土力学与地基基础课程设计

1、土力学与地基基础课程设计学生姓名：莫毅坤指导教师：王舒学生班级：09级土木1班设计时间：2011年12月19日哈尔滨铁道职业技术学院设计所需数据地基岩土物理学参数表1土层编号土的名称重度YKN/m孔隙比e液性指数Il粘聚力cKPa内摩 擦角9(°)压缩模量Es Mpa标准贯入锤击数N承载力特 征值fak(KPa)杂填土18-粉质粘土200.650.8434137.56130黏土19.40.580.7825238.211180细砂210.62-3011.616240强风化砂质泥岩22-1822300柱网布置图3HI0t11111窃4)：6：地基岩土物理力学参数表地 层 代 号土名天然地

2、基土重度 (丫 )孔隙比(e)凝聚力(c)内摩擦角()压缩系数(a1-2)压缩模量(Es)抗压强度(frk)承载力特征值(fak)KN/m 3KPa度MPa-MPaMPaKPa杂填土18粉质粘土200.6534130.2010.0130粘土190.5825230.228.2210全风化砂质泥岩2022300.8230强风化砂质泥岩2220253.0300中风化砂质泥岩2415404.0620柱底荷载标准值表3题号Fk (KN)Mk (KN ?m)Vk (KN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴19751548118714010019846484421032161512521641252215

3、5605231090173013121901502426266574115018151370210175271717367512181873143323519329780837461282188314962572183258690837133919701560284242355969589814022057161823126637710210498915342140167733528840210911310610159822051727365309428120117114题号F (KN)M (KN ?m)V (KN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴112682012154418313025

4、8606258213422100162721416328872786731418225017062481953158186744149623601782274228353939588515842435186330625138610410896616672448194533428442311211710871741256220283693154621251241168182326742104391346491133136128919952783218142537552314214713810207828662245455402557156153149銅两直径同靶56799101112131415

5、16182022252B3236阿更TO404561T18皈LI2213W»IB190T2199253EZBT2363554甜70127Q752&23TT5246TO1047I27TISQflI7B02fl5323G72BB13393的EIO6S457580Z45353和1聊厲90ZJU!9SH1418阴192422洞Z51351S1392T41T52BD9021B314437559T1601310M125TH831T101972223<?«?T349142?4SIM卵100聞2633939D3644IBSKB113113351539insZDJJ25<

6、531.423BDJ!4.W9BI5B8042laiso10D11017825T3574OT5S5mSTI102fl121413991GH16ZB2313Z35E3456«K11012V04那32T419537B(54TWJ盹111312S3H0QBIB2121Z6I63ODimi1201251ST2?63144B2515628766905I06B1232H20I&06203®25133»4112515121T3D25BTBD4T3T670102T11S<L3U1547Iffil24 IT2924JTT61301401402D228156180895

7、41100L2fi81436ISIS2Z«2T1535fl«UIIOI1312E233S524刚151B9D的I34D1G9G2W432124ID553&1STfil15010012317726314403491599707嘲S62mu11701151U231m4B25&<GS5伽m104411B3liflT1IN*ZZM2W170175112162225銜449646T&3颐i1U15114914M1795山它洒1751冊1091ST詈1目轴OBrazE2S72855朋5111714.14IT452112272718

8、0190町149207as3394135045957D3810934!1D5B13M1653ZOO2584190期胡1411962513221 392ere5E5BBBTTOSBB100512T215711901阿30T9SOW测22009129IT92M；35T4閒5H晰TOOGOT9141157HZ0JTZS22312T994GZ7220出U8211916421026932?4TI55674QB381W0130915B42W525661351424124025411T91131ST201如3143S345253461671.0BD4101SIZ5715211SW24B3am40722507

9、61091511酹卿r观JW435引$w?前ETH115T1懈i7?aK31£799ww御290TD101KD1DDZ0D3424044TT550旳电IIS1060130542W525BB3351424?D0和066驷1311<58?15262319377445513592B70&1810471267163«2052俪3393300320BI1231ST2D124S2993534174S1554倔9B211BD1534J 9242513劭肪E6710111213141618202225263232羽Ift 间距.设计资料:B轴柱底荷载柱底荷载效应标准组合值 F

10、k=1873KN Mk=193KN.M Vk=1.8KN柱底荷载效应基本组合值 F=2435KNM=251KN .M V=108KN持力层为土层承载力特征值 fak=180kg地下水位深度位于地表下1.5m框架柱截面尺寸 500mm*500mm室外地坪标高同自然地面，室内外高差 450mm二.基础设计1选择基础材料基础采用C25混凝土，HPb235级钢筋，预估基础高度0.84m2.选择基础埋置深度取基础底面高时最高取至持力层下0.5m,本设计取土层为持力层，所以考虑取室外地坪的基础底面为 0.5+1.2+0.5=2.2m基础剖向示意 图如下-0,450UUOJCCJio.QQO01873KV1

11、93KN和 q83kN3求地基承载力特征值fa土层为枯土层 e=0.58 1=0.78 得 b=0.3d=1.6号土层重度 r i=18*0.5=9KN/m3号土层重度 r 2=20*1+(20-10)*0.2=22KN/m号土层重度r3=9.4*0.5=4.7KN/m由此可得基底以上加权平均重度为r m=ri+r2+r3/2.2=16.23KN/m持力层承载力特征值fa为（未考虑宽度修正）fa=far+n(d-0.5)=180+1.6*16.23*(2.2-0.5)=224.15KP4. 初步选择基底尺寸取荷载标准值 Fk=1873KN M=193KN*m V=83KN基础底面积为A=FJ(

12、f a-r ad)=1873/(224.15-20*2.2)=10.38m22 ra基础及回填土平均重度，一般取 20KN/md按室外地面算起考虑偏心荷载的影响，基础面积加大范围为(10%-40% 此处按10%增大面积A=1.1Ao=1.1*10.38=11.42将面积增大后，以适当的比例选定基础长度和宽度，宽度bpJ.3) Vfk/n(fa-r cd)n=l/b基础长宽比，对矩形界面一般取n=1.22.0此处取n=1.5b=1.1 V 1873/1.5(224.5-20*2.2)=2.89ml=A/b=11.42/2.89=3.95m且b=2.89m<3m不需要对fa修正5. 验算持力

13、层地基承载力基础和回填土重G=r adA=20*2.2*11.42=502.48KN偏心距为ek=M/(FK+G)=(193+83*1.8”(1873+502.48)=0.11m<l/6=0.66mKmaxRmin =(Fk+G )(1 士 6ek /l)/lb=(1873+502.48/11.42)1 士(6*0.11 )/3.95=280(1 士 0.17)=232.4327.6基底应力验算1/2( RMA+RMiN)=1/2(327.6+232.4)=280>f a=224.15 不安全RMA=327.16>1.2fa=268.98 不安全因此，重新设计尺寸。6. 重新

14、设计基地尺寸中心荷载作用基底面积计算同前 Ao=10.38m考虑偏心不利影响加大基础底面积20%2A=1.2Ao=12.456mi取 b=2.89m l=4.31mGk=dAio=12.456*2.2*20=548.06KNhMA；MiN=(Fk+Gk)*(1 士 6eK/l)/l*b=224.13/164.61基地应力验算1/2(Pkmax+Pkmi n)=1/2(224.13+164.61)=194.37KN<fa 安全Pkmax=224.13<1.2fa=268.98 安全故确定 l=4.31m b=2.89m7计算基底净反力取柱底载荷基本组合体 F=2435KN M=251

15、KN.m V=108KN *净偏心距为 eno=M/N=251+108*0.8/2435=0.14m基础边缘处的最大和最小净反力为PNMANmin=F1 士(6eJI ) /lb=195.49(1士 0.20)=234.59Kpa156.39Kpa8基础咼度(米用阶梯形基础)柱边基础截面抗冲切验算基础交接处基础变阶处 1=4.31 b=2.89 bt=at=0.5m取2个台阶 每个420mm ho=h-40=840-40=800mm有垫层)，贝卩ab二at+2h0=0.5+2*0.80=2.10m<b=2.89m,取 ab=2.10m,可得am= (at+ab) /2= (500+210

16、0) /2=1300mm因偏心变压Pn取Pnmax=234.59KpaFi=Pnmax(L/2-a t/2-ho)b-(b/2-bt/2-ho) 2=234.59(4.31/2-0.5/2-0.80)2.89-(2.89/2-0.5/2-0.80)2=234.59(3.19-0.16)=710.81KN3抗冲切力为 0.7B hpftanho=0.7*1.0*1.27*10 *1.3*0.8=924.56KN>F i满足要求at=bi=1.6m a 1=2.10 h oi=41O-4O=37Omm所以 ab二at+2hDi = 1.6+2*0.37=2.34m<b=2.8m取 ab

17、=2.34mam=(a+ab)/2=(1.6+2.34)/2=1.97m冲切力为 FI=Pnmax(l/2-a i/2-h oi)b-(b/2-b i/2-h 01)2=234.59( 4.31/2-2.10/2-0.37)2.89-(2.89/2-1.6/2-0.37)2=234.59(2.12-0.08)=478.56KN3抗冲切力为 0.7Bhpftanho=0.7*1.0*1.27*10 *1.97*0.37=648.00>F l满足需求9.配筋的计算选用 HPB23级钢筋 fy=210N/nm2(1) 对于1-1截面柱边净反力为Pn i=P nmin+(1+ac)(P nm a

18、x-P nmin )=156.39+(1+0.5)*(234.59-156.39)/2*4.31= 156.39+0.17*78.2=169.68Kpa悬臂部分净反力平均值1/2(P nm ax+P nl )=1/2(234.59+169.68)=202.14Kpa弯矩为 M=1/24(Pnmax+Pnl)/2(l-ac)2(2b+bc)= 1/24(234.59+169.68/2)(4.31-0.5)2Ai=M/(0.9f yho)=768.01*10 6/0.9*210*800=5079.43nm对于III III截面pn川二Pnmin+l+a1/2l(Pnmax-Pnmin)=156.3

19、9+(1+1.95)*(234.59-156.39)/2*4.31=183.15MIi = (Pnmax/2+Pnm )(l-a 1)2(2b+bJ/24=(234.59/2+183.15)(4.31-2.10)2(2*2.89+1.6)/24=300.45*4.88*7.38/24Am =M /0.9fyh 01=450.86*10 6/0.9*210*370=6447.30nm 2比较AsI和AsIII配筋，实际配筋22120则钢筋根数n=2890/120+ 仁252 2As=304.1*25=7602.5mm >7460.76mm(2)基础短边方法，因为该基础受单向偏心荷载所以在基

20、础短边方向基底反力可按均布分布计算Pn=1/2(P nm ax+P nmin )=1/2(234.59+156.39)=195.49KPa对于II II截面(柱边)2 2MII=P n*(b-bc) (2l+ac)/24=195.49*(2.89-0.5)(2*4.31+0.5)/24=4AsII=MII/0.9fyho=460.58*106/0.9*210*800=3046.16mm2对于IV-IV截面（变阶处）有MIV=P n(b-b1)2(2l+a1)/24=195.49(2.89-1.6)2(2*4.31+2.10)/246 2AsIV二Mw/0.9fyho仁145.03*10 /0.

21、9*210*370=2073.93mm比较Asi和Aiv选用Asii配进实际配16175N=4310/175+1=262As=114.9*26=2989.4 3046.16mnn10.确定配筋大样图11确定A.C两轴柱子基础底面尺寸5#A.C两柱基础底荷载如下A 轴 FK=1218KN MK=235KN.m Vk=80KNC 轴 Fk=1433KN Mk=297KN.m Vk=74KN由前面计算得持力层承载力特征值fa=224.15Kpa计算基础和回填土重Gk时d=2.2m A轴基础底面积为2Ao=Fk/f a-r ad=1248/224.15-20*2.2=6.93m基础底面积按20%增大即A=1.2Ao=1.2*6.93=8.31初步选定A=2.8*3.0=8.4m 2>A且b