基礎(chǔ)工程課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、土木工程專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計指導(dǎo)書西南交通大學(xué)巖土工程教研室2007年9月目 錄1 前 言11.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計的目的與任務(wù)11.2 地基基礎(chǔ)的設(shè)計內(nèi)容21.3 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計的基本要求32 設(shè)計題目之一某單層廠房柱下基礎(chǔ)設(shè)計42.1 設(shè)計任務(wù)42.2 設(shè)計資料52.2.1 工程概況52.2.2 地勘資料62.2.3 設(shè)計荷載123 設(shè)計題目之二某鐵路橋梁橋墩基礎(chǔ)設(shè)計143.1 設(shè)計任務(wù)143.2 設(shè)計資料143.2.1 工程概況143.2.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)143.2.3 設(shè)計荷載174 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計指南194.1 設(shè)計計算說明書的主要內(nèi)容194.2 設(shè)計計算說明書的章節(jié)劃分和內(nèi)容

2、組織194.3 設(shè)計和計算方法204.3.1 概述部分204.3.2 方案設(shè)計（或初步設(shè)計）214.3.3 技術(shù)設(shè)計（或詳細(xì)設(shè)計）234.3.4 基礎(chǔ)定位264.3.5 施工方案274.4 進(jìn)度計劃安排27規(guī)范及參考書291 前 言基礎(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，在土木工程學(xué)科的知識體系中占據(jù)了重要地位?；A(chǔ)工程課程的特點(diǎn)在于它以較多的力學(xué)課程為基礎(chǔ)，以土層中的復(fù)雜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為研究對象，又涉及到建筑、交通、水電等多個領(lǐng)域，這就決定了課程具有內(nèi)容雜、概念多和理論較深的特點(diǎn)，加之學(xué)時數(shù)較少和本科學(xué)生普遍缺少工程知識，故同學(xué)們往往感到比較難學(xué)。基礎(chǔ)工程的教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革是在上述背景條件下展

3、開的，其主要目標(biāo)是在學(xué)時有限的條件下，使學(xué)生能夠?qū)φn程的知識體系有較為系統(tǒng)和整體的把握，重點(diǎn)掌握其基本理論和基本方法，并具有一定的工程概念和知識。結(jié)合土木工程大專業(yè)教學(xué)工作的需求，更為了強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和解決實(shí)際工程問題的能力并反映近年來工程規(guī)范的更新，在教研室原來編寫的工民建專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書和橋梁、隧道和鐵道工程專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計任務(wù)書與指南的基礎(chǔ)上，我們著手編寫了這本新的土木工程專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計指導(dǎo)書。課程設(shè)計對理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用，也是同學(xué)們由理論學(xué)習(xí)通往工程實(shí)踐的一座橋梁。基礎(chǔ)工程的知識來源于工程實(shí)踐，反過來又對工程實(shí)踐具有指導(dǎo)作用。同學(xué)們在本

4、科學(xué)習(xí)期間參與工程實(shí)踐的機(jī)會是十分有限的，因而應(yīng)該重視課程設(shè)計帶給同學(xué)們的動手機(jī)會，通過課程設(shè)計更好地理解和鞏固學(xué)習(xí)到的各種理論和方法，有意識地培養(yǎng)自己的工程意識和解決實(shí)際工程問題的能力。為了幫助同學(xué)們更好地完成本次課程設(shè)計，下面從課程設(shè)計的角度對地基基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容和方法做一個小結(jié)。1.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計的目的與任務(wù)地基和基礎(chǔ)是建筑體系的重要組成部分。因?yàn)榛A(chǔ)埋置于地基之中，兩者之間密切相關(guān)，設(shè)計時必須認(rèn)真考慮其相互間的影響，所以在實(shí)際工作中通常將兩者合并在一起進(jìn)行設(shè)計。地基基礎(chǔ)設(shè)計的目的是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的使用功能和結(jié)構(gòu)形式在確定的場地條件下選擇適宜的地基基礎(chǔ)方案并確定其技術(shù)細(xì)節(jié)，使設(shè)計的地基基礎(chǔ)

5、在預(yù)定的使用期限內(nèi)和規(guī)定的使用條件下能夠安全正常地工作，在此基礎(chǔ)上滿足降低造價和保護(hù)環(huán)境的要求。地基基礎(chǔ)設(shè)計的總體目標(biāo)可以概括為：安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境。地基基礎(chǔ)設(shè)計的任務(wù)通常包含：1方案設(shè)計：目的是確定地基基礎(chǔ)的技術(shù)方案，包括地基持力層的選取和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的確定。2技術(shù)設(shè)計：包括地基檢算和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計兩者。其任務(wù)是通過力學(xué)計算和結(jié)構(gòu)措施兩方面的手段來保證所設(shè)計的地基基礎(chǔ)滿足設(shè)計總體目標(biāo)的要求。1.2 地基基礎(chǔ)的設(shè)計內(nèi)容地基基礎(chǔ)的設(shè)計內(nèi)容通常包括：1收集相關(guān)的設(shè)計資料，通常有：（1）上部結(jié)構(gòu)的類型、安全等級和平面尺寸；（2）地基勘察資料；（3）作用于基礎(chǔ)上的荷載的大小

6、、性質(zhì)、組合情況及作用位置。2初步確定地基基礎(chǔ)的技術(shù)方案，包括：（1）選擇地基類型和持力層。一般地，當(dāng)天然地基能滿足各項(xiàng)設(shè)計要求時，應(yīng)優(yōu)先選用天然地基，只有在天然地基不能滿足要求時才考慮采用人工地基。持力層的選擇及基礎(chǔ)埋置深度的確定是一個復(fù)雜的問題，應(yīng)綜合考慮多方面的因素確定，在基礎(chǔ)工程的教材中對此已有詳細(xì)的論述，此處不贅述；（2）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的類型、荷載的大小與性質(zhì)和地基持力層的承載力、埋置深度等因素決定基礎(chǔ)的類型（淺基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)，剛性基礎(chǔ)或鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)等等）并初步確定基礎(chǔ)的尺寸，選擇基礎(chǔ)的材料；（3）根據(jù)地質(zhì)、水文和施工條件擬定施工方案，如基坑開挖的方式和基礎(chǔ)的施工形式等。3地基基礎(chǔ)

7、的技術(shù)設(shè)計，包括：（1）采用淺基礎(chǔ)時應(yīng)進(jìn)行下列設(shè)計和計算：1）地基檢算，包括地基持力層和軟弱下臥層的承載力檢算，必要時還應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)沉降和地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性方面的檢算；2）確定基礎(chǔ)的平面尺寸和立面尺寸，使之滿足相關(guān)要求；3）采用鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)等柔性基礎(chǔ)時尚應(yīng)計算基礎(chǔ)的內(nèi)力、檢算基礎(chǔ)的強(qiáng)度并配置鋼筋；4）當(dāng)上述計算不能通過，或設(shè)計方案未達(dá)理想狀態(tài)時調(diào)整設(shè)計方案，重新進(jìn)行上述各項(xiàng)檢算。（2）采用沉井基礎(chǔ)時應(yīng)進(jìn)行下列設(shè)計和計算：1）確定沉井的平面形狀，擬定沉井各部分尺寸；2）施工期間沉井下沉能力檢算；3）考慮彈性抗力時沉井基礎(chǔ)的整體檢算；4）沉井結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算（包括配筋）。（3）采用樁基

8、礎(chǔ)時應(yīng)進(jìn)行下列設(shè)計和計算：1）單樁承載力計算。應(yīng)根據(jù)規(guī)范的規(guī)定采用相應(yīng)的方法確定單樁的豎向承載力，對于承受水平荷載較大的樁基礎(chǔ)，尚應(yīng)確定單樁的水平承載力；2）根據(jù)樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式和受力情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ嬎銟俄攦?nèi)力；3）檢算單樁承載力是否滿足要求；4）根據(jù)樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式和受力情況檢算群樁基礎(chǔ)的承載力，必要時計算基礎(chǔ)的沉降；5）當(dāng)上述計算不能通過，或設(shè)計方案未達(dá)理想狀態(tài)時調(diào)整設(shè)計方案，重新進(jìn)行上述各項(xiàng)檢算。當(dāng)設(shè)計對象為建筑樁基礎(chǔ)時，上述第3）步和第4）步可合并為一步。4繪制施工圖，計算工程數(shù)量，編制工程概預(yù)算。1.3 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計的基本要求由于課時數(shù)的限制，在本次課程設(shè)計中只要求同學(xué)們完成

9、上述設(shè)計任務(wù)中的一部分。在本指導(dǎo)書的后面列出了若干設(shè)計題目，這些題目均來源于工程實(shí)際，但根據(jù)基礎(chǔ)工程課程教學(xué)的要求并結(jié)合同學(xué)們的實(shí)際情況進(jìn)行了簡化，目的是幫助同學(xué)們盡快上手，以期在課時有限的條件下達(dá)到更好的效果。同學(xué)們可在指導(dǎo)教師的幫助下選擇一個設(shè)計題目并確定相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)，參考后面的設(shè)計指南完成本次課程設(shè)計。通過本次課程設(shè)計，要求同學(xué)了解地基基礎(chǔ)設(shè)計的全過程，掌握一種常用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和地基的設(shè)計計算方法，培養(yǎng)同學(xué)具有處理地基基礎(chǔ)問題的初步能力。2 設(shè)計題目之一某單層廠房柱下基礎(chǔ)設(shè)計2.1 設(shè)計任務(wù)本設(shè)計對象為某機(jī)械廠的裝配車間。廠房基礎(chǔ)頂面以上部分的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計工作已經(jīng)完成。本課程設(shè)計的任務(wù)

10、是完成柱下基礎(chǔ)與地基的設(shè)計與檢算。要求同學(xué)選擇（或由指導(dǎo)教師分配）一個基礎(chǔ)，按給定的條件完成相關(guān)的設(shè)計和計算工作，具體要求如下：1設(shè)計計算：（1）綜合分析設(shè)計資料，對三種常用的房屋基礎(chǔ)類型（剛性基礎(chǔ)、鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)）的技術(shù)合理性進(jìn)行比較（限于課時，本次課程設(shè)計不考慮造價因素），選擇較為合理的基礎(chǔ)方案。確定所選柱下基礎(chǔ)的類型，平面尺寸及埋深；（2）完成該基礎(chǔ)（包括地基）的計算，要求分別采用淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)共兩種方案完成設(shè)計計算；（3）初步?jīng)Q定修筑基礎(chǔ)的施工方案。2圖紙：每種設(shè)計方案，都必須繪出如下圖紙：（1）基礎(chǔ)總平面布置圖（假定所有基礎(chǔ)均與自己設(shè)計的基礎(chǔ)相同）；（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖（應(yīng)包

11、含圖紙說明和工程數(shù)量表），包括平面圖、立面圖及剖面圖三者必須給出，同時在剖面圖中，必須給出基礎(chǔ)底面的位置（表示出埋深）。因此，每種設(shè)計方案需要上交總平面布置圖（占1張圖紙）和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖（含平面圖、立面圖及剖面圖，占1張圖紙）共2張圖紙，兩套方案共需上交4張圖紙（淺基礎(chǔ)2張、樁基礎(chǔ)2張）。圖紙規(guī)格詳見本指導(dǎo)書的設(shè)計指南部分。3將上述成果整理成設(shè)計計算說明書。設(shè)計計算說明書應(yīng)制作成word文檔。整個說明書應(yīng)滿足計算過程完整、計算步驟清楚、文字簡明、符號規(guī)范和版面美觀的要求，圖紙應(yīng)用cad制作而且應(yīng)該表達(dá)正確、布局合理、比例合適和尺寸齊全。說明書用16開紙張打印，和圖紙一起裝訂成冊，交指導(dǎo)老師評閱。

12、2.2 設(shè)計資料2.2.1 工程概況該裝配車間采用單層鋼筋混凝土排架承重結(jié)構(gòu)，設(shè)計跨度24m，柱距6m，車間內(nèi)有2對30噸中級工作制橋式吊車。建筑平面圖見圖2-1。規(guī)定室內(nèi)地面標(biāo)高為±0.00，相當(dāng)于黃海高程455.00m，室外地面標(biāo)高為-0.15m，柱頂標(biāo)高為12.50m，軌頂標(biāo)高為9.80m。柱子編號為（1）（20），同學(xué)們應(yīng)根據(jù)指導(dǎo)教師的要求完成相關(guān)編號的柱下基礎(chǔ)的設(shè)計。根據(jù)布置的位置和功能來分，柱子的類別主要有邊柱z1、角柱z2及抗風(fēng)柱z3三類。各柱在基礎(chǔ)頂面處的截面形狀為矩形，尺寸為：邊柱z1： 長´寬=1000´400mm；角柱z2： 長´寬

13、=1000´400mm；抗風(fēng)柱z3： 長´寬=700´400mm；基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸如圖2-2，梁與柱之間的凈距為20mm，置于柱子外側(cè)的基礎(chǔ)頂面（淺基礎(chǔ)）或承臺（樁基礎(chǔ)）上。圖2-2 基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸圖2-1 裝配車間平面圖 /mm2.2.2 地勘資料簡化后的建筑場地“工程地質(zhì)勘察報告”如下。xx工程地質(zhì)勘察報告擬建工程為xx機(jī)械廠的裝配車間，建筑場地位于該機(jī)械廠廠區(qū)內(nèi)，廠房平面尺寸為42m´24m,采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計跨度為24m，柱距為6m。勘察工作按施工圖設(shè)計階段的要求進(jìn)行。自x年x月x日開始，至x年x月x日結(jié)束。共完成鉆孔6個，

14、并結(jié)合鉆孔取原狀土樣xx個進(jìn)行了室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)。場地處地面平坦。據(jù)鉆探揭露，各地層的情況如下：第層：人工填土。分布于場地表面，以灰黑色粉土為主，伴有碎磚，爐渣等雜物的填土層。厚約0.51.2m，結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)不均，平均天然重度為17.1kn/m3。第層：粉質(zhì)粘土。呈棕紅色。除1#孔外各孔均有，厚度9.510.1m。硬塑可塑，土質(zhì)較均勻。第層：粉土。呈褐黃色。僅在1#孔可見到，厚約3.3m，流塑。第層：淤泥。呈黑色，流塑。含大量有機(jī)質(zhì)，有臭味。僅在1#孔見到，厚度約8.0m。第層：粉質(zhì)粘土。呈灰黃色，僅在1#孔見到，厚約3.6m，夾有粉砂薄層，流塑。第層：粘土。呈黃黑色，各孔均可見到，沒有鉆透，據(jù)

15、調(diào)查厚度在10m以上。土質(zhì)均勻，可塑硬塑。場區(qū)地下水屬潛水，初見水位在2.53.1m深處，穩(wěn)定水位在2.93.9m深處。地下水補(bǔ)給來源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化，無侵蝕性。根據(jù)鉆探及室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)的情況分析，第層雜填土不宜用作建筑物地基。建議把基礎(chǔ)埋置在強(qiáng)度較高的第層粉質(zhì)粘土或第層粘性土中。其地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：第層：fk=260kpa第層：fk=270kpa建議：基礎(chǔ)設(shè)計采用兩種方案，即淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)?；A(chǔ)形式可采用柱下杯口單獨(dú)基礎(chǔ)、柱下現(xiàn)澆獨(dú)立基礎(chǔ)、沉管灌注樁基礎(chǔ)或預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。設(shè)計樁基時不宜采用大直徑樁（如大直徑灌注樁），而宜采用小直徑樁（如預(yù)應(yīng)力管樁）。在樁基礎(chǔ)設(shè)計時，樁徑或邊長建

16、議取值范圍為300600mm，即同學(xué)們可以選擇樁徑（圓樁）或邊長（方樁）為300mm、400mm、500mm、600mm，根據(jù)具體的設(shè)計計算要求從上述范圍中選擇合理的樁徑或邊長。鉆探點(diǎn)布置見圖2-3，地質(zhì)剖面見圖2-4圖2-6，土工試驗(yàn)成果見表2-1，地質(zhì)柱狀圖略。 報告人 ：xxx x年x月x日8圖2-3 地質(zhì)鉆孔平面布置圖圖2-4 ii地質(zhì)剖面10 9圖2-5 iiii地質(zhì)剖面圖2-6 iiiiii剖面和圖例2.2.3 設(shè)計荷載基礎(chǔ)梁上的荷重（包括基礎(chǔ)梁自重）按30kn/m計算。各柱底（位于室內(nèi)地面以下0.5m處）的內(nèi)力取值如下：（1）邊柱 z1：（橫向計算）荷載組合編號： l11 l12

17、 （2）角柱z2：（橫向計算）荷載組合編號： l21 l22 （3）抗風(fēng)柱z3：（縱向計算）荷載組合編號： l31 l32 上述所謂縱向是指沿車間的長軸方向，橫向是指沿車間的短軸方向。彎矩m以柱子的外側(cè)受拉為正，剪力h以指向車間內(nèi)部為正。在荷載組合編號“l(fā)ij”中，“i”表示柱的類別，邊柱、角柱、抗風(fēng)柱分別用1、2、3表示，“j”表示荷載效應(yīng)的組合類別，“1”表示標(biāo)準(zhǔn)組合、“2”表示基本組合。各荷載項(xiàng)中帶下標(biāo)k者表示荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，否則為荷載效應(yīng)的基本組合。表2-1 某機(jī)械廠裝配車間土工試驗(yàn)結(jié)果匯總表試樣編號取樣深度/m土的分類名稱天然含水量/%天然重度/kn/m3比重天然孔隙比液限/%塑

18、限/%塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮系數(shù)/mpa-1內(nèi)摩擦角粘聚力/kpa1孔-13.003.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.3916°15.62-25.005.40淤泥74.1115.62.661.97143.3123.0120.32.641.126°301.20-39.009.40淤泥80.5915.22.682.18447.3126.0121.32.551.466°01.28-413.0013.40粉質(zhì)粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323°395.96-516.

19、6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719°205.40-621.0021.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515°487.222孔-12.603.00粉質(zhì)粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250.1925°156.22-28.008.40粉質(zhì)粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216°558.64-311.0011.40粘土25.5120.42.720.669

20、37.7120.1117.60.250.1718°418.84-415.0015.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316°129.263孔-15.005.40粉質(zhì)粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120°156.224孔-14.104.50粉質(zhì)粘土22.9419.92.730.68737.4323.9613.47<00.2122°296.045孔-17.507.90粉質(zhì)粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.639

21、0.2320°277.26-213.1013.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.66<00.2316°519.606孔-13.203.60粉質(zhì)粘土24.5020.12.710.69230.319.8510.450.4450.2220°567.083 設(shè)計題目之二某鐵路橋梁橋墩基礎(chǔ)設(shè)計3.1 設(shè)計任務(wù)本設(shè)計對象為某鐵路的特大型橋梁，該橋梁的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)完成，本課程設(shè)計的任務(wù)是完成橋墩基礎(chǔ)與地基的設(shè)計與檢算。要求同學(xué)選擇（或由指導(dǎo)教師分配）一個基礎(chǔ)，按給定的條件完成相關(guān)的設(shè)計和計算工作，具體要求如下：1綜合分析設(shè)計資料，對三

22、種常用的橋梁基礎(chǔ)類型（剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)）的技術(shù)合理性進(jìn)行比較（限于課時，本次課程設(shè)計不考慮造價因素），選擇較為合理的基礎(chǔ)方案。2對選定的基礎(chǔ)方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。3初步?jīng)Q定修筑基礎(chǔ)的施工方案。4將以上全部成果整理成設(shè)計計算說明書和設(shè)計施工圖。設(shè)計計算說明書應(yīng)制作成word文檔。整個說明書應(yīng)滿足計算過程完整、計算步驟清楚、文字簡明、符號規(guī)范和版面美觀的要求，圖紙應(yīng)用cad制作而且應(yīng)該表達(dá)正確、布局合理和尺寸齊全。說明書用16開紙張打印，和圖紙一起裝訂成冊，交指導(dǎo)老師評閱。3.2 設(shè)計資料3.2.1 工程概況該橋梁系某i級鐵路干線上的特大橋（單線），線路位于直線平坡地段。該地區(qū)地震烈度較

23、低，不考慮地震設(shè)防問題。橋梁及橋墩部分的設(shè)計已經(jīng)完成，橋跨由8孔32m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁，1孔48m下承式鋼桁梁和9孔32m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁組成，見圖3-1和圖3-3。3.2.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)場地處的地質(zhì)剖面見圖3-2，相關(guān)土工試驗(yàn)資料見表3-1。水文資料見圖3-1。圖3-3 橋墩結(jié)構(gòu)圖3.2.3 設(shè)計荷載由上部結(jié)構(gòu)傳至各橋墩設(shè)計低水位（高程22.00m）處的設(shè)計荷載如表3-2所示。表3-1 土工試驗(yàn)成果表土層編號及名稱地質(zhì)年代比重gs重度g/kn/m3含水量w/%液限wl/%塑限wp/%jc/kpa滲透系數(shù)k/cm/s壓縮系數(shù)a/mpa-1 軟粘土q42.7214.991.585.0

24、55.06°1710.12.8e-80.494 砂粘土q42.6918.834.543.028.012°0519.43.4e-70.112 粗砂中密q32.6019.526.2/24°32/2.7e-10.011 強(qiáng)風(fēng)化砂巖k飽和單軸抗壓強(qiáng)度 r=2.4mpa 中風(fēng)化砂巖k飽和單軸抗壓強(qiáng)度 r=6.7mpa表3-2 各橋墩作用于設(shè)計低水位處的設(shè)計荷載（高程22.00m處）墩位號兩孔滿載（低水位）一孔重載（低水位）一孔輕載（高水位）一孔輕載（低水位）nhmnhmnhmnhm16#8858.2406.72720.17956.4406.73160.16130.4402.

25、73039.87334.6406.73055.77#，10#8920.2409.52739.18812.1409.53786.46173.3405.53061.17385.9409.53077.189#13355.0613.24100.911995.4613.24764.39242.5607.14582.911058.0613.24606.91117#8858.2406.72720.17956.4406.73160.16130.4402.73039.87334.6406.73055.7注：1橋梁位于直線平坡地區(qū)，故只考慮縱向荷載組合；2豎向力n和水平力h的單位為kn，力矩m的單位為kn-m，h

26、和m的符號相同表示兩者對基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動效應(yīng)相同。4 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計指南由于同學(xué)們大多缺乏工程知識和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，在開始階段往往感到無從下手，為幫助同學(xué)們順利完成本次課程設(shè)計，特編寫了本課程設(shè)計指南，供參考。4.1 設(shè)計計算說明書的主要內(nèi)容設(shè)計計算說明書通常應(yīng)包含下述內(nèi)容：（1）工程概況和設(shè)計任務(wù)。包括：工程名稱，場地位置，上部結(jié)構(gòu)的類型、尺寸，本人承擔(dān)的課程設(shè)計任務(wù)；（2）地質(zhì)勘察資料；（3）設(shè)計荷載；（4）方案設(shè)計，包括：基礎(chǔ)選型，尺寸擬定，地基持力層的選取。需要闡明自己的思路和考慮的因素并列出必要的說明；（5）技術(shù)設(shè)計的過程，包括：計算項(xiàng)目，計算過程和計算結(jié)果，方案調(diào)整的理由和結(jié)果。需要闡明參數(shù)

27、選取的理由、考慮的因素并列出必要的說明；在設(shè)計說明書中必須明確繪制計算分析簡圖；（6）計算項(xiàng)目的一部分應(yīng)編制程序上機(jī)計算，說明書中應(yīng)列出框圖、源程序和計算結(jié)果；（7）由設(shè)計結(jié)果形成的施工圖，該圖用cad制作完成；（8）施工方案（初步），包括：基礎(chǔ)施工方式，主要施工機(jī)具，對淺基礎(chǔ)尚應(yīng)包括基坑開挖方式和對于支擋結(jié)構(gòu)的初步考慮。4.2 設(shè)計計算說明書的章節(jié)劃分和內(nèi)容組織可參照下列方式進(jìn)行設(shè)計計算說明書的章節(jié)劃分和內(nèi)容組織。第1章 概述1.1 設(shè)計任務(wù)（包括：設(shè)計題目，工程名稱，場地位置，上部結(jié)構(gòu)的類型、尺寸，本人承擔(dān)的課程設(shè)計任務(wù)）1.2 設(shè)計資料1.2.1 地基勘察資料（包括：場地描述，土層描述，

28、土層剖面圖，土性指標(biāo)）1.2.2 設(shè)計荷載（列出設(shè)計荷載組合，包括荷載的數(shù)值，作用方向和位置，必要時輔以草圖，荷載不完整時應(yīng)補(bǔ)充計算）1.3 設(shè)計依據(jù)本次課程設(shè)計的依據(jù)為本課程設(shè)計指導(dǎo)書和相關(guān)規(guī)范。第2章 方案設(shè)計（或初步設(shè)計）2.1 基礎(chǔ)類型和尺寸（包括：基礎(chǔ)型式的比較與選擇，尺寸擬定，需要闡明自己的思路，考慮的因素和必要的說明）2.2 地基持力層（包括：持力層選取，基礎(chǔ)埋置深度。需要闡明自己的思路，考慮的因素和必要的說明）第3章 技術(shù)設(shè)計（或詳細(xì)設(shè)計，以剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)為例）3.1 地基檢算3.1.1 地基承載力檢算3.1.2 地基沉降計算（必要時進(jìn)行）3.1.3 地基穩(wěn)定性檢算（必要時進(jìn)行）

29、3.2 基礎(chǔ)立面設(shè)計3.2.1 基礎(chǔ)高度計算（包括：立面尺寸計算，剛性角或臺階寬高比檢算）3.2.2 基礎(chǔ)置深度校核當(dāng)采用的基礎(chǔ)型式不是剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)時，本章的形式和內(nèi)容應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。設(shè)計結(jié)果應(yīng)繪制成施工圖。施工圖以附圖的形式裝訂于設(shè)計計算說明書的后面。第4章 施工方案（初步）4.1 基礎(chǔ)施工方式（例如：淺基礎(chǔ)的基坑開挖方式，是否需要降低水位，對于支擋結(jié)構(gòu)的初步考慮，施工順序等）4.2 主要施工機(jī)具（列出主要施工機(jī)具）4.3 設(shè)計和計算方法以下按上述說明書的章節(jié)順序講述本課程設(shè)計的要求、設(shè)計方法和一些注意事項(xiàng)。4.3.1 概述部分在概述中應(yīng)說明設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)的來源和內(nèi)容、設(shè)計資料和設(shè)計的依據(jù)

30、。設(shè)計依據(jù)除了本指導(dǎo)書外，尚可包括相關(guān)設(shè)計規(guī)范和技術(shù)手冊。其余具體內(nèi)容可參見4.2節(jié)。4.3.2 方案設(shè)計（或初步設(shè)計）鑒于同學(xué)們?nèi)鄙偈┕ぜ夹g(shù)、施工機(jī)械和施工組織方面的知識，亦不了解施工單位的技術(shù)和施工條件，這給基礎(chǔ)方案的確定帶來一定的困難。同學(xué)們可以根據(jù)自己掌握的知識，綜合分析建筑場地的工程地質(zhì)和水文資料，考慮上部結(jié)構(gòu)條件，對幾種可能采用的基礎(chǔ)類型進(jìn)行比較，選擇一個與上部結(jié)構(gòu)的類型相匹配、適合于當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件而且施工難度不大的方案。建議從下面幾個方面進(jìn)行綜合分析和比較：（1）上部結(jié)構(gòu)的類型及荷載大??；（2）場地處的地質(zhì)和水文條件；（3）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢和局限性；（4）施工難易程度。以下是幾

31、種常用基礎(chǔ)的方案設(shè)計內(nèi)容與方法。1剛性基礎(chǔ)（1）擬定基礎(chǔ)的形式和尺寸1）確定基礎(chǔ)埋深及基頂標(biāo)高，并說明理由；2）擬定基礎(chǔ)立面形式及平面尺寸擬定立面尺寸時應(yīng)注意滿足剛性角或臺階寬高比的要求，此外還應(yīng)檢查是否滿足最小埋置深度的要求。（2）荷載計算題目給定的荷載只計算到柱底或河床面，所以在基礎(chǔ)的尺寸初步擬定后應(yīng)計算作用于基底的荷載，以便檢算地基承載力。對于柱下基礎(chǔ)，作用于基底的荷載等于作用于柱底的荷載加上基礎(chǔ)自重、基礎(chǔ)上覆土的自重和由基礎(chǔ)梁傳來的壓力。對于橋墩基礎(chǔ)，應(yīng)考慮：1）題目所給荷載作用位置以下的墩身和基礎(chǔ)的自重；2）各種水位情況下墩身及基礎(chǔ)所受浮力（是否計浮力視持力層的透水性而定，只考慮題目

32、所給荷載作用位置以下部分）；3）臺階以上覆蓋土的重力。將全部外力簡化至基底中心，建議列表計算。（3）地基基礎(chǔ)的檢算1）地基強(qiáng)度檢算（包含持力層強(qiáng)度和軟弱下臥層強(qiáng)度）橋墩基礎(chǔ)的最不利荷載組合為縱向主附兩孔滿載（低水位）。2）基底偏心距檢算橋墩基礎(chǔ)有此項(xiàng)檢算，最不利荷載組合為縱向主附孔輕載（低水位）。3）基礎(chǔ)傾覆和滑動穩(wěn)定性檢算橋墩基礎(chǔ)有此項(xiàng)檢算，最不利荷載組合為縱向主附孔輕載（高水位）。方案設(shè)計時各檢算項(xiàng)目允許留有較多的安全儲備，給以后技術(shù)設(shè)計時留下余地。2鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)本基礎(chǔ)類型僅用于柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。方案設(shè)計時的計算項(xiàng)目（除剛性角不作要求外）與剛性基礎(chǔ)相同。3沉井基礎(chǔ)（1）確定沉井的平面形狀

33、并擬定沉井各部分尺寸；（2）施工期間沉井下沉能力檢算1）沉井結(jié)構(gòu)自重及所受浮力；2）井壁摩擦力；3）下沉能力檢算若下沉困難，要考慮調(diào)整方案或研究采用的措施。（3）荷載計算1）基礎(chǔ)自重及所受浮力；2）河床下墩身自重及低水位墩身浮力；3）井頂上覆蓋土重。全部外力簡化至局部沖刷線處基礎(chǔ)截面中心，考慮縱向主+附兩孔滿載（低水位）和縱向主+附一孔重載（低水位），建議列表計算。（4）考慮彈性抗力時沉井基礎(chǔ)的檢算1）基底壓應(yīng)力和基礎(chǔ)橫向抗力檢算最不利荷載組合為縱向主附兩孔滿載（低水位）。2）墩頂水平位移檢算最不利荷載組合為縱向主附一孔重載（低水位）。4樁基礎(chǔ)（以橋梁樁基礎(chǔ)為例）（1）選定樁基類型考慮樁基為高

34、承臺還是低承臺，考慮采用打入樁還是鉆孔樁，確定設(shè)計為端承樁還是摩擦樁。（2）選擇樁材與樁徑；（3）擬定承臺底面和頂面標(biāo)高以及平面形狀、尺寸；（4）估算樁長和樁數(shù)1）按縱向主附兩孔滿載（低水位）將全部外力簡化至承臺底面中心；2）擬定樁長：a柱樁：樁尖需插入硬層一定深度。b摩擦樁：求出p材，試求樁長，使p土接近p材。3）確定樁數(shù)。（5）配合承臺設(shè)計進(jìn)行樁的布置；（6）按低承臺簡化計算法初步檢算單樁承載力。房屋建筑的樁基礎(chǔ)一般均能滿足低承臺樁基礎(chǔ)的簡化算法的要求，可按簡化算法進(jìn)行計算，具體可參考教材。4.3.3 技術(shù)設(shè)計（或詳細(xì)設(shè)計）基礎(chǔ)方案確定后，同學(xué)們可以參照方案設(shè)計中所用的結(jié)構(gòu)尺寸，對不滿意處

35、適當(dāng)修改和細(xì)化后進(jìn)行基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計算，但不必重復(fù)初步設(shè)計的內(nèi)容。當(dāng)檢算結(jié)果不滿足要求時需進(jìn)行方案調(diào)整，直至滿足各項(xiàng)要求。計算項(xiàng)目的一部分應(yīng)編制程序上機(jī)計算，說明書中應(yīng)列出框圖、源程序和計算結(jié)果。以下是幾種常用基礎(chǔ)的技術(shù)設(shè)計內(nèi)容與方法。1剛性基礎(chǔ)（1）確定基礎(chǔ)的形式和尺寸檢查方案設(shè)計的結(jié)果是否滿意，如未達(dá)理想狀態(tài)可加以調(diào)整，調(diào)整時應(yīng)注意滿足基礎(chǔ)剛性角和最小埋置深度的要求。（2）荷載計算如果基礎(chǔ)的形式和尺寸未調(diào)整，可直接應(yīng)用方案設(shè)計的結(jié)果，否則應(yīng)重新計算。（3）地基基礎(chǔ)的檢算1）地基強(qiáng)度檢算（包含持力層強(qiáng)度和軟弱下臥層強(qiáng)度）；2）基底偏心距檢算；3）基礎(chǔ)傾覆和滑動穩(wěn)定性檢算如果基礎(chǔ)方案未調(diào)整，上述檢

36、算可直接應(yīng)用方案設(shè)計的結(jié)果，否則應(yīng)重新計算。4）地基沉降計算5）杯口部分的構(gòu)造車間的承重柱為預(yù)制結(jié)構(gòu)，故基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置杯口，杯口的尺寸和配筋可采用標(biāo)準(zhǔn)配置，具體可參考李克釧主編基礎(chǔ)工程第二版p. 60p. 62或建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范gb 50007第 8.2.5條和8.2.6條。請同學(xué)們注意，當(dāng)檢算不通過或安全系數(shù)偏大而造成浪費(fèi)時，需重新設(shè)計，直至滿足既安全又經(jīng)濟(jì)的要求。2鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)計時的計算項(xiàng)目與剛性基礎(chǔ)基本相同，但應(yīng)增加基礎(chǔ)自身強(qiáng)度的檢算如下述。（1）抗彎計算抗彎計算的主要目的是為基礎(chǔ)配置鋼筋。（2）抗沖切計算抗沖切計算的目的是檢算基礎(chǔ)的厚度是否足夠。（3）杯口部分的構(gòu)造杯口部分

37、的構(gòu)造同剛性基礎(chǔ)。3沉井基礎(chǔ)檢查方案設(shè)計的結(jié)果是否滿意，如未達(dá)理想狀態(tài)可加以調(diào)整，如需加以調(diào)整，則應(yīng)重新計算方案設(shè)計中的相關(guān)內(nèi)容，然后補(bǔ)充進(jìn)行沉井基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計算。（1）底節(jié)沉井檢算1）豎向抗裂性檢算；2）內(nèi)隔墻強(qiáng)度檢算；（2）刃腳內(nèi)外側(cè)豎直鋼筋計算1）配筋：最小配筋率不小于0.05%；2）向外彎曲時內(nèi)力計算；3）向內(nèi)彎曲時內(nèi)力計算；4）內(nèi)外側(cè)鋼筋配置。（3）刃腳水平鋼筋計算1）內(nèi)力計算；2）配置鋼筋一般根據(jù)彎矩配置鋼筋。如按構(gòu)造配筋，應(yīng)檢算素混凝土的彎曲應(yīng)力是否小于混凝土的容許彎曲應(yīng)力值。（4）井壁水平鋼筋檢算1）內(nèi)力計算；2）配置鋼筋一般根據(jù)彎矩配置鋼筋。如按構(gòu)造配筋，應(yīng)檢算素混凝土彎曲應(yīng)力

38、是否小于混凝土的容許彎曲應(yīng)力值。（5）井壁豎直鋼筋檢算1）豎向最大拉力計算；2）檢算純混凝土的拉應(yīng)力是否小于容許值，考慮是否配筋。（6）封底混凝土計算。（7）頂蓋計算。以上各項(xiàng)計算方法可參考文獻(xiàn)4或相關(guān)手冊的沉井算例。4樁基礎(chǔ)（以橋梁樁基礎(chǔ)為例）（1）擬定樁基礎(chǔ)各部分尺寸詳細(xì)擬定樁基礎(chǔ)各部分的尺寸，如與方案設(shè)計時相同，本步可略。（2）荷載計算取用縱向主+附兩孔滿載（低水位）和縱向主+附一孔重載（低水位）兩種荷載組合，簡化至承臺底面中心。（3）計算變形系數(shù)a；（4）計算剛度系數(shù)r1、r2、r3和r4；（5）電算求解承臺變位a，b, b和樁頂內(nèi)力ni、hi、mi；（6）繪制樁身彎矩圖，剪力圖和樁側(cè)

39、土的橫向抗力圖；（7）單樁的軸向承載力檢算；（8）樁身配筋計算1）按樁身的最大彎矩配筋，也可將樁分為兩段分段配筋。當(dāng)樁身彎矩較小時可按構(gòu)造配筋；2）按穩(wěn)定性檢算樁的承載力；3）按材料強(qiáng)度檢算樁的承載力。（9）樁基承載力檢算；（10）墩基水平位移檢算最不利荷載組合為縱向主+附一孔重載（低水位）。（11）樁與承臺的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度檢算。以上各項(xiàng)計算方法可參考文獻(xiàn)4或相關(guān)手冊的樁基算例。當(dāng)樁基礎(chǔ)能滿足低承臺樁基礎(chǔ)的簡化算法的要求時，可按簡化算法進(jìn)行計算，具體可參考教材。房屋建筑的樁基礎(chǔ)一般均能滿足低承臺樁基礎(chǔ)的簡化算法的要求。5施工圖繪制設(shè)計結(jié)果應(yīng)繪制為施工圖。圖紙統(tǒng)一用標(biāo)準(zhǔn)a3圖幅（297mm´420mm）。標(biāo)題欄的形式如下：西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院班 級姓 名（圖名）指導(dǎo)教師日 期標(biāo)題欄長度設(shè)