基础工程课程设计.docx
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基础工程课程设计
目录1
《基础工程》课程设计2
1工程概况5
1.1工程地质资料5
1.2荷载情况5
2初步选择持力层，确定桩型和尺寸5
3确定单桩承载力标准值5
4初步确定桩数及承台尺寸5
5群桩基础的单桩承载力验算6
6确定群桩承载力设计值6
7降量验算7
8软弱下卧层的验算7
9承台设计计算9
9.1承台抗弯设计验算9
9.2承台抗冲切验算10
9.3承台剪切验算11
附图112
附图213
附图314
附图415
附图516
《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：
450mm×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=（8300-10n）kN，弯矩Mx=（80+2n）kN·m，My=（750-n）kN。
（其中，Mx、My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
qpk
qsik
qpk
qsik
qpk
qsik
粘土
3.0
50
40
44
淤泥
9.5
14
40
12
粉质粘土
4.5
3000
50
2000
40
1000
44
淤泥质土
9.2
20
14
16
卵石
3.0
10000
120
7000
100
2800
120
强风化岩
未见底
7000
100
5000
72
2000
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）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合：
轴力F=（8300-10*15）kN，弯矩Mx=（80+2*15）kN·m，My=（750-15）kN。
（其中，Mx、My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300KPa~400Kpa之间，所以初步考虑以第五层卵石做持力层。
采用截面为450*600mm的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
由单桩竖向力计算公式
得
因为
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
根据规范要求
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C30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
；
；
；
；
由沉降量计算公式得
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
10~30
20
20
17.8~19
18
淤泥
3~30
5
2
18.5
18.5
粉质粘土
18~25
20
20
18~21
19
淤泥质土
3~30
20
4.6
19
19
卵石
30~40
35
46
19~21
21
强风化岩
20~30
25
60
21~24
23
（1）桩端上部土的自重应力
（2）群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
，查表得
基础底面至下卧层距离z=2m，由于
，因此扩散角
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
，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强度为C10的混凝土垫层，保护层厚度为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
，钢筋选用HRB335二级，钢筋抗拉强度设计值为fy=300N/mm2。
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的钢筋，As=9188mm2,平行于x轴布置。
对Ⅱ-Ⅱ断面
钢筋面积应该为
采用11根直径为30mm钢筋，As=7774.5mm2，平行于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
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V必须大于抗剪力，即满足
对Ⅰ-Ⅰ断面
剪切力为
抗剪切力为
所以承台设计满足要求
对Ⅱ-Ⅱ断面
剪切力为
抗剪切力为
所以承台设计满足要求。
附图1
附图2
附图3
附图4
附图5
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