基礎工程課程設計

第1章柱下獨立根底設計11.1設計資料1地形1工程地質條件11.1.3.巖土設計技術參數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獨立根底設計4選擇根底材料41.2.2.選擇根底埋深41.2.3.求地基承載力特征值41.2.4初步選擇基底尺寸5驗算持力層地基承載力6計算基底凈反力6根底底板厚度確實定7變階處抗沖切驗算8配筋計算9根底配筋大樣圖111.2.11確定eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)兩軸柱子根底地面尺寸122eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)兩軸持力層承載力驗算143設計圖紙15第2章預制樁基設計152.1設計資料15設計荷載15地層條件及其參數如下15水文地質條件16場地條件16上部結構資料16材料172.2預制樁基的設計17單樁豎向極限承載力標準值18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19承臺內力計算19承臺厚度及受沖切承載力驗算20承臺受彎承載力計算22承臺構造設計232.4樁身結構設計232.5樁身構造設計232.6吊裝驗算242.7估算eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)軸線柱下樁數24樁數估算25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27地形27地層條件及其參數27墻身及墻后填料材料參數27荷載參數273.1.5水文地質條件273.3主動土壓力計算28求破裂角28求主動土壓力系數：293.4設計擋土墻截面29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：31基底應力驗算：31截面應力驗算：32參考文獻33第一章柱下獨立根底設計1.1設計資料地形擬建場地平整工程地質條件自上而下土層依次如下：eq\o\ac(○,1)號土層：雜填土，層厚約0.5m，含局部建筑垃圾。eq\o\ac(○,2)號土層：粉質黏土，厚度1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。eq\o\ac(○,3)號土層：黏土，層厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。eq\o\ac(○,4)號土層：細砂，層厚2.7m，中密，承載力特征值fak=240kPa。eq\o\ac(○,5)號土層：強風化砂質泥巖，厚度未揭露，承載力特征值fak=300kPa。.巖土設計技術參數地基巖土物理力學參數如表1.1所示。表1.1地基巖土物理力學參數土層編號土的名稱重度〔kN/m3孔隙比e液性指數黏聚力c〔kPa〕內摩擦角〔〕壓縮模量〔〕標準準貫入擊數Neq\o\ac(○,1)雜填土18——————eq\o\ac(○,2)粉質黏土200.650.8434137.56eq\o\ac(○,3)黏土19.40.580.7825238.211eq\o\ac(○,4)細砂210.62——3011.616eq\o\ac(○,5)強風化砂質泥巖22————18221.1.4.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，室內外高差450mm。柱網布置圖如以下圖所示：1.1.6.上部結構荷載作用根據本次設計選題要求，選擇4號題目，上部結構作用在柱底的荷載效應標準組合值如下所示：eq\o\ac(○,A)軸：，，；eq\o\ac(○,B)軸：，，；eq\o\ac(○,C)軸：，，；和上部結構作用在柱底的荷載效應根本組合：eq\o\ac(○,A)軸：，，；eq\o\ac(○,B)軸：，，；eq\o\ac(○,C)軸：，，；1.2獨立根底設計1.2.1選擇根底材料根底在用獨立根底的形式，材料采用C25混凝土，HPB300級鋼筋，布置形式如圖1.1柱網平面圖所示。圖1.2根底剖面圖1.2.2.選擇根底埋深圖1.2根底剖面圖根據柱下獨立根底課程設計任務書要求和工程地質資料選取。本設計選擇eq\o\ac(○,3)號土層為持力層，考慮取室外地坪到根底底面為0.5+1.2+0.5=2.2m。由此可得根底剖面示意圖，如圖1.2所示。1.2.3.求地基承載力特征值根底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eq\o\ac(○,3)號土層中黏土承載力特征值修正系數按照《建筑地基根底設計標準》〔GB-50007-2023〕規(guī)定，當根底寬度或者根底埋置深度，用荷載實驗或其它原位測試,經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〔先不考慮對根底寬度的修正〕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：計算根底和回填土重時的根底埋置深度為：此處埋深為室內外平均埋置深度。依據《建筑地基根底設計標準》〔GB50007-2023〕，“所有建筑物的地基計算均應滿足承載力〞的根本原那么，按照持力層的承載力特征值計算所需的根底地面尺寸，要求符合下式要求：式中—相應于荷載效應標準組合時，根底底面處的平均壓力值，kPa；—相應于荷載效應標準組合時，根底邊緣的最大壓力值，kPa；—修正后的地基承載力特征值，kPa；軸心荷載下根底底面積為：根據偏心距的大小，將根底底面積增大10%到30%，由于偏心不大，根底底面積按20%，即以適當比例選定根底長度和寬度為根底的長寬比，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根底和回填土重為：偏心距為：那么?；鬃畲髩毫妥钚毫Ψ謩e為:1.2.6計算基底凈反力取柱底荷載效應根本組合設計值：為荷載效應根本組合時，上部結構傳至根底頂面處的豎向荷載值，kN。凈偏心距為：根底邊緣處的最大和最小基底反力分別為：1.2.7根底底板厚度確實定根據《建筑地基根底設計標準》〔GB-50007-2023〕規(guī)定，擴展根底的計算應符合以下規(guī)定：〔1〕對柱下獨立根底，當沖切破壞錐體落在根底地面以內時，應驗算柱與根底交接處以及根底變階處的受沖切承載力；〔2〕對根底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根底，以及墻下條形根底，應驗算柱〔墻〕與根底交接處的受剪切承載力；〔3〕根底底板的配筋，應按抗彎計算確定； 〔4〕當根底的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應驗算柱下根底頂面的局部受壓承載力；先假定根底底板厚度為1m，然后驗算沖切能力，對于矩形根底，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短邊一側沖切破壞條件來確定根底底板厚度，即要求對矩形截面柱的矩形根底，應驗算柱與根底交接處以及根底變階出的受沖切承載能力?！惨妶D1-3沖切驗算簡圖〕 柱邊根底截面抗沖切驗算如圖1-4所示：圖1-4柱邊沖切驗算簡圖圖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以下圖所示：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配筋驗算示意圖圖1-6配筋驗算示意圖〔2〕柱邊〔2-2截面〕：根底短邊方向，因為該根底單向偏心荷載作用，所以，在根底短邊的基底反力可按均勻分布計算，取〔3〕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?！?〕階梯高度變化處〔4-4截面〕：根底短邊方向，因為該根底單向偏心荷載作用，所以在根底短邊的基底反力可按均勻分布計算，取綜上綜上所述比擬和應該按照進行配筋，可采用2010@180，實際配筋面積為；比擬和，應按照進行配筋，可采用1210@150，實際配筋面積為。1.2.10根底配筋大樣圖如以下圖所示：1.2.11確定eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)兩軸柱子根底地面尺寸由柱下獨立根底設計任務書可得eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)兩軸柱子基底荷載分別為：eq\o\ac(○,B)：eq\o\ac(○,C)：由前面得知持力層承載力特征值，計算根底和回填土的重時的根底埋深，eq\o\ac(○,B)軸根底底面積為：根底底面積增大1.2倍，即：初步選定根底底面積為，且，不用在對進行修正。eq\o\ac(○,C)軸根底底面積為：根底底面積增大1.2倍，即：初步確定根底底面面積，且，不用在對修正。1.2.12eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)兩軸持力層承載力驗算eq\o\ac(○,B)軸根底和回填土重為：偏心距為：那么基底最大壓力為：顯然滿足要求。eq\o\ac(○,C)軸根底和回填土重為：偏心距為：基底最大壓力為：顯然滿足要求。1.2.13設計圖紙根據以上計算，可以繪制出根底平面布置圖和eq\o\ac(○,A)軸柱子根底大樣圖以及設計說明見附圖。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根本組合值分別如任務中表4.3、4,4所示。〔1〕題號：1號 〔2〕柱底荷載效應標準組合值如下。eq\o\ac(○,A)軸荷載：eq\o\ac(○,B)軸荷載：eq\o\ac(○,C)軸荷載：〔3〕柱底荷載效應根本組合值如下。eq\o\ac(○,A)軸荷載：eq\o\ac(○,B)軸荷載：eq\o\ac(○,C)軸荷載：設計eq\o\ac(○,A)軸柱下樁基，eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)軸柱下僅設計承載尺寸和估算樁數。地層條件及其參數如下土層編號土的名稱含水量〔％〕孔隙比e液性指數樁側阻力樁端阻力壓縮模量〔MPa〕標準準貫入擊數Neq\o\ac(○,1)雜填土———22—5.0—eq\o\ac(○,2)淤泥質土62.41.040.8428133.8—eq\o\ac(○,3)粉砂27.60.810.7845237.514eq\o\ac(○,4)粉質黏土31.20.79—609009.2—eq\o\ac(○,5)粉砂層—0.58—75240016.8312.1.2水文地質條件〔1〕擬建場地地下水對混凝土結構無腐蝕性?！?〕地下水位深度:位于地表下3.5m。2.1.3場地條件建筑物所處場地抗震設防烈度為7度，場地內無可液化砂土，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，室內外高差450mm，主界面尺寸均為400mm400mm，橫向承重，柱網布置以下圖所示：圖2-2柱網布置示意圖2.1.5材料圖2-2柱網布置示意圖混凝土強度等級為C25～C30,鋼筋采用HPB235、HPB335級。2.2預制樁基的設計：建筑物根底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，的混凝土預制方樁，以eq\o\ac(○,4)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。單樁豎向極限承載力標準值那么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，那么有：根據上部荷載初步估計樁數為：那么預估設計樁數為4根。2.2.3樁基豎向承載力的驗算根據《建筑樁基技術標準》〔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，且場地內無可液化砂土、粉土問題，因此可不進行地震效應的豎向承載力驗算。根據樁數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，那么，取s=1300mm，樁心距承臺邊緣均為350mm。圖2-2承臺計算簡圖圖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，承臺內力計算承臺內力計算荷載采用荷載效應根本組合設計值，那么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生沖切破壞，承臺應具有一定的厚度，初步設計承臺厚度1m，承臺保護層厚度50mm，那么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?！?〕柱對承臺沖切承臺受樁沖切的承載力應滿足下式：由于，那么沖垮比為：沖切系數為：那么：故厚度1m的承臺滿足柱對承臺的沖切要求?！?〕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0.25～3之間〕剪切系數為：受剪切承載力高度影響系數計算：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，取樁基凈反力最大值，進行計算那么：因此，承臺長邊方向假設取鋼筋間距為150mm，那么應選用1014@150此時實際配筋為，滿足要求。對于Ⅱ-Ⅱ截面，取基樁凈反力平均值，進行計算。此時：因此，承臺長邊方向假設取鋼筋間距為150mm，為方便施工選用1014@150，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，根據構造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內主筋上下共412通長配筋，箍筋選用8@200。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C30，鋼筋選用HRB335,。根據《建筑樁基技術標準》〔JGJ94—2023〕第5.8.2條的規(guī)定，樁頂軸向壓力應符合以下規(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)定系數對于預制樁，基樁施工工藝系數；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，范圍內間距50mm，距樁頂2～4m，范圍內間距100mm，采用打入法沉樁，樁頂設置三層6@50，鋼筋網，層距50mm，樁尖所有主筋應焊接在一根圓鋼上，樁尖0.6m范圍內箍筋加密，間距50mm，樁身主筋混凝土保護層厚度30mm。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，起吊位置如下圖，起吊點距樁端距離為：圖2-4吊裝示意圖圖2-4吊裝示意圖那么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，那么，由于，，每邊配314，，那么：所以，樁身配筋滿足吊裝要求。2.7估算eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)軸線柱下樁數2.7.1樁數估算設計eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)軸柱下樁基與eq\o\ac(○,A)軸方法相同，單樁極限承載力，基樁豎向承載力特征值。eq\o\ac(○,B)軸荷載：初步估計eq\o\ac(○,B)柱下樁數為：那么設計樁數為6根。eq\o\ac(○,C)軸荷載：初步估計eq\o\ac(○,C)柱下樁數為：那么設計樁數為5根2.7.2承臺平面尺寸確定：根據估算的樁數和承臺構造要求，設計eq\o\ac(○,B)軸線承臺平面尺寸2.0m×3.3m，eq\o\ac(○,C)軸線承臺平面尺寸2.6m×2.6m，樁中心距取1.3m，樁心與承臺邊緣距離0.35m。eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)軸承臺布置如以下圖所示：圖2-7eq\o\ac(○圖2-7eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)軸承臺平面圖根據以上計算，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地層條件及其參數自上而下土層依次如下：eq\o\ac(○,1)號土層：人工填土，層厚約0.7m，黃褐色，含雜質較多。eq\o\ac(○,2)號土層：含砂粉質黏土，層厚2.1m，地基容許承載力R=250kPa。eq\o\ac(○,3)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墻身容重，截面容許應力，填料容重，基底摩擦系數填土邊坡，填土邊坡1