基础综合重点工程优秀课程设计.docx

土木工程专业基础工程课程设计任务书桩基础设计一、设计资料1、某建筑场地在钻孔揭示深度内共有6个土层，各层土物理力学指标参数见表1。土层稳定混合水位深为地面下1.0m，地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。 建筑桩基设计等级为乙级，已知上部框架结构由柱子传来荷载（作用在柱底即承台顶面）：,，H = 50kN；柱截面尺寸为：400400mm；承台底面埋深：d=1.5m。 2、依据地质资料，以第4层粉质粘土为桩尖持力层，采取钢筋混凝土预制桩 3、承台设计资料：混凝土强度等级为C20，轴心抗压强度设计值为，轴心抗拉强度设计值为，钢筋采取HRB335级钢筋，钢筋强度设计值 4、建筑桩基技术规范(GJG94-)二、设计内容及要求： 1、根据持力层埋深确定桩长，根据长径比40-60确定桩截面尺寸；2、计算单桩竖向承载力极限标准值和特征值； 3、确定桩数和桩平面部署图； 4、群桩中基桩受力验算； 5、软弱下卧层强度验算； 6、承台结构计算； 7、承台施工图设计：包含桩平面部署图，承台配筋图和必需图纸说明； 8、需要提交汇报：任务书、计算书和桩基础施工图。 注：1、计算书打印，根据A4页面，上下左右页边距设置为2.0cm，字体采取宋小四号2、图纸采取3号图幅，图纸说明即为图中说明3、任务书、计算书和桩基础施工图装订成一册4、将电子稿按班打包交上来，每人电子稿名称根据学号+姓名命名表1 地 基 土 物 理 力 学 指 标 设 计 参 数 表 工程编号： 工程名称： 层序岩土 名称 /层厚(m)含 水 量土 重 度孔 隙 比土 比 重液限塑限塑 性 指 数液 性 指 数压 缩 系 数固 快法快剪法无侧限 抗 压 强 度建 议 值凝 聚 力摩 擦 角凝 聚 力摩 擦 角 压缩 模量地基承载力特征值预制桩极限标准值桩周土摩擦力桩端土承载力0e0GslpIPIL1-2ccquEs1-2fakqskqpk(%)(kN/m3)(%)(%)(%)(%)(%)(MPa-1)(KPa)( )(KPa)( )(KPa)(MPa)(KPa)(KPa)(KPa)1素填土/1.52粉质粘土/3.038.7 18.3 1.072 2.73 41.0 24.8 16.2 0.862 0.61 18.1 8.3 49.9 3.2 75 24 3淤泥/15.058.5 16.5 1.632 2.74 53.8 26.6 27.2 1.181 1.29 5.5 2.0 8.0 8.8 16.1 1.9 65 14 4粉质粘土/4.027.3 19.5 0.788 2.72 32.9 19.3 13.6 0.592 0.36 21.5 8.0 28.5 16.0 5.2 100 32 1600 5淤泥质粉质粘土/6.042.9 17.6 1.219 2.73 41.2 26.1 14.5 1.114 0.86 7.3 3.4 10.2 11.6 2.4 75 16 6粉砂/10.08.5 250 60 3000 桩基础设计计算书一、 根据持力层埋深确定桩长，根据长径比40-60确定桩截面尺寸；由地基土物理力学指标设计参数表，桩插入承台深度50mm。选第四层粉质粘土为持力层，设桩进入持力层深度为1.95m。则桩长度L=0.05+3.0+15.0+1.95=2.0m。依据长径比40-60选定桩截面边长b=450mm，显然40450=44.460。二、计算单桩竖向承载力极限标准值和特征值；Qu= uqiskli+APqpk=40.45(243+1415+1.9532)+16000.452=943.92KNRa=QuK=943.922=472KN 三、确定桩数和桩平面部署图；初选桩根数N=VkRa=372=6.72根，暂取7根。易知4.5d=4504.5=2025mm，取桩心距s=2050mm。 采取梅花桩，平面部署以下： 承台宽度和长度分别为:bc=20502+450+450=5000mmhc=20502+450+450=5000mm 取承台埋深为1.5m。承台及其上填土重，地下水位以下土重度取浮重度。 Gk=Ad=（201.0+0.520-10）5.05.0= 625KN 单桩竖向作用力Nk=Fk+Gkn=3200+6257=546kNRa=472KN（不可行） 当n=8根时，平面部署以下：Nk=Fk+Gkn=3200+6258=478kNRa=472KN（不可行） 当n=9根时，平面部署图以下：Nk=Fk+Gkn=3200+6259=425kNRa=472KN（能够）综上，应取9根桩。四、群桩中基桩受力验算；1、 复合桩基竖向承载力特征值R计算。依据Sa/d=2050/450=4.56，Bc/l=5000/0=0.25，查表得c=0.20计算基桩所对应承台底净面积：Ac=A-nApsn=25-90.450.459=2.575mm2承台下1/2承台宽度且不超出5m深度范围内土地基承载力特征值为fak=75Kpa，得桩基竖向承载力特征值 R=Ra+cfakAc=472+0.19752.575=508.7KN2、 桩基顶竖向荷载。轴心力作用 Nk=Fk+Gkn=3200+3659=425kN偏心竖向力作用 My=Mk+Hk1.2=400+501.2=460kNm Nik=Fk+GknMxyiyi2Myxixi2作用在桩顶最大、最小竖向力： Nminmax=4724601.8561.852=513.44KN0满足竖向承载力要求。3、 桩基顶水平荷载。单桩水平承载力特征值计算公式RHa=0.753EIXx0ax0a=10mm，m=4.4MN/mm，C30混凝土弹性模量为EC=3104N/mm2，HPB335级钢筋弹性模量Es=2.0105N/mm2。b1m，b0=1.5b+0.5=1.50.45+0.5=1.175m钢筋弹性模量和混凝土弹性模量比值：E=EsEc=2.01053104=6.67，g=0.7%方形截面：W0=b6b2+2E-1gb02 =0.4560.452+26.67-10.7%1.1752 =2.341107mm3桩抗弯刚度EI=0.85ECI0 ,换算截面惯性矩I0=12W0b0 EI=0.853104122.3411071175=3.51108N/m2水平变形系数=5mb0EI=54.4106N/m41.1753.51108=0.4302（1/m）换算深度h=0.430220=8.6m查表得vx=2.441，所以，RHa=0.750.4302433.511082.44110=85.86KN单桩水平承载力Hk=Hn=509=5.56kNRHa=85.86KN（能够）五、软弱下卧层强度验算； 桩心距6d，能够将桩基础是为实体基础，软弱下卧层计算公式为：z+mzfaz淤泥质粉质粘土孔隙比0.85，液性质数IL=0.5290.85，故深度修正系数d=1.6，地下水以下土浮重度，依据公式sat=Gs+e1+ww及=sat-w则浮重度=sat-w=（Gs+e1+w-1）w2=（2.73+1.072%1+0.378-1）10=9.76kN/m33=（2.74+1.634%1+0.585-1）10=7.39kN/m34=（2.73+0.788%1+0.273-1）10=11.43kN/m3基础底面以上土厚度加权平均重度m1=（201.0+100.5+9.763+7.3915+11.431.95）/21.45=8.74 kN/m3按扩散作用基础底面处附加应力p0k：p0k=pk-C=FK+GKA-c实体深基础底面积A=a0+2ltan4b0+2ltan4，查表=23A=4.55+219.5tan2344.55+219.5tan234=71.86m2p0k=3200+19-1071.8621.4571.86-8.7421.45=50.11Kpa不考虑扩散作用时基础底面处附加应力p0k：p0k=pk-C=FK+Gk+GK-2a0+b0qsialia0b0-m1(l+d)p0k=3200+625+204.554.5519.5-29.1344.44.554.55-8.7421.45 0（不可行）软弱层顶面以上土厚度加权平均重度m2=（201.0+100.5+9.763+7.3915+11.434）/23.5=8.8.97 kN/m3两层土弹性模量之比为ES1Es2=5.22.4=2.17，查表得桩端持力层扩散角=18.4。实体基础计算宽度和长度A0=a0+2ltan4，B0=b0+2ltan4。即有A0=B0=4.943m软弱层顶面附加应力z=p0kA0+B0A0+2ttan(B0+2ttan) =(50.11(4.9434.943)4.943+22.05tan18.4(4.943+22.05tan18.4) =30.78Kpa经深度修正后地基承载力faz=fak+dm2（d-0.5）=75+1.68.97（23.5-0.5）=405.10kpa易知， z+mz=30.78+8.9423.5=236.4kpaho=1130mm取a0x=ho=1130mm。0x= a0x h0=1.0同理，a0y=aoy=1130mm，0y=0x=10x=0x=0.84a0x+0.2=0.7由线性内插法hp=0.96720xbc+a0y+0y(hc+a0x) hpftb0 =20.70.4+1.132 0.976 11001.13 =5197.2KNFl=3840KN满足要求。角桩对承台冲切计算。C1=C2=675mm，a1x=a1y=1625mm1x=1y=a1x/ho=1625/1130=1.441.0，取1x=1y=1.01x=1y=0.561x+0.2=0.4667 1xC2+a1x/2+1y(C1+a1y/2)hpftb0=0.4670.675+1.6252+0.467(0.675+1.6252)0.97611001.13=1682.65kNmax=535.9kN(能够)2、 承台受剪承载力计算。柱下桩基础独立承台斜截面受剪承载力按下式计算： Vhsftb0h0对A-A截面x=axh0=16251130=1.438 (介于0.3和3之间) hs=800h01/4=80011301/4=0.917 剪力系数 =1.75/（+1.0）=1.75/（1.438+1）=0.7178hsftb0h0=0.9170.7178110051.13 =4090.7KN(535.93)=1607.7KN(能够)3、承台抗弯承载力计算计算柱边x，y方向钢筋量。 Mx=Niyi=535.931.625=2612.5KNm As=Mx0.9fyh0=2612.51060.93001.13=8563mm2选择1428，实际As=8620mm2，沿x轴方向均匀部署，通长配筋。由对称关系，y方向配筋和x轴一致。七、承台施工图设计：包含桩平面部署图，承台配筋图和必需图纸说明；说明：承台配筋图中，其承台边缘和四角应采取加密钢筋。桩和承台连接处应确保防水结构要求。