地基基础课程设计报告

1、-. z.土木工程专业课程设计岩土工程综合课程设计专业名称：岩土工程年级班级：1202班学生：祝陆彬指导教师：马理工大学土木工程学院二一五年六月-. z.目录TOC o 1-4 h u HYPERLINK l _Toc11294 第1章 柱下独立根底设计 PAGEREF _Toc11294 1 HYPERLINK l _Toc3042 1.1 设计题目 PAGEREF _Toc3042 1 HYPERLINK l _Toc30972 1.2设计资料 PAGEREF _Toc30972 1 HYPERLINK l _Toc32105 1.2.1 地形 PAGEREF _Toc32105 1 HY

2、PERLINK l _Toc31270 1.2.2工程地质条件 PAGEREF _Toc31270 1 HYPERLINK l _Toc24147 1.2.3根底设计技术参数 PAGEREF _Toc24147 1 HYPERLINK l _Toc31051 1.2.4水文地质条件 PAGEREF _Toc31051 1 HYPERLINK l _Toc3546 1.2.5 上部构造资料 PAGEREF _Toc3546 2 HYPERLINK l _Toc11261 1.3 柱下独立根底设计 PAGEREF _Toc11261 3 HYPERLINK l _Toc22932 1.3.1 选择

3、根底材料 PAGEREF _Toc22932 3 HYPERLINK l _Toc9855 1.3.2 选择根底埋置深度 PAGEREF _Toc9855 3 HYPERLINK l _Toc13723 1.3.3 求地基承载力特征值 PAGEREF _Toc13723 3 HYPERLINK l _Toc479 1.3.4 初步选择基底尺寸 PAGEREF _Toc479 4 HYPERLINK l _Toc24250 1.3.5 验算持力层地基承载力 PAGEREF _Toc24250 4 HYPERLINK l _Toc14312 1.3.6 计算基底净反力 PAGEREF _Toc14

4、312 5 HYPERLINK l _Toc32526 1.3.7根底高度采用阶梯形根底 PAGEREF _Toc32526 5 HYPERLINK l _Toc3003 1.3.8 变阶处抗冲切验算 PAGEREF _Toc3003 6 HYPERLINK l _Toc28873 1.3.9 配筋计算 PAGEREF _Toc28873 7 HYPERLINK l _Toc19465 1.3.10 根底配筋大样图 PAGEREF _Toc19465 9 HYPERLINK l _Toc22523 1.3.11 确定 EQ oac(,A) EQ oac(,C)两轴柱子根底底面尺寸 PAGERE

5、F _Toc22523 9 HYPERLINK l _Toc25669 EQ oac(,A) EQ oac(,C)两轴持力层地基承载力验算 PAGEREF _Toc25669 10 HYPERLINK l _Toc21371 1.4设计图纸 PAGEREF _Toc21371 10 HYPERLINK l _Toc7242 第2章 桩根底设计 PAGEREF _Toc7242 11 HYPERLINK l _Toc18041 2.1设计题目 PAGEREF _Toc18041 11 HYPERLINK l _Toc8775 2.2设计资料 PAGEREF _Toc8775 11 HYPERLI

6、NK l _Toc1853 2.2.1 地形 PAGEREF _Toc1853 11 HYPERLINK l _Toc6381 2.2.2工程地质条件 PAGEREF _Toc6381 11 HYPERLINK l _Toc25874 2.2.3 岩土设计技术参数 PAGEREF _Toc25874 11 HYPERLINK l _Toc29751 2.2.4水文地质条件 PAGEREF _Toc29751 12 HYPERLINK l _Toc18043 2.2.5上部构造资料 PAGEREF _Toc18043 12 HYPERLINK l _Toc323 2.2.6 上部构造作用 PAG

7、EREF _Toc323 12 HYPERLINK l _Toc27170 2.3 灌注桩基设计 PAGEREF _Toc27170 13 HYPERLINK l _Toc6671 2.3.1单桩承载力计算 PAGEREF _Toc6671 13 HYPERLINK l _Toc26653 2.3.2基桩竖向荷载承载力设计值计算 PAGEREF _Toc26653 14 HYPERLINK l _Toc19488 2.3.3桩基验算 PAGEREF _Toc19488 14 HYPERLINK l _Toc16000 2.3.4承台设计 PAGEREF _Toc16000 15 HYPERLI

8、NK l _Toc12633 2.2.4.1 承台力计算 PAGEREF _Toc12633 15 HYPERLINK l _Toc19282 2.3.4.2承台厚度及受冲切承载力验算 PAGEREF _Toc19282 16 HYPERLINK l _Toc29836 2.3.4.3承台受剪承载力计算 PAGEREF _Toc29836 17 HYPERLINK l _Toc26464 2.3.4.4承台受弯承载力计算 PAGEREF _Toc26464 18 HYPERLINK l _Toc1929 2.3.5桩身构造设计 PAGEREF _Toc1929 19 HYPERLINK l _

9、Toc12428 2.3.5.1桩身轴向承载力验算 PAGEREF _Toc12428 19 HYPERLINK l _Toc32443 2.3.5.2桩身水平承载力验算 PAGEREF _Toc32443 19 HYPERLINK l _Toc18296 2.3.5.3配筋长度计算 PAGEREF _Toc18296 21 HYPERLINK l _Toc26256 2.3.6 估算 EQ oac(,A) EQ oac(,C)轴线柱下桩数 PAGEREF _Toc26256 21 HYPERLINK l _Toc9164 2.3.6.1 桩数估算 PAGEREF _Toc9164 21 HY

10、PERLINK l _Toc18752 2.3.6.2 承台平面尺寸确定 PAGEREF _Toc18752 22 HYPERLINK l _Toc31586 2.4 设计图纸 PAGEREF _Toc31586 23 HYPERLINK l _Toc4014 参考文献 PAGEREF _Toc4014 24-. z.-. z.柱下独立根底设计1.1 设计题目取柱下独立根底课程设计任务书中1题号 EQ oac(,B)轴荷载，做柱下独立根底的设计。1.2设计资料1.2.1 地形拟建建筑场地平整1.2.2工程地质条件 自上而下土层依次如下：号土层：杂填土，层厚约0.6m，含局部建筑垃圾。号土层：粉

11、质粘土，层厚1.0m，软塑，潮湿，承载力特征值。号土层：黏土，层厚1.4m，可塑，稍湿，承载力特征值。号土层：细砂，层厚2.5m，中密，承载力特征值。号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值。1.2.3根底设计技术参数地基岩土物理力学参数如表1.1所示。1.2.4水文地质条件 1拟建场区地下水对混凝土构造无侵蚀性。 2地下水位深度：位于地标下2.0m。表1-1：地基岩土物理力学参数土层编号 土 的 名 称重度孔隙比e液性指数黏聚力ckPa摩擦角。 压缩 模量MPa标准贯入 锤击数N承载力特征值 kPa = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 杂填土18 = 2 * GB3 *

12、MERGEFORMAT 粉质粘土200.650.8434137.56130 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 黏土19.40.580.7825238.211180 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 细砂210.623011.616240 = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 强风化砂质泥岩2218223001.2.5 上部构造资料拟建建筑物为多层全现浇框架构造，框架柱截面尺寸为。室外地坪标高同自然地面，室外高差。柱网布置如图1.1所示。图1.1 柱网平面图1.2.6 上部构造作用本设计取 1号题 EQ oac(,B)轴柱底荷载： 1.柱底荷载效应标准组合值

13、:，。2.柱底荷载效应根本组合值:，。持力层选用 EQ oac(,4)号土层，承载力特征值 1.3 柱下独立根底设计1.3.1 选择根底材料根底采用混凝土，钢筋采用，预估根底高度。1.3.2 选择根底埋置深度根据柱下独立根底课程设计任务书要求和工程地质资料选取。本设计取 EQ oac(,4)号土层为持力层，根底地面高取至持力层下。所以考虑取室外地坪到根底底面为 REF _Ref6444 h REF _Ref6444 h REF _Ref6444 h REF _Ref6444 h REF _Ref6444 h REF _Ref6444 h 。由此得根底剖面示意图如下：VKMKFK 图1-2：根底

14、剖面示意图1.3.3 求地基承载力特征值根据细沙土，查表1-1得 ，。基底以上土的加权平均重度。持力层承载力特征值先不考虑对根底宽度修正 上式按室外地面算起1.3.4 初步选择基底尺寸取柱底荷载标准值：，.计算根底和回填土重时的根底埋深：根底底面积：由于偏心不大，根底底面积按20增大，即： 初步选定根底底面面积，且不需要再对进展修正。1.3.5 验算持力层地基承载力回填土和根底重为： 偏心距为： ，满足要求。基底最大压力： 所以，最后确定根底底面面积长，宽。1.3.6 计算基底净反力取柱底荷载效应根本组合设计。净偏心距为： 根底边缘处的最大和最小净反力：1.3.7根底高度采用阶梯形根底柱边根底

15、截面抗冲切验算见图1-3图1-3 冲切验算简图 柱下冲切 变阶处冲切， 初步选定根底高度，分两个台阶，每阶高度均为400。 有垫层，则，取因偏心受压，取冲切力：=抗冲切力：满足要求1.3.8 变阶处抗冲切验算如图1-3，取，因此，可得冲切力：=抗冲切力：=，满足要求。1.3.9 配筋计算 选用的HPB235 级钢筋， 1根底长边方向如图1-4和1-5所示， 图1-4 配筋截面图图1-5 偏心受压基底受力分布图 -截面柱边，柱边净反力： 悬臂局部净反力平均值： 弯矩： 对于- 截面变阶处，有比拟和，应按配筋，实际配则钢筋根数：，根底短边方向。因为该根底受单项偏心荷载作用，所以，在根底短边方向的基

16、底反力可按均匀分布计算，取 对于-截面柱边- 截面变阶处比拟和，应按配筋，实际配。则钢筋根数：，满足要求。1.3.10 根底配筋大样图 根底配筋大样图如图1-6所示。-. z.1.3.11 确定 EQ oac(,A) EQ oac(,C)两轴柱子根底底面尺寸 由柱下独立根底课程设计任务书得， EQ oac(,1)号题 EQ oac(,A) EQ oac(,C)两柱子基底荷载分别如下： EQ oac(,A)轴： EQ oac(,C)轴：由前面计算得持力层承载力特征值 图1-6：根底配筋大样图计算根底和回填土重时的根底埋深 EQ oac(,A)轴根底底面积为由于偏心不大，根底底面积按20增大，即：

17、 初步选定根底底面面积，且不需要再对进展修正。 EQ oac(,C)轴根底底面积为由于偏心不大，根底底面积按20增大，即： 初步选定根底底面面积，且不需要再对进展修正。 EQ oac(,A) EQ oac(,C)两轴持力层地基承载力验算 EQ oac(,A)轴持力层地基承载力验算回填土和根底重为： 偏心距为： ，满足要求。基底最大压力： 所以，最后确定根底底面面积长，宽。 EQ oac(,C)轴持力层地基承载力验算回填土和根底重为： 偏心距为： ，满足要求。基底最大压力： 所以，最后确定根底底面面积长，宽。1.4设计图纸 根据以上计算，绘制出根底平面布置图和 EQ oac(,B)轴柱子根底大样

18、图，见柱下独立根底施工图。-. z.桩根底设计 2.1设计题目取课程设计任务书中1题号 EQ oac(,B)轴荷载，进展灌注桩基设计。2.2设计资料2.2.1 地形拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾2.2.2工程地质条件自上而下土层依次如下：号土层：素填土，层厚1.4m，稍湿，松散，承载力特征值号土层：淤泥质土，层厚3.5m，流塑，承载力特征值号土层：粉砂，层厚6.4m，稍密，承载力特征值号土层：粉质黏土，层厚4.0m，湿，可塑，承载力特征值号土层：粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特征值2.2.3 岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表2-1和表2-2所示。表2-1 地基岩土物理参数

19、土层编号土的名称孔隙比e含水率W液性指数 L标注灌入锤击数次 压缩模量 MPa素填土5淤泥质土1.0462.41.083.8表2-1续土层编号土的名称孔隙比e含水率W液性指数 L标注灌入锤击数次 压缩模量 MPa粉砂0.8127.6147.5粉质粘土0.7931.20.749.2粉砂层0.583116.8表2-2 桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值 单位：土层编号土的名称桩的侧阻力桩的端阻力素填土22淤泥质土28粉砂45粉质粘土60900粉砂层7524002.2.4水文地质条件1拟建场区地下水对混凝土构造无腐蚀性。2地下水位深度：位于地表下3.0m。2.2.5上部构造资料拟建建筑物为六层钢

20、筋混凝土框架构造，长30m，宽9.6m。室外地坪标高同自然地面，室外高差450mm。柱截面尺寸均为400mm400mm，横向承重，柱网布置如图2-1所示。2.2.6 上部构造作用本设计取 1号题 EQ oac(,B)轴柱底荷载： 1.柱底荷载效应标准组合值:，。2.柱底荷载效应根本组合值:，。持力层选用 EQ oac(,5)号土层粉砂层为持力层图2-1：柱网布置图2.3灌注桩基设计 建筑物根底设计方案采用混凝土沉管灌注桩。具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m，自然地坪标高同室外地坪标高。由建筑桩基设计规场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层或7层以下的一般建筑之设计等级为丙级可知该建筑

21、桩基应按丙级设计，不再进展沉降计算，拟采用直径为400mm的混凝土沉管灌注桩。 选用第五层土粉砂层为持力层，由建筑桩基设计规可知，桩尖深入持力层的长度不宜小于1.51.5d=0.600m，这里取0.6m，设计桩长14.8m，预制桩尖长0.5m,初步设计承台高0.90m，承台底面埋置深度-1.50m，桩顶伸入承台50mm。2.3.1单桩承载力计算 根据以上设计，桩顶标高 -1.5m，桩底标高为 -16.3m,桩长为14.8m。 单桩竖向极限承载力标准值计算：2.3.2基桩竖向荷载承载力设计值计算承台底部地基土较为松软的填土，压缩性大，因此不需考虑承台土效应，即 根据上部荷载初步估计桩数为： 则初

22、步设计桩数为4根。布置图如图2-2所示。 图2-2 承台平面布置图2.3.3桩基验算根据建筑桩基技术规JGJ 94-2008，当按单桩承载力特征值进展计算时，荷载应取效应的标准组合值，由于装机所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地无可液化砂土、粉土问题，因此可不进展地震效应的竖向承载力验算。根据初步设计桩数采用正方形承台，桩间距为设计为1.4m，桩中心距承台边缘均400mm，则承台初步设计为2.2m2.2m。 承台及其上填土的总重为：计算时取荷载标准组合，则 满足设计要求，故此次设计是合理的。2.3.4承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.2m2.2m，初步设计承台厚0.90m，承台

23、混凝土选用C25，ft=1.27N/mm2,fc=11.9N/mm2；承台钢筋选用HRB335级，fy=300N/mm2。2.2.4.1 承台力计算 承台力计算荷载采用荷载效应根本组合值，则基桩净反设计值为：2.3.4.2承台厚度及受冲切承载力验算承为防止承台发生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.90m，保护层厚度50mm，则h0=900-50=850mm。由于基桩为圆形桩。计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截，见图2-3。1)柱对承台冲切 由建筑桩基设计规JGJ94-2008承台受桩冲切的承载力应满足： 柱边至最近桩边水平距离：图2-3 承台计算简图 冲垮比： 在0.251

24、.0之间 冲切系数：故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求(2)角桩冲切的验算 承台受角桩冲切的承载力应满足：由于,角桩侧边缘至承台外边缘距离：柱边与桩边缘连线水平距离：，角桩冲垮比：在0.251.0之间 角桩冲切系数： 则有:故厚度为0.90m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求2.3.4.3承台受剪承载力计算承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处， 计算截面剪跨比： (在0.25-3.0之间) 受剪面承载力截面高度影响系数： 剪切系数： 故满足抗剪切要求2.3.4.4承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下对于截面，取基桩净反力最大值因此，承台方向选用14100，则钢筋根数

25、为实际钢筋满足要求对于-截面，取基桩净反力平均值进展计算此时因此，承台-边方向选用14110，则钢筋根数为实配钢筋满足要求。2.3.5桩身构造设计沉管灌注桩基选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235级。2.3.5.1桩身轴向承载力验算根据建筑桩基技术规，桩顶轴向压力应符合以下规定 计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系： 基桩施工工艺系数： C25混凝土: 则 故桩身轴向承载力满足要求。2.3.5.2桩身水平承载力验算由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为，则每根基桩承受水平荷载为桩身按构造要求配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配612纵向钢筋，

26、As=678.6mm2 桩身配筋率为： 满足0.2%-0.65%之间的要求 由于0.57%0.65%,则单桩水平承载力特征值计算公式：桩身为圆形截面，故 根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数 m=25MN/m4 圆形桩桩身的计算宽度为:对于C25级混凝土: 对于HPB235级钢筋: 扣除保护层后的桩直径为则 桩顶最大弯矩系数vM取值：由于桩的入土深度h=15.0m，桩与承台为固接，故而取则Nk取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小，则故桩身水平承载力满足要求。2.3.5.3配筋长度计算由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3即，同时不宜小于，则配筋长度取10m。钢筋锚入承台35倍主筋直径，即3512=420mm 箍筋配置：采用6