土木工程专业《地基基础工程》课程设计

1、土木工程专业?地基根底工程?课程设计 21 设计资料com 上部结构资料 某教学实验楼上部结构为七层框架其框架主梁次梁楼板均为现浇整体式混凝土强度等级为C30底层层高34m局部10m内有10 t桥式吊车其余层高33m底层柱网平面布置及柱底荷载见附图com 建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内地势平坦建筑物平面位置见图2-1 图2-1 建筑物平面位置示意图建筑物场地位于非地震区不考虑地震影响 场地地下水类型为潜水地下水位离地表21米根据已有资料该场地地下水对混凝土没有腐蚀性建筑地基的土层分布情况及各土层物理力学指标见表21表21地基各土层物理力学指标土层编号土层名称层底埋深m层厚m1杂填土18

2、181752灰褐色粉质粘土1018318409033095167211541250723灰褐色泥质粘土2211201781063411014218638950864黄褐色粉土夹粉质粘土27453191088300701842331151403445灰-绿色粉质粘土 274197072260463652688621028222 选择桩型桩端持力层 承台埋深com 选择桩型 因为框架跨度大而且不均匀柱底荷载大 不宜采用浅根底根据施工场地地基条件以及场地周围环境条件选择桩根底因转孔灌注桩泥水排泄不便为减少对周围环境污染采用静压预制桩这样可以较好的保证桩身质量并在较短的施工工期完成沉桩任务同时当地的施

3、工技术力量施工设备以及材料供给也为采用静压桩提供可能性com 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布第层是灰色淤泥质的粉质粘土且比拟后而第层是粉土夹粉质粘土所以第层是比拟适合的桩端持力层桩端全断面进入持力层10m 2d工程桩入土深度为由于第层后18m地下水位为离地表21m为了使地下水对承台没有影响所以选择承台底进入第层土03m即承台埋深为21m桩基得有效桩长即为231-21 21m桩截面尺寸选用由于经验关系建议楼层 10时桩边长取300400350mm350mm由施工设备要求桩分为两节上段长11m下段长11m不包括桩尖长度在内实际桩长比有效桩长长1m 图2-2桩基及土层分布示意图这是考虑

4、持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地桩基以及土层分布示意如图2-223 确定单桩极限承载力标准值 本设计属于二级建筑桩基采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值根据单桥探头静力触探资料Ps按图2-3确定桩侧极限阻力标准 图2-3 曲线 图2-4由于除去杂土外第层土都是粘土那么采取图23中的折线oabc来确定桩侧极限阻力的标准值即时 时桩端的竖向极限承载力标准值的计算公式 其中 u桩身截面周长m 桩穿过第i层土的厚度 桩身横截面积扩底桩为桩底水平投影面积桩端阻力修正系数查表22由于桩尖入土深度H 231m 15 H 30 查表22由线性插值法求得修正系数 083

5、 表22 桩端阻力修正系数值桩入土深度mH 1515 H3030 H60075075-0909为桩端全断面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值计算时由于桩尖进入持力层深度较浅仅1m并考虑持力层的可能起伏所以这里不计持力层土的为桩端全断面以下4倍桩径范围以内的比贯入阻力平均值故为折减系数因为取1根据静力触探法求根据图2-3和表21的数据各层土的值有如下 第二层 第三层 第四层 依据静力触探比贯入阻力值和按照土层及其物理指标查表法估算的极限桩侧桩端阻力标准值列于下表表23 极限桩侧桩端阻力标准值层 序静力触探法经验参数法 粉质粘土15 h6 3635淤泥质粉质黏土4329粉质黏土111178455

6、52200 按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值估算的单桩竖向承载力设计值按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值估算的单桩竖向承载力设计值由于R1 R2所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值即采用初步确定桩数24 确定桩数和承台底面尺寸下面以BC的荷载计算com B柱桩数和承台确实定最大轴力组合的荷载初步估算桩数由于柱子是偏心受压故考虑一定的系数标准中建议取 现在取11的系数即取n4根桩距 桩位平面布置如图2-5承台底面尺寸为com C柱柱桩数和承台确实定 最大轴力组合的荷载初步估算桩数 取n5根取那么承台底尺寸为桩位平面布置如图2-6 四个角上的桩与中间桩的 图2-5四桩桩根底

7、 图2-6五桩桩根底25 确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩并n 3承台底面下并非欠固结土新填土等故承台底面不会于土脱离所以宜考虑桩群土承台的相互作用效应按复合基桩计算竖向承载力设计值目前考虑桩基的群桩效应的有两种方法?地基标准?采用等代实体法?桩基标准?采用群桩效应系数法下面用群桩效应系数法计算BC复合基桩的竖向承载力设计值com台承载力计算B承台 图2-7 承台净面积 承台底地基土极限阻力标准值 分项系数 因为桩分布不规那么所以要对桩的距径比进行修正修正如下 群桩效应系数查表得 承台底土阻力群桩效应系数 承台外区净面积 承台内区净面积m2 查表 那么B复合桩基竖向承载力设计值R

8、com台承载力计算C承台 承台净面积 承台底地基土极限阻力标准值分项系数 因为桩分布不规那么所以要对桩的距径比进行修正修正如下群桩效应系数查表得 承台底土阻力群桩效应系数 承台外区净面积 承台内区净面积m2 查表 那么C复合桩基竖向承载力设计值R26 桩顶作用验算com台验算B承台1荷载取B柱的组合 承台高度设为1m等厚荷载作用于承台顶面 本工程平安等级为二级建筑物的重要性系数 10由于柱处于轴线它是建筑物的边柱所以室内填土比室外高设为03m即室内高至承台底24m所以承台的平均埋深作用在承台底形心处的竖向力有FG但是G的分项系数取为12作用在承台底形心处的弯矩桩顶受力计算如下 满足要求2荷载取

9、组合 桩顶受力计算如下 满足要求com台验算C承台组合 承台高度设为1m等厚承台的平均埋深作用在承台底形心处的竖向力有FG但是G的分项系数取为12作用在承台底形心处的弯矩桩顶受力计算如下 满足要求2荷载取组合 桩顶受力计算如下 满足要求27 桩根底沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩根底的沉降计算由于桩根底的桩中心距小于6d所以可以采用分层总和法计算最终沉降量 com B柱沉降验算 竖向荷载标准值 基底处压力 基底自重压力 基底处的附加应力 桩端平面下的土的自重应力和附加应力计算如下在z 0时 2069在时 在时在时将以上计算资料整理于表24 表24 的计算结果B柱Z m 0206910

10、0254967222511210078615616282323813004478884324614500218435在z 44m处所以本根底取计算沉降量计算如表25 表25计算沉降量B柱Z mm 0100250200012101771342234221150059128001301369383341111500714300145010174373541150093S 5917193 755mm桩根底持力层性能良好去沉降经验系数短边方向桩数等效距径比长径比承台的长宽比查表所以四桩桩根底最终沉降量 满足要求 com C柱沉降验算竖向荷载标准值 基底处压力 基底自重压力 基底处的附加应力 桩端平面下

11、的土的自重应力和附加应力计算于表26中如下 表26 的计算结果C柱Z m 020691002548123227812008416164324613740030558752528143500232446在z 5m处所以本根底取计算沉降量 计算如表27 表27计算沉降量C柱010025023001201764405740571150067884300137401160498893111500155850001435010445222328600520S 67881558520 8866mm桩根底持力层性能良好去沉降经验系数短边方向桩数等效距径长径比承台的长宽比查表所以四桩桩根底最终沉降量 满足要求

12、两桩基的沉降差两桩基的中心距变形允许值 满足要求28桩身结构设计计算两端桩长各11m采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计吊立位置在距桩顶桩端平面0293l L 11m 起吊时桩身最大正负弯矩其中K 13 即为每延米桩的自重12为恒载分项系数桩身长采用混凝土强度C30II级钢筋所以桩身截面有效高度桩身受拉主筋选用因此整个截面的主筋胃配筋率为 其他构造要求配筋见施工图2-10桩身强度 满足要求29 承台设计承台混凝土强度等级采用C20com台设计B柱由于桩的受力可知桩顶最大反力平均反力桩顶净反力1 柱对承台的冲切 由图2-8承台厚度H 10m计算截面处的有效高度承台底保护层厚度取80mm冲垮比冲切系

13、数B柱截面取混凝土的抗拉强度设计值冲切力设计值 2 角桩对承台的冲切 由图2-8 角桩冲垮比 角桩的冲切系数 满足要求3斜截面抗剪验算 计算截面为I-I截面有效高度截面的计算宽度混凝土的抗压强度该计算截面的最大剪力设计值 剪跨比 剪切系数 满足要求4受弯计算 承台I-I截面处最大弯矩 II级钢筋 每米宽度范围的配筋选用 整个承台宽度范围内用筋根取14根而且双向布置即双向布置5承台局部受压验算 B柱截面面积局部受压净面积局部受压计算面积 混凝土的局部受压强度提高系数 满足条件com台设计C柱 由于桩的受力可知桩顶最大反力平均反力桩顶净反力1柱对承台的冲切 由图29承台厚度H 10m计算截面处的有效高度承台底保护层厚度取80mm冲垮比冲切系数B柱截面取混凝土的抗拉强度设计值冲切力设计值 2 角桩对承台的冲切 由图29 角桩冲垮比 角桩的冲切系数3斜截面抗剪验算 计算截面为I-I截面有效高度截面的计算宽度混凝土的抗压强度该计算截面的最大剪力设计值 剪跨比 剪切系数 满足要求4受弯计算 承台I-I截面处最大弯矩 II