基础工程课程设计.docx

第I章柱下独立根底设计11.1 设计资料1地形1工程地质条件11. 1.3.岩土设计技术参数12. 1.4.水文地质条件23. 1.5.上部结构资料24. 1.6.上部结构荷载作用21.2 独立根底设计3选择根底材料31.2.2. 选择根底埋深31.2. 3.求地基承载力特征值31.2.4初步选择基底尺寸4验算持力层地基承载力5计算基底净反力5根底底板厚度确实定5变阶处抗冲切验算6配筋计算6根底配筋大样图71.2. 11确定®、©两轴柱子根底地面尺寸72、©两轴持力层承载力验算143设计图纸15第2章预制桩基设计102. I设计资料10设计荷载IO地层条件及其参数如下10水文地质条件H场地条件11上部结构资料11材料123. 2预制桩基的设计12单桩竖向极限承载力标准值12基桩竖向承载力特征值134. 2.3桩基竖向承载力的验算132. 3承台设计13承台内力计算13承台厚度及受冲切承载力验算错误!未定义书签.承台受弯承载力计算15承台构造设计153. 4桩身结构设计154. 5桩身构造设计162.6. 吊装验算162.7. 估算、©轴线柱下桩数16桩数估算16承台平面尺寸确定：172.8. 设计图纸错误!未定义书签。第3章重力式路堤墙设计183.1 设计资料18地形18地层条件及其参数18墙身及墙后填料材料参数18荷载参数183. 1.5水文地质条件184. 3主动土压力计算19求破裂角19求主动土压力系数：195. 4设计挡土墙截面20计算墙身重:及其力臂203.4.2滑动稳定性验算215.4. 3倾覆稳定性验算：错误!未定义书签。基底应力验算：21截面应力验算：21参考文献错误!未定义书签.第一章柱下独立根底设计1.1 设计资料地形拟建场地平整工程地质条件自上而下土层依次如下：号土层：杂填土，层厚约O.5m,含局部建筑垃圾。号土层：粉质黏土，厚度1.2m,软塑，潮湿，承载力特征值力k=130kPa。号土层：黏土，层厚L5m,可塑，稍湿，承载力特征值启k=180kPa。号土层：细砂，层厚2.7m,中密，承载力特征值启k=240kPa。号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值人k=300kPa。.岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表1.1所示。表1.1地基岩土物理力学参数土土重度/孔液性黏聚力C内摩压缩标推层的(kN/m3)隙指数(kPa)擦角模量ES准贯入击编名比40(MPa)数号称e）Q杂填土18粉质黏土200.650.8434137.56黏土1940.580.7825238.211细砂210.623011.616强风化砂质泥2218221.1.4.水文地质条件(1)拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。(2)地下水位深度：位于地表下1.5m<,1.1.5. 上部结构资料拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm×500mmo室外地坪标高同自然标高，室内外高差450mm。柱网布置图如以下图所示：1 16.上部结构荷载作用根据本次设计选题要求，选择4号题目，上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如下所示：(三)轴：居=ii50kN，Mk=21OkNm，Vk=7IkN；®轴："=1815kN，Mk=175kNm'Vk=73kN：©轴：冗=i370kN，Mk=271kNnvVk=67kN：和上部结构作用在柱底的荷载效应根本组合：(§)轴：M=1469kN，Mk=274kNnvVk=93kN=®轴：/7=2360kNMk=228kNm，Vt=95kN;©轴："=1782kN，Mk=353kNnrVk=88kN=12独立根底设计1.2. 1选择根底材料根底在用独立根底的形式，材料采用C25混凝土,HPB300级钢筋，布置形式如图1.2根底剖面图图Ll柱网平面图所示。1.2.2. 选择根底埋深根据柱下独立根底课程设计任务书要求和工程地质资料选取。本设计选择号土层为持力层，考虑取室外地坪到根底底面为0.5+1.2+0.5=2.2m<>由此可得根底剖面示意图，如图L2所示。1.2 .3.求地基承载力特征值力根底地面以上土的加权平均重度为如下:注意:地下水位以下土的有效重度为浮重度）根据号土层中黏土e=0.58,4=0.78,承载力特征值修正系数按照建筑地基根底设计标准(GB-50007-2023)规定，当根底宽度人3m或者根底埋置深度d>0.5m，用荷载实验或其它原位测试,经验值等方法确定的地基承载力特征值，安照下式对特征值力A进行修正：%=03,为=1.6。修正后的地基承载力特征值/(先不考虑对根底宽度的修正)为：上式中"按照室外地面算。12.4初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值："=1534kN,Mk=335kNm,Vk=IO9kN。计算根底和回填土重Gk时的根底埋置深度为：此处埋深"为室内外平d=22+/x045=2.425m均埋置深度。依据建筑地基根底设计标准(GB50007-2023),"所有建筑物的地基计算均应满足承载力"的根本原那么，按照持力层的承载力特征值计算所需的根底地面尺寸，要求符合下式要求：式中P*一相应于荷载效应标准组合时，根底底面处的平均压力值，kPa；Pfcmax一相应于荷载效应标准组合时，根底边缘的最大压力值，kPa：/一修正后的地基承载力特征值，kPa:轴心荷载下根底底面积为：根据偏心距的大小，将根底底面积增大10%到30%,由于偏心不大，根底底面积按20%,即以适当比例选定根底长F度和宽度"为根底的长宽比，一般对于矩形截面取1.22.0初步选定bx，=2×3.8=7.6n?,且b=2<3m不需要对力进行修正。1.2.5验算持力层地基承载力根底和回填土重为：偏心距为:那么 Pmin >0。q=%210Fk +Gk 1150 + 315.4= 0.143<- = 0.633m6基底最大压力和最小压力分别为:12.6计算基底净反力取柱底荷载效应根本组合设计值：F为荷载效应根本组合时，上部结构传至根底顶面处的竖向荷载值，kN。净偏心距为：274+93x1L根底边缘处的最大和最综。-N一1496小基底反力分别p富二£(1±.也)=×(+60<45)kpaIb/2×3.83.8'口皿1.2. 7根底底板厚度确实定根据建筑地基根底设计标准（GB-50007-2023）规定，扩展根底的计算应符合以下规定：（1）对柱下独立根底，当冲切破坏锥体落在根底地面以内时，应验算柱与根底交接处以及根底变阶处的受冲切承载力；2）对根底底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍有效高度的柱下独立根底，以及墙下条形根底，应验算柱（墙）与根底交接处的受剪切承载力：（3）根底底板的配筋，应按抗弯计算确定;（4）当根底的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚应验算柱下根底顶面的局部受压承载力；先假定根底底板厚度为1m,然后验算冲切能力，对于矩形根底，柱的短边一侧冲切破坏较长边一侧危险，所以一般只需要根据短边一侧冲切破坏条件来确定根底底板厚度，即要求对矩形截面柱的矩形根底，应验算柱与根底交接处以及根底变阶出的受冲切承载能力。（见图1-3冲切验算简图）柱边根底截面抗冲切验算如图1-4所示：图1-4柱边冲切验算筒图冲切力为：（注:在偏心荷载中".可用p直接代替）抗冲切力为：显然满足要求。1.2.8变阶处抗冲切验算受冲切破坏锥体面积如以下图所示：图1-5变阶处冲切示意图变阶处显然满足冲切要求。1.2.9配筋计算配筋计算如图1-6所示（1）柱边（1-1截面）：对于此处偏心荷载P“可以取“|和P“max的平均值柱边（2-2图1-6配筋验算示意图截面“根底短边方向，因为该根底单向偏心荷载作用，所以，在根底短边的基底反力可按均匀分布计算，取（3）阶梯高度变化处（3-3截面）：对于此处偏心荷载P"可以取P"3和Pamax的平均值。（4）阶梯高度变化处（4-4截面）：根底短边方向，因为该根底单向偏心荷载作用，所以在根底短边的基底反力可按均匀分布计算，取综上综上所述比拟4和A"应该按照进行配筋，可采用2010180,实际配筋面积为157Omm2；比拟A2和A/应按照4?进行配筋，可采用1210150,实际配筋面积为942mm，1.2. 10根底配筋大样图如以下图所示：1.2 .11确定®、两轴柱子根底地面尺寸由柱下独立根底设计任务书可得、©两轴柱子基底荷载分别为:（B）:6=1815kN,Mk=I75kNm,Vk=73kN©:G=1370kN,Mk=271kN-m,Vk=67kN由前面得知持力层承载力特征值Z,=224.15kPa,计算根底和回填土的重Gk时的根底埋深d=2.425m，®轴根底底面积为：根底底面积增大1.2倍，即:初步选定根底底面积为A=/x=4x3=12n?,且占=3m，不用在对上进行修正。©轴根底底面积为:根底底面积倍，即：A=T1370224.15-0.7x10 + 1.725x20=7.5mm增大1.2初步确定根底底面面积A=/xb=3x3=9m+且Z?=3m，不用在对九修正。1.3 .12、两轴持力层承载力验算轴根底和回填土重为:偏心距为:互+5175八"? A 5那么"=0.0756 < = 0.67 Pmin 1815 + 4986>0基底最大压力为:显然满足要求。©轴根底和回填土重为:偏心距为:基底最大压力为:PmaIl二（1+吗工空±卫兰（1+Z）=25455kPa4/93Pa<L2力=268,98显然满足要求。12.13设计图纸根据以上计算，可以绘制出根底平面布置图和®轴柱子根底大样图以及设计说明见附图。第二章预制桩基设计2.1 设计资料2.1.1 设计荷载：柱底荷载效应标准组合值和柱底效应根本组合值分别如任务中表4.3、4,4所示。1）题号：1号（2）柱底荷载效应标准组合值如下。Q）轴荷载:l=1256kN,Ml=172kNm,Vk=123kN轴荷载:=1765kN,Mk=l69kNm,Vk=130kN轴荷载：6=1564kN,Mk=I97kNm,Vk=I12kN（3）柱底荷载效应根本组合值如下。Q）轴荷载：Fk=158kN,Mk=I98kNm,Vli=150kN轴荷载：l=263OkN,Mli=205kNm,Vk=140kN©轴荷载：&=1910kN,Mk=241kNm,Vk=138kN设计®轴柱下桩基，、©轴柱下仅设计承载尺寸和估算桩数。地层条件及其参数如下土土含水孔液性桩侧桩端压缩标准层的量W隙指数阻力阻力模量准贯入击编名(%)比4q%吠E,数号CkPakPa(MPa)N杂填土225.0淤泥质土62.41.040.8428133.8粉砂27.60.810.7845237.514粉质黏土31.20.79609009.2粉砂层0.58752416,8312. 1.2水文地质条件(1)拟建场地地下水对混凝土结构无腐蚀性。(2)地下水位深度:位于地表下3.5m。3. 1.3场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化砂土，粉土.4. 1.4上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m,宽9.6m,室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm,主界面尺寸均为40OmmX400mm,横向承重，柱网布置以下图所示：图2-2柱网布置ZK意图5. 1.5材料混凝土强度等级为C25C30,钢筋采用HPB235,HPB335级。2. 2预制桩基的设计：建筑物根底设计方案采用混凝土预制桩, -0.45m,自然地面比高同室外地坪标高。 工程概况，该建筑桩基为丙级建筑桩基,具体设计方案如下，室外地坪标高为 根据建筑桩基设计等级划分以及本次 你采用35OmmX 350mm,的混凝土预制方桩，以号土层为持力层，桩尖伸入持力层L2m,对于黏性土、粉土不小于2d=700mm）设计桩长11.5m,初步设计承台高1m,承台底面埋置深度-1.6m,桩顶伸入承台50mm单桩竖向极限承载力标准值那么Qw=4X0.35X(22×0.4+28x3.3+45x6.6+1.2x60)=658.28kN基桩竖Qt=Q/*+Q*=658.28+110.25=76853kN向承载力特征值承台底部地基土较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应，即取刃=0，那么有：根据上部荷载初步估计桩数为：那么预估设计桩数R=R=一吆=384.27kN为4根。K26. 2.3桩基竖向承载力的验算根据建筑桩基技术标准(JGJ94-211),当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应去其效应的标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。根据桩数及承台尺寸构造要求初步设计正方形承台(见图)，取承台边长2mX2m。桩中心距取3.5d,那么s=3.5x350=1225mm,取s=1300mm,桩心距承台边缘均为350mm。图2-2承台计算简图承台及其上填土的总重为：N=+Gt=1256+128=346kPaH4因此满足设计要求，故初步设计是合理的。7. 3承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸，为2mX2m,预估承台厚度1m,(见图)承台混凝土选用C25,/=1.27N/mm2J.=ll.9N/mm承台钢筋选用HRB335级钢筋，=300Nmm承台内力计算承台内力计算荷载采用荷载效应根本组合设计值，那么基桩净反力设计值为:8. 3.2承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚度1m,承台保护层厚度50mm,那么%=/L60=940mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。(1)柱对承台冲切承台受桩冲切的承载力应满足下式：由于呼=F->,=1580-0=l580kN,那么冲垮比为：冲切系数为:那么:儿=A,=0.84瑞 +0.2= 1.71故厚度Im的承台满足柱对承台的冲切要求。角桩冲切验算。承台受角桩的承载力应满足下式要求：由于M=Ngx=427.76kN,从角桩内边缘至承台外边缘距离为：c1=C2=175+350=525mm，儿=4,=029mm3)承台受剪承载力计算承台受剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，处于IT截面,4, =%、'=L=il=°29(介于0253之间)剪切系数为：=生=1.362+1受剪切承载力高度影响系数计算：由于%(800mm,故取月，=1。IT截面剪力为：V=2N期=2X427.46kN故满足抗剪要求2. 3.3承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下:对于I-I截面，取桩基净反力最大值NrraX=427.46kN,进行计算那么：因此，承台长边方向假设取钢筋间距为15Omm,那么应选用1014150此时实际配筋为A,1=1538.6mr112,满足要求。对于II-II截面，取基桩净反力平均值T=314kN,进行计算。此时：因此，承台长边方向假设取钢筋间距为150mm,为方便施工选用1014150,此时实际配筋为A,2=1538.6mm，满足要求。3. 3.4承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台深度为50mm,两承台之间设置连系梁，梁顶面标高-0.8m,与承台顶齐平，根据构造要求，梁宽250mm,梁高400mm,梁内主筋上下共412通长配筋，箍筋选用8200o承台底做IOomm厚CIo素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm04. 4桩身结构设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30,钢筋选用HRB335,。根据建筑桩基技术标准(JGJ94-2023)第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合以下规定:算桩身轴心抗压=637. IkN 度时，一屈影响，故稳定系数JosF+GMyi1580+128150×l+205麻miisO,44x0.65'般不考虑压*=1对于预制桩，基桩施工工艺系数%=0.85：C30级混凝土，=14.3Nmm2o故桩身轴向承载力满足要求。5. 5桩身构造设计桩身按构造要求配筋，选814的HRB335级钢筋通长配筋；箍筋选用6的HPB300,间距2(M)mm,距桩顶2m,范围内间距50mm,距桩顶24m,范围内间距100mm,采用打入法沉桩，桩顶设置三层650,钢筋网，层距50mm,桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm,桩身主筋混凝土保护层厚度30mm。5.6 吊装验算由于桩的长度小于|8m,桩身吊装时可采用两点起吊，起吊位置如下图，起吊点距桩端距离为：那么起吊时桩图2-4吊装示意图身最大弯J23806740J2380匚Q.Q214“500，J桩身配筋验算：=0.0214×1.3x0.352×25×11.52混凝土采用C30级，钢筋采="27kNm用HRB335级，那么4=300Nmn,由于6=350mm,儿=350-40=31Omm，每边配314,A=461mm2,那么：所以M,>M1,桩身配筋满足吊装要求。5.7 估算、©轴线柱下桩数2. 7.1桩数估算设计®、轴柱下桩基与®轴方法相同，单桩极限承载力Qu=768.53kN,基桩竖向承载力特征值R=384.27kN。轴荷载:r=1765kN,Mk=169kNm,Vl=BOkN初步估计柱下桩数为：10=1.2XM=L2xJ普=5.5那么设计桩数为6根。轴荷载：E=I564kN,Mt=197kNm,Vb=I12kNF1564初步估计C）柱下桩数为：L2h=L2xU=1.2x=4.8那么设计桩数为5根3. 7.2承台平面尺寸确定：根据估算的桩数和承台构造要求，设计轴线承台平面尺寸2.0mx3.3m,©轴线承台平面尺寸2.6mx2.6m,桩中心距取1.3m,桩心与承台边缘距离0.35m。®、轴承台布置如以下图所示：图2-7、©轴承台平面图2. 8设计图纸根据以上计算，可以绘制桃基平面布置图和桩基大样图，施工详图以及设计说明见附图.第三章重力式路堤墙设计本次设计题目浆砌片石重力式路堤墙3. 1设计资料4. 1.1地形平原山地过渡地带，为一系列带状延伸的平行岭谷分布区，以丘陵、台地为主。3.1.2 地层条件及其参数自上而下土层依次如下：号土层：人工填土，层厚约0.7m,黄褐色，含杂质较多。号土层：含砂粉质黏土，层厚2.1m,地基容许承载力R=250kPa。号土层：中分化泥岩，厚度未揭露，地基容许承载力R=500kPa。3.1.3 墙身及墙后填料材料参数墙身容重九=22kN/n,S=0/2,截面容许应力aJ=600kPa,填料容重y=18kN/m)e=35，基底摩擦系数填土边坡/=0.4，填土边坡1：1.5。3.1.4 荷载参数车辆荷载换算等待土层厚度为0.84m,布置在7.5m全宽路基上。水文地质条件本次勘探未见地下水，可不考虑地下水影响。3.2初步设计课程设计要求组号1,挡土墙高度H=4.4m,墙后填土高度3m,依据以上给定材料，初步确定墙身尺寸如下：墙背仰斜1：0.25,不宜缓于1：0.3。(以免造成施工困难)(=1402'),墙面为平行于墙背的直线墙顶宽度1.8m,墙身分段长IOm,为增大墙身抗滑稳定性，设计基底坡度0.2：1内倾。3.3主动土压力计算破裂角0验核破裂面位置：堤顶荷载破裂面距离墙踵为:荷载内边缘距离墙踵为：荷载外边缘距离墙踵为：(H + a) tan，= 6.27m-W tana =5.59b - " tan a + bq = 13.1m假设破裂面交于荷载内，按照课程设计任务书表5.5第三类公式计算，即:559V627<131,故荷载破裂面交于荷载内，与设计相符，可采用所选计算公式求主动土压力系数：主动土压力系数K和8计算如下：求主动土压力E及其作用点4主动土压力E为:主动土压力作用点位置:3.4设计挡土墙截面由于墙面平行墙背，基底倾斜0.2：1%=1119）。通过试算，选取墙顶宽&=1.54mc计算墙身重G及其力臂ZG墙身重G及其力臂ZG计算结果位于下表中:«3.11墙身重及其力臂计算结果体积(V)(m)自重G(kN)力臂ZG(m)K=AH-CU9IbJ=1.54x4.4-0.I91×1.542=6.48G1=142.6ZGl=0,125÷0.4761三L28b4I,GZv,=0.095ftl2=0.095x1.542=0.23G2=5.1Z=0.651=0.651L54=LOO。乙年V=K+V=6.71G=Gl+G2=147.7滑动稳定性验算抗滑稳定系数为:(Gcosq,0+Esin(+J+0)Jfcos(+J+0)-Gsin0l47.7×cosl119+73.44×sin(-1402'+l730+1119')l×0.4E=IEcoEaIS)=73.44XeOStT402H730)=73.31X734×cos(-1402+1730+1119)-147：7sin1119定=1.42>1.30性验算:因基底倾斜，土压力对墙趾的力臂改为:那么：稳定性验算尺寸由滑动控制,；GZs+G*g+"Zh142.6l.28+5.1l+2.18l.83936.04×1.2的结果的说明，断面的上述符合实际。=2.23>L3基底应力验具：当出现负偏心距时，公式改为ZlV=B-Zn,此时e=0257>8/6,基底和地基之间一般不能承受拉应力，故常略去不计，此时，基底应力重分布，即:截面应力验算:墙面与墙北为平行的线，截面的最大应力出现在接近基底处，有基底应力验算可知，偏心距及基底应力均满足要求，那么截面应力肯定也满足墙身材料的要求，故可不做验算。通过上述验算，所拟截面符合各项要求，决定采用此截面，顶宽1.8m。3,5设计图纸根据上述计算，绘制浆砌片石重力式路堤墙立面图，断面做法示意图及大样图见附图。