基礎工程課程設計

1、河南理工大學巖土工程綜合課程設計 目 錄第1章 柱下獨立基礎設計11.1設計資料11.1.1地形11.1.2工程地質條件11.1.3.巖土設計技術參數(shù)11.1.4.水文地質條件21.1.5.上部結構資料21.1.6.上部結構荷載作用31.2獨立基礎設計41.2.1選擇基礎材料41.2.2.選擇基礎埋深41.2.3.求地基承載力特征值41.2.4 初步選擇基底尺寸51.2.5 驗算持力層地基承載力61.2.6 計算基底凈反力61.2.7基礎底板厚度的確定71.2.8 變階處抗沖切驗算81.2.9 配筋計算91.2.10 基礎配筋大樣圖111.2.11 確定、兩軸柱子基礎地面尺寸121.2.12

2、、兩軸持力層承載力驗算141.2.13 設計圖紙15第2章 預制樁基設計152.1 設計資料152.1.1設計荷載152.1.1 地層條件及其參數(shù)如下152.1.2 水文地質條件162.1.3 場地條件162.1.4 上部結構資料162.1.5 材料172.2 預制樁基的設計172.2.1單樁豎向極限承載力標準值182.2.2基樁豎向承載力特征值182.2.3 樁基豎向承載力的驗算182.3 承臺設計192.3.1承臺內(nèi)力計算192.3.2 承臺厚度及受沖切承載力驗算202.3.3 承臺受彎承載力計算222.3.4 承臺構造設計232.4 樁身結構設計232.5 樁身構造設計232.6 吊裝驗

3、算242.7 估算、軸線柱下樁數(shù)242.7.1 樁數(shù)估算252.7.2 承臺平面尺寸確定：252.8 設計圖紙26第3章 重力式路堤墻設計273.1設計資料273.1.1 地形273.1.2 地層條件及其參數(shù)273.1.3 墻身及墻后填料材料參數(shù)273.1.4 荷載參數(shù)273.1.5 水文地質條件273.3主動土壓力計算283.3.1求破裂角283.3.2求主動土壓力系數(shù)：293.4設計擋土墻截面293.4.1計算墻身重及其力臂293.4.2 滑動穩(wěn)定性驗算303.4.3 傾覆穩(wěn)定性驗算：313.4.4基底應力驗算：313.4.5 截面應力驗算：32參考文獻33III河南理工大學巖土工程綜合課

4、程設計 第一章 柱下獨立基礎設計第一章 柱下獨立基礎設計1.1設計資料1.1.1地形擬建場地平整1.1.2工程地質條件 自上而下土層依次如下：號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建筑垃圾。號土層：粉質黏土，厚度1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。號土層：黏土，層厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。號土層：細砂，層厚2.7m，中密，承載力特征值fak=240kPa。號土層：強風化砂質泥巖，厚度未揭露，承載力特征值fak=300kPa。1.1.3.巖土設計技術參數(shù)地基巖土物理力學參數(shù)如表1.1所示。表1.1 地基巖土物理力學參數(shù)土層編號土的名稱重度（kN

5、/ m3）孔隙比e液性指數(shù)黏聚力c（kPa）內(nèi)摩擦角（）壓縮模量（）標準準貫入擊數(shù)N雜填土18粉質黏土200.650.8434137.56黏土19.40.580.7825238.211細砂210.623011.616強風化砂質泥巖2218221.1.4.水文地質條件 （1）擬建場區(qū)地下水對混凝土結構無腐蝕性。（2）地下水位深度：位于地表下1.5m。1.1.5.上部結構資料擬建建筑物為多層全現(xiàn)澆框架結構，框架柱截面尺寸為500mm500mm。室外地坪標高同自然標高，室內(nèi)外高差450mm。柱網(wǎng)布置圖如下圖所示：1.1.6.上部結構荷載作用根據(jù)本次設計選題要求，選擇4號題目，上部結構作用在柱底的荷載

6、效應標準組合值如下所示：軸：，；軸：，；軸：，；和上部結構作用在柱底的荷載效應基本組合：軸：，；軸：，；軸：，；1.2獨立基礎設計1.2.1選擇基礎材料基礎在用獨立基礎的形式，材料采用C25混凝土，HPB300級鋼筋，布置形式如圖1.1柱網(wǎng)平面圖所示。 圖1.2 基礎剖面圖1.2.2.選擇基礎埋深根據(jù)柱下獨立基礎課程設計任務書要求和工程地質資料選取。本設計選擇號土層為持力層，考慮取室外地坪到基礎底面為0.5+1.2+0.5=2.2m。由此可得基礎剖面示意圖，如圖1.2所示。1.2.3.求地基承載力特征值基礎地面以上土的加權平均重度為如下：（注意：地下水位以下土的有效重度為浮重度） 根據(jù)號土層中

7、黏土承載力特征值修正系數(shù)按照建筑地基基礎設計規(guī)范（GB-50007-2011）規(guī)定，當基礎寬度或者基礎埋置深度，用荷載實驗或其它原位測試,經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，安照下式對特征值進行修正： ，。修正后的地基承載力特征值（先不考慮對基礎寬度的修正）為：上式中按照室外地面算。1.2.4 初步選擇基底尺寸取柱底荷載標準值：計算基礎和回填土重時的基礎埋置深度為：此處埋深為室內(nèi)外平均埋置深度。 依據(jù)建筑地基基礎設計規(guī)范（GB 50007-2011），“所有建筑物的地基計算均應滿足 承載力”的基本原則，按照持力層的承載力特征值計算所需的基礎地面尺寸，要求符合下式要求：式中相應于荷載效應標準組合

8、時，基礎底面處的平均壓力值，kPa；相應于荷載效應標準組合時，基礎邊緣的最大壓力值，kPa；修正后的地基承載力特征值，kPa；軸心荷載下基礎底面積為：根據(jù)偏心距的大小，將基礎底面積增大10%到30%，由于偏心不大，基礎底面積按20%，即以適當比例選定基礎長度和寬度為基礎的長寬比，一般對于矩形截面取初步選定且不需要對進行修正。1.2.5 驗算持力層地基承載力基礎和回填土重為：偏心距為：則。基底最大壓力和最小壓力分別為:1.2.6 計算基底凈反力取柱底荷載效應基本組合設計值：為荷載效應基本組合時，上部結構傳至基礎頂面處的豎向荷載值，kN。凈偏心距為：基礎邊緣處的最大和最小基底反力分別為：1.2.7

9、基礎底板厚度的確定根據(jù)建筑地基基礎設計規(guī)范（GB-50007-2011）規(guī)定，擴展基礎的計算應符合下列規(guī)定： （1）對柱下獨立基礎，當沖切破壞錐體落在基礎地面以內(nèi)時，應驗算柱與基礎交接處以及基礎變階處的受沖切承載力； （2）對基礎底面短邊尺寸小于或等于柱寬加兩倍有效高度的柱下獨立基礎，以及墻下條形基礎，應驗算柱（墻）與基礎交接處的受剪切承載力；（3）基礎底板的配筋，應按抗彎計算確定；（4）當基礎的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應驗算柱下基礎頂面的局部受壓承載力； 先假定基礎底板厚度為1m，然后驗算沖切能力，對于矩形基礎，柱的短邊一側沖切破壞較長邊一側危險，所以一般只需要根據(jù)短邊一側

10、沖切破壞條件來確定基礎底板厚度，即要求對矩形截面柱的矩形基礎，應驗算柱與基礎交接處以及基礎變階出的受沖切承載能力。（見圖1-3沖切驗算簡圖）柱邊基礎截面抗沖切驗算如圖1-4所示：圖1-4柱邊沖切驗算簡圖 沖切力為：(注: 在偏心荷載中可用直接代替）抗沖切力為：顯然滿足要求。1.2.8 變階處抗沖切驗算受沖切破壞錐體面積如下圖所示： 圖1-5變階處沖切示意圖變階處顯然滿足沖切要求。1.2.9 配筋計算配筋計算如圖1-6所示（1）柱邊（1-1截面）：對于此處偏心荷載可以取和的平均值。圖1-6配筋驗算示意圖 （2）柱邊（2-2截面）： 基礎短邊方向，因為該基礎單向偏心荷載作用，所以，在基礎短邊的基底

11、反力可按均勻分布計算，?。?）階梯高度變化處（3-3截面）： 對于此處偏心荷載可以取和的平均值。（4）階梯高度變化處（4-4截面）：基礎短邊方向，因為該基礎單向偏心荷載作用，所以在基礎短邊的基底反力可按均勻分布計算，取 綜上綜上所述比較和應該按照進行配筋，可采用2010180，實際配筋面積為；比較和，應按照進行配筋，可采用1210150，實際配筋面積為。1.2.10 基礎配筋大樣圖如下圖所示： 1.2. 11確定、兩軸柱子基礎地面尺寸由柱下獨立基礎設計任務書可得、兩軸柱子基底荷載分別為：由前面得知持力層承載力特征值，計算基礎和回填土的重時的基礎埋深， 軸基礎底面積為：基礎底面積增大1.2倍，即

12、：初步選定基礎底面積為，且，不用在對進行修正。軸基礎底面積為：基礎底面積增大1.2倍，即：初步確定基礎底面面積，且，不用在對修正。1.2. 12 、兩軸持力層承載力驗算軸基礎和回填土重為：偏心距為：則基底最大壓力為：顯然滿足要求。軸基礎和回填土重為：偏心距為：基底最大壓力為：顯然滿足要求。1.2. 13設計圖紙根據(jù)以上計算，可以繪制出基礎平面布置圖和軸柱子基礎大樣圖以及設計說明見附圖。32河南理工大學巖土工程綜合課程設計 第二章 預制樁基設計第二章 預制樁基設計2.1 設計資料2.1.1設計荷載：柱底荷載效應標準組合值和柱底效應基本組合值分別如任務中表4.3、4,4所示。（1）題號：1號（2）

13、柱底荷載效應標準組合值如下。 軸荷載： 軸荷載： 軸荷載：（3）柱底荷載效應基本組合值如下。 軸荷載： 軸荷載： 軸荷載：設計軸柱下樁基，、軸柱下僅設計承載尺寸和估算樁數(shù)。2.1.1 地層條件及其參數(shù)如下土層編號土的名稱含水量（）孔隙比e液性指數(shù)樁側阻力樁端阻力壓縮模量（MPa）標準準貫入擊數(shù)N雜填土225.0淤泥質土62.41.040.8428133.8粉砂27.60.810.7845237.514粉質黏土31.20.79609009.2粉砂層0.5875240016.8312.1.2 水文地質條件（1）擬建場地地下水對混凝土結構無腐蝕性。（2）地下水位深度:位于地表下3.5m。2.1.3

14、場地條件 建筑物所處場地抗震設防烈度為7度，場地內(nèi)無可液化砂土，粉土。2.1.4 上部結構資料擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結構，長30m，寬9.6m，室外地坪標高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm，主界面尺寸均為400mm400mm，橫向承重，柱網(wǎng)布置下圖所示：圖2-2 柱網(wǎng)布置示意圖2.1.5 材料混凝土強度等級為C25C30,鋼筋采用HPB235、HPB335級。2.2 預制樁基的設計：建筑物基礎設計方案采用混凝土預制樁，具體設計方案如下，室外地坪標高為-0.45m，自然地面比高同室外地坪標高。根據(jù)建筑樁基設計等級劃分以及本次工程概況，該建筑樁基為丙級建筑樁基，你采用350mm350mm，

15、的混凝土預制方樁，以號土層為持力層，樁尖伸入持力層1.2m，（對于黏性土、粉土不小于2d=700mm）設計樁長11.5m，初步設計承臺高1m，承臺底面埋置深度-1.6m，樁頂伸入承臺50mm。2.2.1單樁豎向極限承載力標準值 則2.2.2基樁豎向承載力特征值承臺底部地基土較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮承臺土效應，即取，則有：根據(jù)上部荷載初步估計樁數(shù)為：則預估設計樁數(shù)為4根。2.2.3 樁基豎向承載力的驗算根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-211），當按單樁承載力特征值進行計算時，荷載應去其效應的標準組合值。由于樁基所處場地的抗震設防烈度為7度，且場地內(nèi)無可液化砂土、粉土問題，因此可

16、不進行地震效應的豎向承載力驗算。根據(jù)樁數(shù)及承臺尺寸構造要求初步設計正方形承臺（見圖），取承臺邊長2m2m。樁中心距取3.5d，則，取s=1300mm，樁心距承臺邊緣均為350mm。圖2-2承臺計算簡圖承臺及其上填土的總重為：因此滿足設計要求，故初步設計是合理的。2.3 承臺設計根據(jù)以上樁基設計及構造要求，承臺尺寸，為2m2m，預估承臺厚度1m，（見圖）承臺混凝土選用C25， 承臺鋼筋選用HRB335級鋼筋，2.3.1承臺內(nèi)力計算承臺內(nèi)力計算荷載采用荷載效應基本組合設計值，則基樁凈反力設計值為： 2.3.2 承臺厚度及受沖切承載力驗算為防止承臺產(chǎn)生沖切破壞，承臺應具有一定的厚度，初步設計承臺厚度

17、1m，承臺保護層厚度50mm，則分別對柱邊沖切和角樁沖切進行計算，以驗算承臺厚度的合理性。（1）柱對承臺沖切承臺受樁沖切的承載力應滿足下式： 由于，則沖垮比為： 沖切系數(shù)為：則： 故厚度1m的承臺滿足柱對承臺的沖切要求。（2）角樁沖切驗算。 承臺受角樁的承載力應滿足下式要求：由于，從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣距離為： ， （3）承臺受剪承載力計算承臺受剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，處于I-I截面，（介于0.253之間）剪切系數(shù)為： 受剪切承載力高度影響系數(shù)計算：由于，故取。I-I截面剪力為：故滿足抗剪要求。2.3.3 承臺受彎承載力計算承臺計算截面彎矩如下：對于I-I截面，取樁基凈

18、反力最大值，進行計算則：因此，承臺長邊方向若取鋼筋間距為150mm，則應選用1014150此時實際配筋為，滿足要求。對于-截面，取基樁凈反力平均值，進行計算。此時： 因此，承臺長邊方向若取鋼筋間距為150mm，為方便施工選用1014150，此時實際配筋為，滿足要求。2.3.4 承臺構造設計混凝土樁樁頂伸入承臺深度為50mm，兩承臺之間設置連系梁，梁頂面標高-0.8m，與承臺頂齊平，根據(jù)構造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內(nèi)主筋上下共412通長配筋，箍筋選用8200。承臺底做100mm厚C10素混凝土墊層，墊層挑出承臺邊緣100mm。2.4 樁身結構設計 預制樁的樁身混凝土強度等級選用C

19、30，鋼筋選用HRB335,。根據(jù)建筑樁基技術規(guī)范（JGJ942011）第5.8.2條的規(guī)定，樁頂軸向壓力應符合下列規(guī)定： 計算樁身軸心抗壓強度時，一般不考慮壓屈影響，故穩(wěn)定系數(shù)對于預制樁，基樁施工工藝系數(shù)；C30級混凝土，。故樁身軸向承載力滿足要求。2.5 樁身構造設計樁身按構造要求配筋，選814的HRB335級鋼筋通長配筋；箍筋選用6的HPB300，間距200mm，距樁頂2m，范圍內(nèi)間距50mm，距樁頂24m，范圍內(nèi)間距100mm，采用打入法沉樁，樁頂設置三層650，鋼筋網(wǎng)，層距50mm，樁尖所有主筋應焊接在一根圓鋼上，樁尖0.6m范圍內(nèi)箍筋加密，間距50mm，樁身主筋混凝土保護層厚度30

20、mm。2.6 吊裝驗算由于樁的長度小于18m，樁身吊裝時可采用兩點起吊，起吊位置如圖所示，起吊點距樁端距離為：圖2-4吊裝示意圖則起吊時樁身最大彎矩為:樁身配筋驗算：混凝土采用C30級，鋼筋采用HRB335級，則，由于，每邊配314，則：所以，樁身配筋滿足吊裝要求。2.7 估算、軸線柱下樁數(shù)2.7.1 樁數(shù)估算設計、軸柱下樁基與軸方法相同，單樁極限承載力，基樁豎向承載力特征值。軸荷載：初步估計柱下樁數(shù)為：則設計樁數(shù)為6根。軸荷載：初步估計柱下樁數(shù)為：則設計樁數(shù)為5根2.7.2 承臺平面尺寸確定：根據(jù)估算的樁數(shù)和承臺構造要求，設計軸線承臺平面尺寸2.0m3.3m，軸線承臺平面尺寸2.6m2.6m

21、，樁中心距取1.3m，樁心與承臺邊緣距離0.35m。、軸承臺布置如下圖所示：圖2-7、軸承臺平面圖2.8 設計圖紙根據(jù)以上計算，可以繪制樁基平面布置圖和樁基大樣圖，施工詳圖以及設計說明見附圖。第三章 重力式路堤墻設計本次設計題目漿砌片石重力式路堤墻3.1設計資料3.1.1 地形平原山地過渡地帶，為一系列帶狀延伸的平行嶺谷分布區(qū)，以丘陵、臺地為主。3.1.2 地層條件及其參數(shù) 自上而下土層依次如下： 號土層：人工填土，層厚約0.7m，黃褐色，含雜質較多。 號土層：含砂粉質黏土，層厚2.1m，地基容許承載力R=250kPa。 號土層：中分化泥巖，厚度未揭露，地基容許承載力R=500kPa。3.1.3 墻身及墻后填料材料參數(shù) 墻身容重，截面容許應力，填料容重，基底摩擦系數(shù)填土邊坡，填土邊坡1：1.5。3.1.4 荷載參數(shù)車輛荷載換算等待土層厚度為0.84m，布置在7.5m全寬路基上。3.1.5 水文地質條件本次勘探未見地下水，可不考慮地下水影響。河南理工大學巖土工程綜合課程設計 第三章 重力式擋土墻設計3.2初步設計課程設計要求組號1，擋土墻高度H=4.4m，墻后填土高度3m，依據(jù)以上給定材料，初步確定墻