基础工程课程设计

1、目录基础工程课程设计 1工程概况1.1 工程地质资料1.2 荷载情况2初步选择持力层，确定桩型和尺寸 3确定单桩承载力标准值 4初步确定桩数及承台尺寸 5群桩基础的单桩承载力验算 6确定群桩承载力设计值 7降量验算8软弱下卧层的验算9承台设计计算9.1 承台抗弯设计验算 9.2 承台抗冲切验算 9.3 承台剪切验算附图1 附图2 附图3 附图4 附图5 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，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

2、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：450mme 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

3、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=(8300-10 n)kN ,弯矩 MX=(80+2n)kN m, M=(750-n)kN。(其中，M、M 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

4、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qpkqsikqpkqsikqpkC|sik粘土3.0< COXI OCIXI COOO- GDO5504044淤泥9.50r"" "144012粘土粉质粘土4.5GOODCCNJCOWCOCOTCDJ J"* JILL " , gUJI L ," , .1LL - aUJ 1. . -1 ILLB , , , "UJIL g - -11 - -

5、11 j J淤泥粉质粘土淤泥质粘土300050200040100044淤泥质土9.2201416卵石3.01000012070001002800120卵石 强风化岩强风化岩未见底7000100 5000722000 100四、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；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、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

7、合：轴力F二(8300-10 *15)kN,弯矩 M=(80+2*15)kN m M=(750- 15)kN。(其中,M、M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300KPa400KpM间，所以初步考虑以第 五层卵石做持力层。采用截面为450*600mm勺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 公式其中：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根据基础的竖向载

8、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因为 Nk 1418kN Ra 1694kN符合规范要求。根据偏心荷载下的应力计算公式求得单桩偏心荷载下最大竖向力为Nkmax 3 匹、匹、1418110 1.1735 1.11610kN)根据规范nn 1xj2n 1xj24 1.1 1.1 4 1.1 1.1要求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

9、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，所以应该满足本次设计选用&0混凝土预制桩，得7降量验算桩端附加应力等于沉降量计算深度查表可以知道1 0.987;2 0.858;3 0.503z1 1.5m; z2 4.5m; z3 12.3m由沉降量计算公式得E A 160.42*0.987*1.5160.42*(0.858*4.50.987*1.5)160.42*(0.503*12.30058*4.5)s160.42*0.987*1.5160.42*(0.858*4.50.987*1.5)160.42*(0.503*12.30058*4.5)

10、Esi464.66010.516桩基础沉降量 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330204.61919卵石30403546192121强风化岩20302560212423(1)桩端上部土的自重应力(2)群Gk 20*3*3*2 0.2*18 (18 10)* 0.8 (18 10)*9.5 (19 10)*4

11、.5 (19 10)*9.2 (21 10)* 0.8* 3* 3 2322.9kN桩实体深基础等效底面边长(3)基地压力(4)下卧层允许承载力查阅相关资料可以知道：内摩擦角k 20 ,查表得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0则(5)下卧层顶面自重压力经过计算可以知道，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：所以对于承台进一步设计为：取承台厚1.5m,下设厚度为100mm虽度为C10的混凝土垫层， 保护层厚

12、度为100mm， 则承台有效高度h0=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2fy=300N/mmo承台设计图如附图1、各桩平均竖向力2、最大竖向力3、弯矩计算以及配筋对I - I截面钢筋面积应该为采用13根直径为30mm勺钢筋，As=9188mm平行于x轴布置。对n - n断面钢筋面积应该为采用11根直径为30mms筋，As=7774.5mnm,平彳f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Ft 2 0x (bc a0y )0y(ac a0x )式中则桩顶净反力根据公式符合承台设计要求2、角桩抗冲切验算冲切力 Nl 必须不大于抗冲切力其中冲切力为故，承台设计满足要求。9.3 承台剪切验算承台剪切力