 kPa 2 5 软弱下卧层的承载力验算 依据 地规 5 2 7 当地基受力层范围内有软弱下卧层时 应符合下列规定 对于矩形基础 应按下式验算软弱下卧层的地基承载力 pz l b pk pc b 2 z tan l 2 z tan 6 000 3 000 78 667 17 700 3 000 3 000 2 2 20 0 424 6 000 2 2 20 0 424 460 200 4 868 7 868 12 016kPa pcz 1 h1 2 h2 16 000 1 500 19 400 3 700 24 000 71 780 95 780kPa pz pcz 12 016 95 780 107 796kPa faz fak d m d 0 5 90 000 1 6 18 400 1 500 3 700 0 5 90 000 138 368 228 368kPa pz pcz 107 796kPa0 5 取 23 o 三 变形计算 3 1 基础底面压力p p F G A 290 000 1026 000 18 000 1316 000 18 000 73 111kPa 式中 p 基础底面压力 kPa F 相应于作用的准永久组合时 作用于基础顶面的柱轴向力 kN F 290 000kN G 基础自重和上覆土自重标准值 kN A 基础底面面积 m2 3 2 计算基底附加压力p0 p0 p pc 73 111 53 100 20 011kPa 式中 p 基础底面压力 kPa pc 基础底面处土的自重应力 kPa pc 1 h1 2 h2 16 000 1 500 19 400 1 500 24 000 29 100 53 100kPa 3 3 确定沉降计算深度zn 由 地规 公式 5 3 8 估算 zn b 2 5 0 4 lnb 5 3 8 3 000 2 5 0 4 ln3 000 3 000 2 061 6 182m 式中 zn 基础中点的地基变形计算深度 m b 基础宽度 m 3 4 列表计算基础中心点的沉降量 使用 地规 附录K 0 1 2时 对矩形基础的中点来说 应分为四块相同的小面积 长度l1 l 2 6 2 3m 短边b1 b 2 3 2 1 5m 基础中点为四个小矩形的角点 因b 3m 查 地规 表5 3 7 可知 z 0 6m zi m l1 b1zi b1 izi izi i zi 1 i 1Esi kPa s i m s mm 0 02 000 0000 2500 000 2 2002 001 4670 2170 4760 47652500 007267 262 4 8002 003 2000 1560 7500 27347300 0046311 890 5 5822 003 7210 1430 7970 04770800 0005312 418 6 1822 004 1210 1340 8260 02970800 0003312 750 表中 s 按分层总和法计算出的地基变形量 mm n s p0 zi i zi 1 i 1 Esi i 1 n 地基变形计算深度范围内所划分的土层数 p0 相应于作用的准永久组合时基础底面处的附加压力 kPa Esi 基础底面下第i层土的压缩模量 MPa 应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和 的压力段计算 zi 基础底面至第i层土底面的距离 m i 基础底面计算点至第i层土底面范围内平均附加应力系数 可按 地规 附录K采用 3 5 复核沉降计算深度 依据 地规 5 3 7 由上表可知 s n 0 332mm s 12 750mm s n 0 332 0 026 0 025不满足要求 s 12 750 式中 s n 在由计算深度向上取厚度为 z的土层计算变形值 mm s 在计算深度范围内 各层土的计算变形值之和 mm 3 6 重新选取沉降计算深度 计算沉降量并复核沉降计算深度 取沉降计算深度zn 6 600m z 0 6m zi m l1 b1zi b1 izi izi i zi 1 i 1Esi kPa s i m s mm 0 02 000 0000 2500 000 2 2002 001 4670 2170 4760 47652500 007267 262 4 8002 003 2000 1560 7500 27347300 0046311 890 6 0002 004 0000 1360 8170 06770800 0007612 652 6 6002 004 4000 1280 8440 02770800 0003012 957 依据 地规 5 3 7 由上表可知 s n 0 305mm s 12 957mm s n 0 305 0 024 0 025满足要求 s 12 957 3 6 确定基础最终沉降量 依据 地规 5 3 5 s s s 5 3 5 0 879 12 957 11 382mm 式中 s 地基最终沉降量 mm s 沉降计算经验系数 根据地区沉降观测资料及经验确定 无地区经验时可根据变形计算 深度范围内压缩模量的当量值Es 基底附加压力按表5 3 5取值 ES Ai 5 3 6 Ai Esi 0 476 0 273 0 067 0 027 0 476 0 273 0 067 0 027 5250473070807080 0 844 0 000 0 000 0 000 0 000 0 844 0 000 5214 981kPa 5 215MPa 式中 Ai 第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值 p0 20 011kPa fak 100 000kPa且 p0 20 011kPa 0 750 fak 75 000kPa 查得沉降计算经验系数 s 0 879 四 柱下冲切验算 依据 地规 8 4 7 平板式筏基柱下冲切验算应符合下列规定 平板式筏基柱下冲切验算时应考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩产生的附加剪力 对基础边柱和角柱冲切验算时 其冲切力应分别乘以1 1和1 2的增大系数 距边柱h0 2处冲切临界截面的最大剪应力 max应按式 8 4 7 1 式 8 4 7 2 进行计算 板的最小厚度不应小于500mm 4 1 验算单柱下受冲切筏板厚度 与弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc 1 600m 与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长c1为 c1 h1 hc h1 0 700 1 600 0 700 3 000m 垂直于 hc的柱截面边长 bc 1 600m 垂直于 c1的冲切临界截面的边长c2为 c2 bc h0 2 bH2 1 600 0 475 0 600 2 675m 冲切临界面周长um为 um 2 c1 c2 2 3 000 2 675 8 675m 冲切临界截面重心位置X X c1 2 2 c1 c2 3 000 2 2 3 000 2 675 9 000 8 675 1 037m 冲切临界截面的极惯性矩Is为 Is c1 h0 3 c1 3 h0 2 h0 c1 c1 X 2 662 c2 h0 X 2 3 000 0 950 3 3 000 3 0 950 66 2 0 95 3 00 3 000 1 037 2 2 675 0 950 1 037 2 2 0 429 4 275 1 219 2 735 8 658m4 沿弯矩作用方向 冲切临界截面重心至冲切临界截面最大剪应力点的距离cAB为 cAB c1 X 3 000 1 037 1 963m 相应于荷载效应基本组合时的集中力Fl为 Fl 1 35 Nk pk c1 c2 1 35 195 000 21 667 3 000 2 675 1 35 195 000 173 875 28 519kN 式中 Nk 相应于作用标准组合时的柱轴力 kN Nk 195 000kN pk 荷载标准组合地基净反力 kN pk Fk 390 000 21 667kPa A18 000 作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值Munb为 Munb 1 35 Mck 1 35 135 000 182 250kN m 式中 Mck 作用于冲切临界截面重心上的不平衡弯矩标准值 kN m Mck 135 000kN m 不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力传递的分配系数 s为 s 1 1 1 c1 c2 0 5 2 3 1 1 1 3 000 2 675 0 5 2 3 1 1 1 0 706 1 1 1 706 1 0 586 0 414 冲切临界截面上最大剪应力 max 为 max 1 1 Fl s Munb cAB 8 4 7 1 um h0Is 1 1 28 519 0 414 182 250 1 963 8 675 0 9508 658 31 371 148 017 8 2418 658 3 807 17 095 20 902kPa 柱截面长边与短边的比值 s为 s hc 1 600 1 000 2 bc1 600 取 s 2 受冲切承载力截面高度影响系数 hp为 由于h 1 000m 2m 取 hp 0 983 0 7 0 4 1 2 s hp ft 8 4 7 2 0 7 0 4 1 2 2 0 983 1710 0 7 1 000 0 983 1710 1177kPa max 20 902kPa满足要求 式中 Fl 相应于作用的基本组合时的冲切力 kN 对内柱取轴力设计值减去筏板冲切锥体内的 基底净反力设计值 对边柱和角柱 取轴力设计值减去筏板冲切临界截面范围内的 基底净反力设计值 um 距柱边缘不小于h0 2处冲切临界截面的最小周长 m 按 地规 附录P计算 h0 筏板的有效高度 m Munb 作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值 kN m cAB 沿弯矩作用方向 冲切临界截面重心至冲切临界截面最大剪应力点的距离 m 按附录P计算 Is 冲切临界截面对其重心的极惯性矩 m4 按 地规 附录P计算 s 柱截面长边与短边的比值 当 s 2 时 s取2 当 s 4 时 s取4 hp 受冲切承载力截面高度影系数 当h 800mm时 取 hp 1 0 当h 2000mm时 取 hp 0 9 其间按线性内插法取值 ft 混凝土轴心抗拉强度设计值 kPa C1 与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长 m 按 地规 附录P计算 C2 垂直于C1的冲切临界截面的边长 m 按 地规 附录P计算 s 不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力来传递的分配系数 五 受剪承载力验算 依据 地规 8 4 10 平板式筏基受剪承载力应按式 8 4 10 验算 当筏板的厚度大于 2000 mm时 宜在板厚中间部位设置直径不小于 12 mm 间距不大于 300 mm 的双向钢筋网 0 7 hs ft bw h0 0 7 0 958 1710 1 000 0 950 1089kN Vs 1 35 pk b hc 2 1 35 21 667 3 000 1 600 2 1 35 21 667 0 700 20 475kN Vs 0 7 hs ft bw h0 8 4 10 满足要求 式中 Vs 相应于作用的基本组合时 基底净反力平均值产生的距内筒或柱边缘h0处筏板单位宽度的 剪力设计值 kN hs 受剪承载力截面高度影响系数 hs 800 0 25 h0 800 0 25 950 0 958 bw 筏板计算截面单位宽度 m bw 1 0m h0 距内筒或柱边缘h0处筏板的截面有效高度 m 23 筏筏形形基基础础设设计计 1 基本条件 1 1 基础类型 平板式筏基 1 2 基础尺寸及地质资料 基础平面图 hv 3 0 hc b hv bH2bcbH1bcbH2 l 6 0 基础立面及地层分布图 层顶埋深上部结构物 0 000 h1 1 3 0 1 h2 h0 h d 1 h3 钢筋位置 1 h4 h5 2 1 2 1 基础尺寸 24 桥轴方向 柱截面的边长hc 1 60 m 桥轴直角 柱截面的边长bc 1 60 m 两立柱之间的净间距bH1 1 60 m 柱外边缘至基础边缘距离bH2 0 60 m 柱外边缘至基础边缘距离hv 0 70 m 桥轴方向 基础平面宽度b 3 00 m 桥轴直角 基础平面长度l 6 00 m 筏基础底面埋深取d 3 00 m 筏基础高度h 1 00 m 筏基础底面混凝土净保护层厚度c 0 05 m 筏基础有效高度h0 0 95 m 筏基础采用混凝土强度等级C40抗压fc 19 1 N mm2 砼规 表4 1 4 抗拉ft 1 71 N mm2 砼规 表4 1 4 上覆土重度18 00 N mm3 1 2 2 地质资料 依据 中北镇天桥地质勘查报告 岩土参数的选定方法 岩土性状指标选用平均值 并参考其范围值 岩土强度指标选用特征值 参考其对应的标准值 地质参数如下表 地层 编号 岩土名称 土层厚土的重度液性指数压缩模量承载力基本容许值粘聚力内摩擦角 hi m kN m3 ILEs MPa fao kPa Cq kPa Cq 1杂 填 土1 5016 00 1粉质粘土3 7019 400 655 25100 022 211 8 1粉质粘土2 6019 400 654 7390 023 511 1 1粉 土1 5019 600 797 08110 017 721 3 2粉质粘土3 2018 701 043 5385 017 08 7 2 地基承载力验算 2 1 地基承载力特征值 25 依据 中北镇天桥地质勘查报告 基础持力层选取 1粉质粘土层 地基承载力特征值 fak 100 0 kPa 2 2 地基承载力特征值修正 依据 建筑地基基础设计规范 GB5007 2011 以下简称 基础 5 2 4 当基础宽度大于3m或 埋置深度大于0 5m时 从载荷试验或其他原位测试 经验值等方法确定的地基承载力特征值 尚应 按下式修正 fa fak b b 3 d m d 0 5 5 2 4 100 0 3 19 4 3 0 3 1 6 18 7 3 0 0 5 100 0 0 0 74 8 174 8 kPa 式中 fa 修正后的地基承载力特征值 kPa fak 地基承载力特征值 kPa b d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数 按基底下土的类别查 基础 表5 2 4 表5 2 4 承载力修正系数 土 的 类 别 b d 淤泥和淤泥质土01 0 人工填土 01 0 e或IL 0 85的粘性土 红粘土 含水比 w 0 801 2 含水比 w 0 80 21 4 大面积压 实填土 压实系数 0 95 粘粒含量 c 10 的粉土01 5 最大干密度 2 1t m3的级配砂石02 0 粉土 粘粒含量 c 10 的粉土0 31 5 粘粒含量 c 10 的粉土0 52 0 e 0 85和IL 0 85的粘性土0 30 31 61 6 粉砂 细砂 不包括很湿与饱和时的稍密状态2 03 0 中砂 粗砂 砾砂 碎石土3 04 0 基础底面以下土的重度 地下水位以下取浮重度 kN m3 依据 物理力学指标统计表 取值 基础地面下为 1层粉质粘土 19 4kN m3 b 基础底面宽度 m 当基宽小于3m时按3m考虑 大于6m按6m考虑 m 基础底面以上土的加权平均重度 地下水位以下取浮重度 kN m3 依据 物理力学指标统计表 取值 土重度基础底面上层厚 上覆土 1 18 0 1 50 27 00 1替换杂填土 1粉质粘土 2 19 4 1 50 29 10 m 18 7018 70 kN m3 3 0056 10 d 基础埋置深度 m 一般自室外地面标高算起 在填方整平区可自填土地面标高算起 但填土在上部结构施工后完成时 应从天然地面标高算起 2 3 基础底面压力计算 依据 基础 5 2 2 基础底面的压力可按下式确定 26 2 3 1 轴心荷载作用时 pk Fk Gk 5 2 2 1 A 528 3 1016 6 1544 8Fk 390 0 kN 18 018 0Mku 85 8 kPa fa 174 8 kPa Hku 80 0 kN 满足要求 式中 fa 修正后的地基承载力特征值 kPa A 基础底面面积 m2 A b l 3 0 6 0 18 0 m2 pk 相应于作用的标准组合时 基础底面处的平均压力值 kPa Fk 相应于作用的标准组合时 上部结构传至基础顶面处的竖向压力值 kN 钢拱桥临时墩钢柱高度单位重量根数附加系数 Fk 390 0 0 02936 5 0 78 5 8 1 5 390 0 138 3 528 3 kN 钢管外径 1 600mmR1 300 mm 钢管内径 2 568mmR2 284 mm 钢管壁厚t 16mm 截面面积A 12 22 600 2 568 2 29355 mm2 44 Gk 基础自重和基础上的土重 kN 基础重度基础面积基础高度 基础自重25 0 18 0 1 0 450 0 基础上覆土18 0 18 0 2 0 648 0 扣除钢管 18 0 2 262 2 0 81 4 Gk 1016 6 kN 钢管面积 0 60 0 60 3 14 4 8 根 2 262 m2 2 3 2 当偏心荷载作用时 依据 基础 5 2 2 2 偏心距判断式如下 偏心距e M V 456 0 80 0 390 0 1016 6 27 536 0 1406 6 0 381 m b 6 3 00 6 0 500 m 基础底面边缘压应力可按公式 5 2 2 2 3 计算 pk Fk Gk Mk 5 2 2 2 3 AW Fk Gk Mku Hku h AW 390 0 1016 6 456 0 80 0 1 0 18 09 0 78 14 59 56 pkmax 137 7 kPa 1 2 fa 209 8 kPa 满足要求 pkmin 18 6 kPa 1 01 0 fa 174 8 kPa 满足要求 式中 Mk 相应于作用的标准组合时 作用于基础底面的力矩值 kN m Mku 相应于作用的标准组合时 上部结构作用于基础顶面的力矩值 kN m Mku Hku H 钢梁腹板高底面以上高地面 基础顶 80 0 1 4 2 3 00 2 00 80 0 5 70 456 0 kN m Hku 相应于作用的标准组合时 上部结构作用于基础顶面的剪力值 kN Hku 80 0 kN W 基础底面的抵抗矩 m3 W l b 2 6 6 00 3 00 2 6 9 00 m3 pkmin 相应于作用的标准组合时 基础底面边缘的最小压力值 kPa 2 4 验算基底应力 pkmax pkmax 2 137 7 18 6 2 156 3 2 78 1 kPa fa 174 8 kPa 满足要求 2 5 软弱下卧层的承载力验算 依据 基础 5 2 7 当地基受力层范围内有软弱下卧层时 应符合下列规定 对于矩形基础 应按下式验算软弱下卧层的地基承载力 pz pcz 5 2 7 1 13 97 98 78 112 8kPa faz 232 9 kPa 满足要求 28 式中 pz 相应于作用的标准组合时 软弱下卧层顶顶面处的附加压力值 kPa pz l b pk pc 5 2 7 3 b 2 z tan l 2 z tan 6 00 3 00 85 8 18 70 3 0 3 00 2 2 20 0 424 6 00 2 2 20 0 424 535 0 13 97 kPa 4 868 7 868 pcz 软弱下卧层顶面处土的自重压力值 kPa pcz 1 h1 2 h2 98 78kPa faz 软弱下卧层处经深度修正后的地基承载力特征值 kPa faz fak d m d 0 5 1 1 90 0 1 6 19 00 1 50 3 70 0 5 90 0 142 9 232 9 kPa 土重度软弱下卧层处 上覆土 1 18 0 1 50 27 00 1杂填土 1粉质粘土 2 19 4 3 70 71 78 m 19 0019 00 kN m3 5 2098 7898 78 b 矩形基础底边的宽度 m l 矩形基础底边的长度 m pc 基础底面处土的自重压力值 kPa z 基础底面至软弱下卧层顶面的距离 m 1 1基础底面埋深 z 1 50 3 70 3 00 2 200 m 地基压力扩散线与垂直线的夹角 o 可按表5 2 7采用 基底土层的压缩模量 1粉质粘土Es1 5 25 MPa 下层土的压缩模量 1粉质粘土Es2 4 73 MPa Es1 Es2 5 25 4 73 1 110 z b 2 200 3 00 0 733 0 50 取 23 表5 2 7 地基压力扩散角 z b Es1 Es20 250 50 36 23 510 25 1020 30 3 变形计算 3 1 基础底面压力p p F G 528 3 1016 6 1544 8 85 82 kPa A18 0018 00 式中 29 p 基础底面压力 kPa F 相应于作用的准永久组合时 作用于基础顶面的柱轴向力 kN F 528 3 kN G 基础自重和上覆土自重标准值 kN G 1016 6 kN A 基础底面面积 m2 3 2 计算基底附加压力p0 p0 p pc 85 82 55 40 30 42 kPa 式中 p 基础底面压力 kPa pc 基础底面处土的自重应力 kPa 重度土厚度 基础上覆土18 0 1 0 2 0 36 0 1粉质粘土19 4 1 0 1 0 19 4 pc 55 4 3 3 确定沉降计算深度zn 依据 基础 5 3 8 当无相邻荷载影响 基础宽度在1m 30m范围内时 基础中点的地基变 形计算深度由下列简化公式计算 在计算深度范围内存在基岩时 zn也也可可取取基岩表面 当存在较厚的坚硬粘性土层 zn b 2 5 0 4 lnb 5 3 8 3 000 2 5 0 4 ln3 000 3 000 2 061 6 182 m 天然地面标高 式中 1杂填土回填土 zn 基础中点的地基变形计算深度 m b 基础宽度 m 基底 2 20 b 3 0 6 182 4 80 1粉质粘土i 1层ai 1 1粉质粘土 i层ai zn z 1粉土i 1层an 平均附加应力系数 a 曲线 3 4 列表计算基础中心点的沉降量 使用 基础 附录K 0 1 2时 对矩形基础的中点来说 应分为四块相同的小面积 其长短边为 长度l1 l 2 6