基础工程课程设计2018070

1、.目录目录 .1基础工程课程设计 .31工程概况 .61.1工程地质资料 .61.2荷载情况 .62初步选择持力层，确定桩型和尺寸.63 确定单桩承载力标准值 .64初步确定桩数及承台尺寸 .75群桩基础的单桩承载力验算 .76 确定群桩承载力设计值 .87降量验算 .88软弱下卧层的验算 .99承台设计计算 .109.1承台抗弯设计验算 .109.2承台抗冲切验算 .129.3承台剪切验算 .13附图 1 .15附图 2 .16附图 3 .17word 专业资料.附图 418附图 519word 专业资料.基础工程课程设计设计题目：柱下钢筋混凝土桩基础适用专业：地质15-1一、课程设计基本要

2、求1 、课程设计目的利用所学基础工程课程的理论知识，能够独立完成一个较完整的基础设计与计算过程，从而加深对所学理论的理解与应用。2 、课程设计建议在复习本学期课程理论知识后，收集并阅读相关设计规范和参考书后进行本课程设计任务。二、课程设计设计资料1 、工程设计概况某城市新区拟建一栋15 层框架结构的办公楼，其场地位于临街地块居中部位，无其它邻近建筑物， 地层层位稳定， 场地地质剖面及桩基计算指标见工程地质资料。 试设计柱下独立承台桩基础。（ 1 ）地基基础设计等级为乙级；（ 3 ）柱的截面尺寸为： 450mm ×600mm ；（ 4 ）承台底面埋深： d =2.0m （也可自行按规范

3、要求选定） ；（ 5 ）根据地质资料以及上部荷载情况，自行选择桩型、桩径和桩长；（ 7 ）桩的类型：预制桩或者灌注桩（自行斟酌设定）；（ 8 ）沉桩方式：静压或者打入（自行斟酌设定）。（ 9 ）方案要求尽量先选择以粉质粘土为持力层，若不满足要求，再行选择卵石或岩石层作为持力层，并作简要对比说明。2 、荷载情况已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：轴力F=(8300-10n )kN ，弯矩 M x=(80+2 n)kN m·， M y =(750- n)kN 。（其中， M x、 M y 分别为沿柱截面短边和长边方向作用； n 为 15 ）。3 、工程地质资料word

4、专业资料.建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为5 层，地质剖面与桩基计算指标见表1 ，勘察期间测得地下水水位埋深为2.2m 。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。三、设计内容及要求（ 1 ）确定单桩竖向承载力特征值；（ 2 ）确定桩数，桩的平面布置，承台平面尺寸，单桩承载力验算；（ 3 ）若必要，进行软弱下卧层承载力验算；表 1 地质剖面与桩基计算指标桩基计算指标层厚地下水位单桩布置预制桩沉管桩冲、钻孔桩土层种类/m/m/mq siqsiq siqpkqpkq pkkkk2149320粘土3.0504044淤泥9.51440124.53000502004

5、010044粉质粘土00淤泥质土9.2201416卵石3.01000127001028012000000强风化岩未见底70001050072200100000四、设计成果及提交（1 ）计算说明书：计算说明书一律用A4 幅面；装订顺序：封面 （须注明：基础工程课程设计，专业班级，学号，姓名，日期），目录 、设计任务书 ，计算说明书 ；word 专业资料.五、建议的设计步骤及涵盖内容（ 1 ）列出设计资料（包括上部结构资料、建筑场地资料）；（ 2 ）选择桩型、桩端持力层和承台埋深；（ 3 ）确定单桩承载力标准值；（ 4 ）确定桩数和承台底面尺寸；（ 5 ）确定群桩竖向承载力设计值；（ 6 ）桩基中

6、单桩荷载验算；（ 7 ）桩基软弱下卧层验算 （若不须验算桩基软弱下卧层沉降， 建议另行设定条件自行练习） ；（ 8 ）承台设计（承台尺寸及桩的布置，提出承台配筋要求）。word 专业资料.1 工程概况某城市新区拟建一栋15 层框架结构的办公楼，其场地位于临街地块居中部位，无其它邻近建筑物，地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标见工程地质资料。1.1 工程地质资料建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为5 层，地质剖面与桩基计算指标见表1 ，勘察期间测得地下水水位埋深为2.2m 。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。1.2 荷载情况已知上部框架结构由柱子传至

7、承台顶面的荷载效应标准组合：轴力F=(8300-10*15 )kN ，弯矩 M x =(80+2*15 )kN m·， M y=(750- 15 )kN 。（其中， M x、M y 分别为沿柱截面短边和长边方向作用）。2 初步选择持力层，确定桩型和尺寸根据荷载和地质条件，由于卵石土承载力在300KPa400Kpa之间，所以初步考虑以第五层卵石做持力层。采用截面为450*600mm的预制钢筋混凝土方桩。桩端进入持力层1 ，桩长 25m 。3 确定单桩承载力标准值根据单桩竖向极限承载力的标准值Q uk 公式QukQSK Qpk u qsik l i qpk Ap其中：Ap0.450.60

8、.27mu0.4541.8(m)2Q uk100000.271.8(501149.5504.59.2201200.8)3388( kN )word 专业资料.R aQuk1694( kN )24 初步确定桩数及承台尺寸先假设承台尺寸为3m*3m，厚度为1m ，承台及其上的土的重度为20kN/m3 ，则承台及其上土自重的标准值为G k20332360(kN )根据基础的竖向载荷和承台及其上自重确定桩数，当中心荷载作用时，根据公式Fk Gk8150 360n5.02Ra1694可取 6根桩5 群桩基础的单桩承载力验算按照设计的承台尺寸，计算G k33220360kN由单桩竖向力计算公式N kFkG

9、kn得N k815036061418kN因为 N k 1418kNRa1694kN符合规范要求。根据偏心荷载下的应力计算公式N ikFkGkM xk yiM yk xin2nj 1 x j2nj 1 x j求得单桩偏心荷载下最大竖向力为N kmaxFk GkM xk yiM yk xi110 1.1735 1.11610（kN ）nnj1 x j2nj1 x j214181.1 1.14 1.1 1.14根据规范要求word 专业资料.N max1.2RaN kmax16101.2Ra2032.8符合群桩基础的要求6 确定群桩承载力设计值一般而言， 桩的承载力主要取决于地基岩土对桩的支撑能力，

10、但是对于端承桩，超长桩或者桩身质量有缺陷的情况，可能由桩身混凝土控制。由于与材料强度有关的设计，作用组合的效应应采用按承载能力极限状态下的基本组合的效应，所以应该满足NA p fcC本次设计选用C30 混凝土预制桩，得N0.2730000 0.856885kN7 降量验算桩端附加应力等于P0Fk GkPc0ab8150 360473 380877.1* 7.1160.42(Kpa )(b02l tan)(a02l tan )50.4144沉降量计算深度ZnB0 ( 2.50.4 ln B0 )7.1* (2.50.4ln 7.1)12.18m查表可以知道10.987 ；20.858 ；30.5

11、03z11.5m ； z24.5m ； z312.3m由沉降量计算公式得s'P0( zi izi 1 i1)（）160.42* 0.987 * 1.5 160.42 * 0.858* 4.5 0.987 * 1.5Esi464.6（）160.42*0.503* 12.30.858 * 4.55.1683.0176.21894.4mm60word 专业资料.EsAi160.42* 0.987* 1.5160.42* (0.858* 4.50.987*1.5)160.42* (0.503* 12.30.858* 4.5)AI160.42 * 0.987* 1.5160.42* (0.858

12、* 4.50.987*1.5)160.42 * (0.503* 12.30.858* 4.5)Esi464.66010.516桩基础沉降量sp s'根据建筑桩基技术规范2094-2008表 p 0.808sps'0.808* 94.476.3200mm所以桩基沉降量满足设计要求。8 软弱下卧层的验算假设卵石下有3m 厚的淤泥质土，因此需要进行软弱下卧层的验算查阅相关资料得到相关土的工程性质：表 1 ：土的工程参数土体种类内摩擦角范围内摩擦角取值压缩模量重度范围重度取值粘土1030202017.81918淤泥3305218.518.5粉质粘土18252020182119淤泥质土3

13、30204.61919卵石30403546192121强风化岩20302560212423（1 ）桩端上部土的自重应力G k20 * 3* 3* 2 0.2* 18(1810) * 0.8(1810) * 9.5(1910) * 4.5(1910) * 9.2( 2110) * 0.8 * 3* 32322.9kN（2 ）群桩实体深基础等效底面边长word 专业资料.B 0b02l tan2.62* 25* tan 52.64.57.1m4A 0a02l tan2.62* 25* tan 52.64.57.1m4（3 ）基地压力Fk Gk8150 2322.9Pk207.75kPaA7.1*

14、7.1（4 ）下卧层允许承载力faM b b M d md M cCk查阅相关资料可以知道：内摩擦角k 20，查表得M b0.51; M d0.36; M c 5.66;Ck 30KN ;11KN / m3 ;b 2.6m; d27m基础底面至下卧层距离z=2m ，由于 z / b0.240.25 ，因此扩散角0m2.2 * 180.8* 88.5* 9.5 9* 4.59* 9.2 11* 0.89.59kM / m339.54.59.20.8则f a 0.51* 11* 2.60.36* 27 * 9.75.66* 30278.67 kPa（5 ）下卧层顶面自重压力G k 9.7* 27

15、* 3* 32357.1KNGk12357.146.76(KPa )Pco7.1* 7.1AP0FkG k1Pc 0 * a * b81502357.1 47 * 3* 3200.04(kPa)(b02l tan)( a0 2l tan)7.1* 7.144经过计算可以知道，软弱下卧层的承载力f a 278.7kPa 200kPa ，所以符合规范要求。9 承台设计计算9.1 承台抗弯设计验算在承台结构计算中，取相应于作用基本组合有效的设计，可以按照下式进行计算：S1.35skword 专业资料.所以F1.35Fk11002.5(kN )Mx1.35M kx148.（5 kN ）M y1.35M

16、 ky992.25（ kN ）对于承台进一步设计为：取承台厚1.5m ，下设厚度为100mm强度为 C10 的混凝土垫层，保护层厚度为100mm，则承台有效高度h 0 =1.4m ；承台设计混凝土强度等级为C20 ，混凝 的 抗 拉 强 度 f t1.1kN / m2 ， 钢 筋 选 用 HRB335二 级 ， 钢 筋 抗 拉 强 度 设 计 值 为f y=300N/mm2。承台设计图如附图1 、各桩平均竖向力F11002.5N1833.75(kN )n62 、最大竖向力N maxyFM y xmax1833.75992.25* 1.1 150.341833.75 1984.05( kN)nx

17、 j26*1.12N maxxFM x ymax148.5* 1.11856.25(kN )n21833.75y j6* 1.1* 1.13 、弯矩计算以及配筋对 - 截面M YN i X i 3* Nmax y X i 3* 1856.25 * 0.6 3341.25(kN )钢筋面积应该为A sM Y3341.25 1068839.3(mm2 )0.9* ft * h00.9* 300* 1400采用 13 根直径为 30mm的钢筋， As=9188mm 2,平行于 x 轴布置。对 - 断面M xNiYi2 * N max xYi2 * 1984* 0.6752678.4(kN )word

18、 专业资料.钢筋面积应该为A sM Y2678.4 * 10620.9 * f t * h00.9 * 300* 14007085.14( mm )采用 11 根直径为 30mm钢筋， As=7774.5mm2，平行于 y 轴布置。9.2 承台抗冲切验算1 、柱下抗冲切验算柱下抗冲切验算应该满足Ft2 0 x (bca0 y )0 y (aca0 x )hpf t h0式中a0 x 0.6m;0 xa0 x0.60.43;0 x0.841.33h01.40 x0.2a0y0.675m;a0 y0.6750.49;0.840 yh01.40 y1.220x0.2bc0.45m; ac0.6m;h

19、p110.9(1400800) 0.952000800则2 0 x (bca0 y )0y (aca0 x) hp f t h021.33* (0.45 0.675)1.22* (0.60.6) * 0.95 * 1100* 1.44330.48(kN )桩顶净反力FN1833.75(kN )n根据公式FlFN4330.481833.752496.77 (kN )4330.48（ kN ）符合承台设计要求2 、角桩抗冲切验算冲切力 Nl 必须不大于抗冲切力word 专业资料.N l 1xa1 y) 1y (c1a1 x)hp ft h0(c222其中c1c20.45ma0 x 0.6m;a0 x0.60.43;0.841.330 xh01.40 x0 x0.2a0y 0.675m;a0 y0.6750.49; 0 y0.840 yh01.41.220x0.2冲切力为N l N max 1856.25(kN )F 1.33* (0.450.6