土力学与地基基础课程设计计算书(共13页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上土力学与地基基础课程设计计算书一、 柱下独立基础设计1. 边柱设计（400mm×500mm）（1） 初步确定基础埋深H=1.6m已知设计组合值：M=130.0KNm,N=890.0KN,V=25.0KN，按建筑地基规范得，由荷载标准值计算荷载设计值取荷载综合分项系数1.35。则标准值为：Mk=96.30KNm,Nk=659.26KN,Vk=18.52KN设计参数及相关数据见下图基础放置在粉土上，fak=160KPa,粘粒含量c10%，查表得b=0.3，d=1.5，先假设基底宽度不大于3m，则粉土修正后的地基承载力特征值： fa=fak+b(b-3)+ dm(

2、d-0.5) =160.0+1.5×(1.1×17+0.5×16.5) ×(1.6-0.5)/1.6 =187.786KPa>1.1fak=176kpa初步设计基底尺寸： A0=Fk/(fa-Gd)=659.26/(187.786-20×1.6)=4.23m2由于偏心不大，按20%增大 即A=1.2A0=5.076m2初步选择基础底面积A=L×b=2.9×1.8=5.22m2(5.076 m2)b=1.8m<3.0m，不再对fa进行修正2、持力层承载力验算 Gk=rG×d×A=20×

3、1.6×5.22=167.04KNek=Mk/(Fk+Gk)=(96.30+18.52×0.6)/(659.26+167.04)=0.130mPk=(Fk+Gk)/A=(659.26+167.04)/5.22=158.30 KPa< fa=187.786，满足Pk,max=Pk(1+6ek/L)=158.30×(1+6×0.130/2.9)=160.26KPa<1.2fa=225.34 KPa,满足Pk,min= Pk(1-6ek/l)= 158.30×(1-6×0.130/2.9)=92.33KPa>0,满足柱下独

4、立基础内力分析计算：（1） 计算基底净反力 偏心矩：en,0=M/F=(130+25×0.6)/890=0.163m 基础边缘处的最大和最小净反力 Pn,max=F(1+6en,0/L)/Lb=(890/5.22)×(1+6×0.163/2.9) =227.99 KPa Pn,min= F(1-6en,0/L)/Lb =（890/5.22×(1-6×0.163/2.9) =112.99 KPa（2） 基础高度（采用阶梯形基础），计算图如下：(a) 柱边基础截面抗冲切验算L=2.9m,b=1.8m,at=ac=0.4m,bc=0.5m基础高度h=

5、600mm，从下至上分350mm,250mm两个台阶，h0=550mm（有垫层）at+2 h0=0.4+2×0.55=1.50m<b=1.80m取ab=1.50mam= (at+ab)/2=(400+1500)/2 =950mm因偏心受压，P0取Pn,max冲切力：Fl= Pn,max(L/2- ac/2- h0)b-(b/2- bc/2- h0)2 =227.99×(2.9/2-0.5/2-0.55) ×1.8-(1.8/2-0.4/2-0.55)2 =261.62 KN抗冲切力：混凝土用C25级。0.7hpftamh0=0.7×1.0×

6、;1.27×103×0.95×0.55 =464.50KN>261.62KN，可以（b）变阶处抗冲切验算at=bl=0.9m,a1=1.45m,h01=350-50=300mmat+2h01=0.9+2×0.3=1.50m<1.80m取ab=1.50mam=( at+ab)/2=(0.9+1.5)/2=1.20m冲切力：Fl= Pn,max(L/2- a1/2- h01)b-(b/2- b1/2- h01)2 =227.99×(2.9/2-1.45/2-0.3) ×1.8-(1.8/2-0.9/2-0.3)2 =169.2

7、8 KN抗冲切力：0.7hpftamh01=0.7×1.0×1.27×103×1.2×0.3 =320.04KN>169.28KN，可以（3） 配筋计算 选用HPB235级钢筋，fy=210N/mm2 （a） 基础长边方向 1-1截面（柱边） 柱边净反力：Pn,1= Pn,min+(L+ac)( Pn,max- Pn,min)/2L =112.99+(2.9+0.5) ×(227.99-112.99)/(2×2.9) =180.40 KPa悬臂部分净反力平均值：1/2（Pn,max+ Pn,1）=1/2（227.99+

8、180.40） =204.20KPa弯矩：M1=(1/24)×1/2（Pn,max+ Pn,1）（L-ac）2(2b+bc) =(1/24)×204.20×(2.9-0.5)2×(2×1.8+0.4)=196.03KNmAS,1= M1/0.9 fyh0=196.03×106/(0.9×210×550)=1885mm2 3-3截面（变阶处）净反力：Pn,3= Pn,min+(L+a1)( Pn,max- Pn,min)/2L =112.99+(2.9+1.45) ×(227.99-112.99)/(2&#

9、215;2.9) =199.24 KPa弯矩：M3=(1/24)×1/2（Pn,max+ Pn,3）（L-L1）2(2b+b1) =(1/24)×213.62×(2.9-1.45)2×(2×1.8+0.9)=84.21KNmAS,3= M3/0.9 fyh01=84.21×106/(0.9×210×300)=1485mm2比较AS,1和AS,3，应按AS,1配筋，实际配916，AS=1890mm2（b） 基础短边方向 因该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取Pn=1/2(Pn,

10、max+ Pn,min)计算 Pn=1/2（227.99+112.99）=170.49 KPa M2= Pn/24（b-bc）2(2L+ac) =170.49/24×(1.8-0.4)2×(2×2.9+0.5)=87.72KNm AS,2= M2/0.9 fyh01=87.72×106/(0.9×210×550)=844mm2M4= Pn/24（b-b1）2(2L+a1) =170.49/24×(1.8-0.9)2×(2×2.9+1.45)=41.72KNm AS,4= M4/0.9 fyh01=41.7

11、2×106/(0.9×210×300)=736mm2 因此按AS,2配筋，实配1310，AS=1020.5mm2>844mm2 其配筋和大样图见详图1-12. 内柱设计（400mm×400mm）(1) 初步确定基础埋深H=1.6m已知设计组合值：M=70.0KNm,N=1800.0KN,V=18.0KN，按建筑地基规范得，由荷载标准值计算荷载设计值取荷载综合分项系数1.35。则标准值为：Mk=51.85KNm,Nk=1333.3KN,Vk=13.3KN设计参数及相关数据见下图基础放置在粉土上，fak=160KPa,粘粒含量c10%，查表得b=0.3

12、，d=1.5，先假设基底宽度不大于3m，则粉土修正后的地基承载力特征值： fa=fak+b(b-3)+ dm(d-0.5) =160.0+1.5×(1.1×17+0.5×16.5) ×(1.6-0.5)/1.6 =187.786KPa>1.1fak=176kpa初步设计基底尺寸： A0=Fk/(fa-Gd)=1333.3/(187.786-20×1.6)=8.56m2由于偏心不大，按20%增大 即A=1.2A0=10.27m2初步选择基础底面积A=L×b=4×2.6=10.4m2(10.27 m2)b=2.6m<

13、3.0m，不再对fa进行修正2、持力层承载力验算 Gk=rG×d×A=20×1.6×10.4=332.8KNek=Mk/(Fk+Gk)=(51.85+13.3×0.6)/(1333.3+332.8)=0.036mPk=(Fk+Gk)/A=(1333.3+332.8)/10.4=160.20 KPa< fa=187.786，满足Pk,max=Pk(1+6ek/L)=160.20×(1+6×0.036/4)=168.85KPa<1.2fa=225.34 KPa,满足Pk,min= Pk(1-6ek/l)= 160.2

14、0×(1-6×0.036/4)=151.55KPa>0,满足柱下独立基础内力分析计算：（4） 计算基底净反力 偏心矩：en,0=M/F=(70+18×0.6)/1800=0.045m 基础边缘处的最大和最小净反力 Pn,max=F(1+6en,0/L)/Lb=1800/10.4×(1+6×0.036/4) =182.42 KPa Pn,min= F(1-6en,0/L)/Lb =1800/10.4×(1-6×0.036/4) =163.73 KPa（5） 基础高度（采用阶梯形基础），计算图如下：(b) 柱边基础截面抗冲

15、切验算L=4m,b=2.6m,at=ac=0.4m,bc=0.4m基础高度h=600mm，从下至上分350mm,250mm两个台阶，h0=550mm（有垫层）at+2 h0=0.4+2×0.55=1.50m<b=1.80m取ab=1.50mam= (at+ab)/2=(400+1500)/2 =950mm因偏心受压，P0取Pn,max冲切力：Fl= Pn,max(L/2- ac/2- h0)b-(b/2- bc/2- h0)2 =182.42×(4/2-0.4/2-0.55) ×2.6-(2.6/2-0.4/2-0.55)2 =537.68 KN抗冲切力：混

16、凝土用C35级。0.7hpftamh0=0.7×1.0×1.57×103×0.95×0.55 =574.23KN>537.68KN，可以（b）变阶处抗冲切验算at=bl=1.3m,a1=2m,h01=350-50=300mmat+2h01=1.3+2×0.3=1.90m<2.60m取ab=1.90mam=( at+ab)/2=(1.3+1.9)/2=1.60m冲切力：Fl= Pn,max(L/2- a1/2- h01)b-(b/2- b1/2- h01)2 =182.42×(4/2-2/2-0.3) ×

17、2.6-(2.6/2-1.3/2-0.3)2 =309.66 KN抗冲切力：0.7hpftamh01=0.7×1.0×1.57×103×1.60×0.3 =527.52KN>309.66KN，可以（6） 配筋计算 选用HPB235级钢筋，fy=210N/mm2（c） 基础长边方向 1-1截面（柱边） 柱边净反力：Pn,1= Pn,min+(L+ac)( Pn,max- Pn,min)/2L =163.73+(4+0.4) ×(182.42-163.73)/(2×4) =174.01 KPa悬臂部分净反力平均值：1/2（

18、Pn,max+ Pn,1）=1/2（182.42+174.01） =178.21KPa弯矩：M1=(1/24)×1/2（Pn,max+ Pn,1）（L-ac）2(2b+bc) =(1/24)×178.21×(4-0.4)2×(2×2.6+0.4)=538.91KNmAS,1= M1/0.9 fyh0=538.91×106/(0.9×210×550)=5184mm2 3-3截面（变阶处）净反力：Pn,3= Pn,min+(L+a1)( Pn,max- Pn,min)/2L =163.73+(4+2) ×(1

19、82.42-163.73)/(2×4) =177.75 KPa弯矩：M3=(1/24)×1/2（Pn,max+ Pn,3）（L-L1）2(2b+b1) =(1/24)×180.09×(4-2)2×(2×2.6+1.3)=195.10KNmAS,3= M3/0.9 fyh01=195.10×106/(0.9×210×300)=3441mm2比较AS,1和AS,3，应按AS,1配筋，实际配2616150，AS=5224mm2（d） 基础短边方向 因该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均

20、匀分布计算，取Pn=1/2(Pn,max+ Pn,min)计算 Pn=1/2（182.42+163.73）=173.08 KPa M2= Pn/24（b-bc）2(2L+ac) =173.08/24×(2.6-0.4)2×(2×4+0.4)=293.20KNm AS,2= M2/0.9 fyh01=293.20×106/(0.9×210×550)=2820mm2M4= Pn/24（b-b1）2(2L+a1) =173.08/24×(2.6-1.3)2×(2×4+2)=121.88KNm AS,4= M4/

21、0.9 fyh01=121.88×106/(0.9×210×300)=2149mm2 因此按AS,2配筋，实配1416，AS=3215mm2>2820mm2基础配筋图见详图12.二、人工挖孔桩基础设计 深基础设计：以白云岩为持力层设计人工挖孔桩基础 设计用材：C25混凝土，ft=1.27N/mm2,fc=11.9 N/mm2;HRB335级钢筋，fy= fy'=300 N/mm21. 确定桩的类型、截面尺寸和承台底标高 初步采用人工挖孔灌注桩，桩端嵌入持力层中风化泥质白云岩600mm。由设计要求承台顶面至地面为1000mm，取承台底面埋深D=1.8m

22、，即承台厚度为800mm，取桩径：外桩d=1200mm(含护壁)，内桩d=1400mm(含护壁)，护壁厚度设为150mm。3. 嵌岩单桩竖向承载力标准值： Quk=Qsk+Qrk+Qpk=upsiqsikli+uprfrchr+pfrcAp 查表得相关系数：侧阻力发挥系数s1=0（杂填土），s2=0.8（粉土），s3=0.7（砂类土），s4=1.0（其它）侧阻力标准值qs1k=26（填土），qs2k=60（粉土），qs3k=110（沙砾）岩石饱和单轴抗压强度标准值frc=3000KPa桩身嵌岩深度hr取0.6m则有内柱：hrd=0.61.4=0.429，r=0.021，p=0.5；外柱：hrd

23、=0.61.2=0.5，r=0.025，p=0.5所以外桩：Quk=×1.2×（0.8×60×4.2+0.7×110×4）+×1.2×0.025×3000×0.6+0.5×3000××1.22/4=1920.17+169.56+1695.6=3785.33 KN内桩：Quk=×1.4×（0.8×60×4.2+0.7×110×4）+×1.4×0.021×3000×0.6

24、+0.5×3000××1.42/4=2240.2+166.17+2307.9=4714.27 KN设计值：R= Qsk/rs+ (Qrk+Qpk)/rp取系数：rs= rp=1.7，有：外桩：R1=3785.33/1.7=2226.66KN； 内桩：R2=4714.27/1.7=2773.1KN4. 确定桩数初选桩数 外桩：n>F/R=890/2226.66=0.40 内桩：n>F/R=1800/2773.1=0.65故暂取1根直接按构造为单桩设计承台，桩径外桩1200mm，内桩1400mm，取承台为2m×2m的方形承台，由前设知承台厚为800mm。取承台及其上土的平均重度为G=20KN/m3则有：G=2×2×1.8×20=144KN按中心受压确定桩数 外桩：n'=(F+G)/R=（890+144）/2226.66=0.46内桩：n'=(F+G)/R=（1800+144）/2773.1=0.70考虑偏心荷载作用：外桩：n=1.2 n'=1.2×0.46=0.55内桩：n=1.2 n'=1.2×0.70=0.84所以，最后确定外桩基础与内桩基础皆取为单桩4. 单桩承载力验算（竖向、水平、桩身材料强度）（