基础工程课程设计20180702

1、目录目录 1基础工程课程设计 21 工程概况 51.1 工程地质资料 51.2 荷载情况 52 初步选择持力层，确定桩型和尺寸 53 确定单桩承载力标准值 54 初步确定桩数及承台尺寸 65 群桩基础的单桩承载力验算 66 确定群桩承载力设计值 77 降量验算 78 软弱下卧层的验算 89 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 17附图 4 18附图 5 19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、课程设计基本要求1、课程设计目的利用所学基础工程课程的理论知识

2、，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： 450mmx 600mm；（4） 承台底面埋深：d=2.0m （也可自行按规范要求选定）;（ 5 ）根据地质资料以及上部荷载情况，自行选择桩型、桩

3、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Mx=(80+2n)kN m, My=(750- n)kN。(其中，Mx、My分别为沿柱截面短边和长边方向作用；n 为 15) o3、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

4、为2.2mo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土层种类层厚/m地下水位/m单桩布置/m桩基计算指标预制桩沉管桩冲、钻孔桩cpkqsikq)kqsikqpkqsik粘土3.0504044淤泥9.5144012粉质粘土4.5300050200040100044淤泥质土9.2201416卵石3.0强风化岩未见底100001207000100280012070001005000722000100四、设计成果及提交

5、(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；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)。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

6、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承台顶面的荷载效应标准组合：轴力F=(8300-10*15)kN ，弯矩 Mx=(80+2*15)kN m, My=(750-15)kN。(其中，M“ My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

7、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 Quk 公式Quk QSK Qpk u qsik l i qpk Ap其中：2Ap 0.45 0.6 0.27m2u 0.45 41.8(m)Quk 10000 0.27 1.8 (50 1 14 9.5 50 4.5 9.2 20 120 0.8)3388(kN)QukRa 尸 1694(kN)4初步确定桩数及承台尺寸先假设承台尺寸为 3m*3m，厚度为1

8、m,承台及其上的土的重度为20kN/m 3，则承台及其上土自重的标准值为Gk 20 3 3 2360(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n Fk Gk 8150 3605 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Gk 3 3 2 20 360kN由单桩竖向力计算公式得Nk耳nGkNk8150 3601418kN6因为 Nk 1418kN Ra1694kN符合规范要求。根据偏心荷载下的应力计算公式NikFkGkMxkYi-n2j 1xjMykX2nj 1 Xj求得单桩偏心荷载下最大竖向力为N kmaxFk GkMxk

9、 yin2j 1xjM ykXin21Xj14181101.1735 1.14 1.1 1.14 1.1 1.1161(kN)根据规范要求N kmaxN max16101.2Ra1.2Ra 2032.8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，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N Apfc c本次设计选用 C30混凝土预制桩，得N 0.27 30000 0.85 6885kN7降量验算桩端附加应力等于FkGk

10、a b8150 360 47 3 38087(b° 2l tan)(a°2l tan-)7.1*7.116042(Kpa )50.41P044沉降量计算深度12.18mB0(2.5 0.4lnB0)7.1* (2.5 0.4 In 7.1)查表可以知道10.987 ；20.858 ；30.503Z11.5m ； Z24.5m ； Z312.3m由沉降量计算公式得s'e(zizi 1 i 1)160.42* 0.987*1.546160.42*(0.858*4.5 0.987*1.5)4.6160.42*(0.503*12.3 0.858*4.5)605.16 83.

11、017 6.21894.4mmEsAiA160.42*0.987*1.5 160.42* (0.858*4.5 0.987*1.5) 160.42*(0.503*12.3 0.858*4.5)160.42*0.987*1.5160.42*(0.858*4.5 0.987*1.5)160.42*(0.503*12.3 0.858*4.5)Esi464.66010.516桩基础沉降量s pS'根据建筑桩基技术规范2094-2008表 0.808s ps' 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

12、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330204.61919卵石30403546192121强风化岩20302560212423(1)桩端上部土的自重应力Gk 20*3*3*2 0.2*18 (18 10)* 0.8 (18 10)*9.5 (19 10)*4.5 (19 10)*9.2(21 10)* 0.8* 3* 32322.9kN(2 )群桩实体深基础等效底面边长B。bo2l tan 42.6

13、2* 25* tan52.64.57.1mA。a°2l tan 42.62* 25* tan52.64.57.1m(3 )基地压力PkFk Gk8150 2322.9207.75kPaA7.1* 7.1(4)下卧层允许承载力faM b b M d mdM cCk查阅相关资料可以知道：内摩擦角20，查表得Mb 0.51;Md 0.36;Mc 5.66;Ck 30KN ;11KN/m3;b 2.6m;d 27m基础底面至下卧层距离 z=2m，由于z/b 0.24 0.25，因此扩散角022*18 0.8*8 8.5* 9.5 9*4.59*9.2 仆)8 gkM / m?3 9.5 4.

14、5 9.2 0.8fa 0.51*11*2.6 0.36*27*9.7 5.66*30 278.67kPa(5)下卧层顶面自重压力Gk 9.7*27*3*3 2357.1 KNGk1A2357.17.1* 7.146.76( KPa)P。Fk Gk1FC°*a*b(b0 2l tan)(a0 2l tan )4481502357.1 47* 3*37.1*7.1200.04(kPa)经过计算可以知道，软弱下卧层的承载力fa 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:S

15、1.35Sk所以F 1.35Fk 11002.5(kN)Mx 1.35M kx 148.(kN)My 1.35Mky 992.25( 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 ho=1.4m ;承台设计混凝土强度等级为C20,混凝的抗拉强度ft 1.1kN/m2，钢筋选用HRB335二级，钢筋抗拉强度设计值为fy=300N/mm 2。承 台设计图如附图1、各桩平均竖向力11002.561833.75(kN)2、最大竖向力N maxyM yXmax2Xj1833.75992.25*1.16*1.12150.

16、34 1833.75 1984.05(kN)Nmaxx F M xymax 1833.75 148.5*1.1 1856.25(kN) n yj6*1.1*1.13、弯矩计算以及配筋对I -I截面MyNiXi 3* NmaxyXi 3*1856.25*0.6 3341.25(kN)钢筋面积应该为AsMy0.9* ft * h。3341.25 1060.9*300*14008839.3(mm2)采用13根直径为30mm的钢筋，As=9188mm2,平行于x轴布置。对n - n断面MxMY 2*NmaxxY 2*1984*0.675 2678.4(kN)钢筋面积应该为AsMy0.9* ft*h)2

17、678.4* 1060.9*300*140027085.14( 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Ft20x(bca0y )0 y ( aca0x) hp ft h0式中bca°x 0.6 m;0.675m;0.45 m; ac0x0y20x (bc a0y)21.33* (0.454330.48(kN)a0xhaoyh。0.6m; hp0y (ac0.675)0.61.40.43； 0x0.6751.40.49;1 0.90y0.840x1.330.2咒1221(1400 80

18、0)0.952000 800a0x) hp ft h01.22* (0.6 0.6)* 0.95* 1100*1.4桩顶净反力N -1833.75(kN)n根据公式F N 4330.48 1833.75 2496.77(kN) 4330.4( 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a1 yNl 1x(C2丁)于hpfth0其中c20.45m冲切力为a°x 0.6 m;a0y 0.675m;0xoy30 xh0a0yh。兰 0.43; 0x1.4凹5 0.49;1.40yd 1.330x 0.2d 1.220x °2Nl Nmax 1856.25(kN)0.675/2) 1.22*(0.451.33*(0.452870.4(kN) 1856.25( kN)0.6/2)*0.95*1100*1.4故，承台设计满足要求。9.3承台剪切验算承台剪切力v必须大于抗剪力，即满足V hs ftbh0对I -1断面a°x 0.6 m; 0x 字h。0.61.40.43