基础工程课程设计.docx

西南交通大学基础工程A课程设计指导老师：周立荣班级： 姓名： 学号： 2015年6月目 录一、工程概况和设计任务.11.1 工程概况.1 1.2 设计任务.21.3 地勘资料.21.4 设计依据.5二、扩展基础设计.62.1 设计荷载.62.2 确定基底埋深及持力层.62.3 基底尺寸初步设计.62.4 地基承载力及偏心距验算.72.5 扩展基础设计.72.6 地基稳定性验算. 102.8 扩展基础施工设计. 102.9扩展基础计算设计成果汇总表. .11三、桩基础设计.123.1 设计荷载.123.2 确定持力层及承台尺寸.123.3 初步设计桩数目.123.4 计算复合基桩竖向承载力特征值.133.5 计算桩顶荷载.143.6 承台受冲切承载力验算.153.7 承台受剪计算.163.8 承台受弯计算.163.9 桩基础施工方案.173.10桩基础计算设计成果汇总表. .18附图一 扩展基础平面布置图.19附图二 扩展基础结构图.20附图三 桩基础平面布置图.21附图四 桩基础结构图.221一、工程概况和设计任务1.1 工程概况某装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度24m，柱距6m，车间内有2对30吨中级工作制桥式吊车。建筑平面图见图1-1。规定室内地面标高为0.00，相当于黄海高程455.00m，室外地面标高为-0.15m，柱顶标高为12.50m，轨顶标高为9.80m。图1-1 装配车间平面图（单位：mm）柱子编号为（1）（20），同学们应根据指导教师的要求完成相关编号的柱下基础的设计。根据布置的位置和功能来分，柱子的类别主要有边柱Z1、角柱Z2及抗风柱Z3三类。各柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：边柱Z1： 长宽=1000400mm；角柱Z2： 长宽=1000400mm；抗风柱Z3： 长宽=700400mm；基础梁的横截面尺寸如图1-2，梁与柱之间的净距为20mm，置于柱子外侧的基础顶面（浅基础）或承台（桩基础）上。图1-2 基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）1.2 设计任务根据所给的某机械厂厂房的图纸和地质资料，要求对边柱Z1中的12号柱进行地下基础设计，包括浅基础和桩基础，基础形式可采用柱下预制独立基础、柱下现浇独立基础、沉管灌注桩基础或预应力管桩基础；并完成尺寸计算、内力验算并绘制施工图，安排施工方案和流程，达到施工要求。基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30kN/m计算。各柱在地面处的截面内力取值如下：边柱 Z1（横向计算），荷载组合编号： L11 L12 基础梁作用荷载： 上述所谓横向是指沿车间的短轴方向。弯矩M以柱子的外侧受拉为正，剪力H以指向车间内部为正。在荷载组合编号“Lij”中，“i”表示柱的类别，边柱、角柱、抗风柱分别用1、2、3表示，“j”表示荷载效应的组合类别，“1”表示标准组合、“2”表示基本组合。各荷载项中带下标K者表示荷载效应的标准组合，否则为荷载效应的基本组合。1.3 地勘资料勘察工作按施工图设计阶段的要求进行。共完成钻孔6个，并结合钻孔取原状土样若干个进行了室内土工实验。场地处地面平坦。据钻探揭露，各地层的情况如下：第层：人工填土。分布于场地表面，以灰黑色粉土为主，伴有碎砖，炉渣等杂物的填土层。厚约0.51.2m，结构疏松，土质不均，平均天然重度为17.1kN/m3。第层：粉质粘土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度9.510.1m。硬塑可塑，土质较均匀。第层：粘土。呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在10m以上。土质均匀，可塑硬塑。场区地下水属潜水，初见水位在2.53.1m深处，稳定水位在2.93.9m深处。地下水补给来源为大气降水，水位随季节变化，无侵蚀性。根据钻探及室内土工实验的情况分析，第层杂填土不宜用作建筑物地基。建议把基础埋置在强度较高的第层粉质粘土或第层粘性土中。其地基承载力标准值分别为：第层：fk=200kPa第层：fk=220kPa钻探点布置见图1-3，地质剖面见图1-4图1-5，土工试验成果见表1-1。图1-3 地质钻孔平面布置图（m）图1-4 II地质剖面（m）图1-5 IIII地质剖面（m）4试样编号取样深度/m土的分类名称天然含水量/%天然重度/kN/m3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指数液性指数压缩系数/MPa-1内摩擦角粘聚力/kPa1孔-13.003.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.391615.62-29.009.40粉质粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323395.96-316.6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719205.40-421.0021.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515487.222孔-12.603.00粉质粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250.1925156.22-28.008.40粉质粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216558.64-311.0011.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.1718418.84-415.0015.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316129.263孔-15.005.40粉质粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120156.224孔-14.104.50粉质粘土22.9419.92.730.68737.4323.9613.4700.2122296.045孔-17.507.90粉质粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.2320277.26-213.1013.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.6600.2316519.606孔-13.203.60粉质粘土24.5020.12.710.69230.319.8510.450.4450.2220567.08由以上数据可以得出，13号柱下底层分布情况为（以室内地面为参考点）：3号基础中心位置各土层厚度表土层号厚度/m0.70910.0273.1271.4 设计依据本次课程设计的依据为本课程设计指导书和相关规范。GB50007-2002建筑地基基础设计规范； GB50010-2002 混凝土结构设计规范；JGJ 94-2008建筑桩基技术规范。5二、扩展基础的设计2.1 设计荷载：对于扩展基础，采用如下荷载：,，。,，。2.2 确定基础埋深与持力层。根据地勘报告，层土土质疏松，不适合作为持力层。层土土质较为密实、均匀，且厚度较大，不宜再向下寻找持力层，依然选取层土作为持力层以室外地面标高为基准线。基础计算埋深初拟为1.2m(以室外地面标高为基准线)，基底位于地下水位以上。 图2-1 浅基础示意图2.3 基础底面尺寸初步设计(1)先按中心荷载初算。 计算粘土地基承载力特征值。据粉质粘土层e=0.692，Il=0.455，查表得承载力修正系数。基础埋深范围土的重度m=17.10.559+20.1(1.2-0.559)1.2=18.70kN/m3先假设基底宽度不大于3m，粘土地基承载力特征值：fa=fak+dmd-0.5=200+.1.618.701.2-0.5=220.94kPa。 中心荷载作用基础底面积：A1Fk+F1kfa-GH=1400+180220.94-20(1.2+0.075)=8.08m2 (1)考虑偏心荷载的不利影响,取面积A=1.2A1=1.28.08=9.70m2。可采用矩形基础，bl=2.83.6=10.08m2，由于基底的最小尺寸为2.8m,不大于3m故不需要对再进行宽度修正。2.4 地基承载力及偏心距验算竖向力：弯矩：Mk=240+401.2+0.075-1800.252+0.5+0.02=174.9kNm因此：Pk,max=Fk+F1k+GkA+MkW=1837.0410.08+174.9(2.83.62)/6=211.16kPa e=MkFk+F1k+Gk=174.91837.04=0.095mFk+F1kRa=1400+180374.42=4.22 因此，取n=5，即采用5根桩。2. 确定桩位布置和确定承台尺寸：查表得，灌注桩桩距，所以，取a=1.80+20.3=2.4m b=1.20+20.3=1.8m，采用矩形形式。埋深d=1.2m,承台高0.8m，桩顶深入承台50mm，承台有效高度取为：。3.考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值R。Sa=An=2.401.805=0.93mSad=0.930.3=3.1Bcl=1.88=0.225因为，查表取Ac=A-nApsn=1.82.4-50.325=0.774m2所以R=Ra+cfakAc=374.42+0.072000.774=385.26kN验算n=Fk+F1k+GkR=1400+180+202.41.81.275385.26=4.395满足要求。3.5 计算桩顶荷载取承台及其上土的平均重度，Mk=240+401.2+0.075-1800.252+0.5+0.02=174.9kNm则桩顶平均竖向力为：Nk=Fk+Gkn=1400+180+201.82.41.2755=338.03kNR=385.26kNNk,max=Fk+Gkn+Mkxmaxi=15xi2=338.03+174.90.950.92=376.90kN0满足要求。承台拟采用C20级砼，配筋为HRB335（）级钢筋，桩身砼等级为C30符合规范有关要求，桩的布置和承台平面尺寸如图3-2所示。图3-2 桩的布置和承台平面尺寸图桩顶水平力, 水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角为： ，故可以不验算基桩的水平承载。3.6 承台受冲切承载力验算1.柱边冲切。求冲垮比与冲切系数：， 因h=800mm，故可取。式中，满足要求。2.角桩向上冲切验算从角柱内边缘至承台外边缘距离，。 因为Nmax=Fn+M-Hhxmaxi=15xi2=23435+350-2430.645+601.30.950.92 =528.88kN经验算，满足要求。3.7 承台受剪计算剪跨比与以上冲跨比相同，故对斜截面：故剪切系数：因，故可取，得满足要求。 斜截面按0.3计有，其受剪承载力更大，也满足要求。3.8 承台受弯计算按最小配筋率 ：As，=24007150.0015=2200mm2选用1116，则，沿平行轴方向均匀布置。沿y方向，选用直径14mm。按最小配筋率 ：As=18006980.0015=1884.6mm2选用1016，则，沿平行轴方向均匀布置。3.9 桩基施工方案1.桩基础施工方案:桩施工采用静压沉入方式。2.施工流程:测量放线安装桩尖检查桩位桩机就位调整桩机水平度调整桩机垂直度桩基吊桩对位施压计压力值测量贯入度测回弹值受压下一桩位。承台施工参照扩展基础的施工方案。3.施工工具:压桩机，挖掘机，水准仪，经纬仪，发电机。5.施工图:施工图见附录。参考资料(1)中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范，GB 500072002;(2)中华人民共和国国家标准建筑桩基技术规范，JGJ94-94;(3)中华人民共和国国家标准混凝土结构设计规范，GBJ10-99及其修订本;(4)基础工程，吴兴序，西南交通大学出版社，2007.09。18桩基础计算设计成果汇总表桩的基本参数（长度尺寸单位：m，截面尺寸单位：mm）桩的类型根数截面尺寸长度桩顶（承台底）标高承台下土层桩底标高桩底持力层沉管灌注桩53003008-1.35粉质黏土-9.35粉质黏土承台及布桩方案（尺寸单位：mm）承台底面尺寸台阶尺寸x方向间距y方向间距x方向角桩边距y方向角桩边距承台混凝土标号blhh0blhsaxsayc1c22400180080071518001200300300C20承载力验算（kN）承载力验算荷载（桩顶力）单桩竖向Ra复合基桩竖向R水平Rh竖向Nk竖向Nkmax水平Hik374.42385.2