基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

1、.土木工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1、某建筑場(chǎng)地在鉆孔揭示深度內(nèi)共有6個(gè)土層，各層土的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表1。土層穩(wěn)定混合水位深為地面下1.0m，地下水水質(zhì)分析結(jié)果表明，本場(chǎng)地下水無(wú)腐蝕性。 建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，已知上部框架結(jié)構(gòu)由柱子傳來(lái)的荷載（作用在柱底即承臺(tái)頂面）：,，H = 50kN；柱的截面尺寸為：400400mm；承臺(tái)底面埋深：d=1.5m。 2、根據(jù)地質(zhì)資料，以第4層粉質(zhì)粘土為樁尖持力層，采用鋼筋混凝土預(yù)制樁 3、承臺(tái)設(shè)計(jì)資料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋，鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 4、建筑樁基技術(shù)

2、規(guī)范(GJG94-2008)二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： 1、按照持力層埋深確定樁長(zhǎng)，按照長(zhǎng)徑比40-60確定樁截面尺寸；2、計(jì)算單樁豎向承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值和特征值； 3、確定樁數(shù)和樁的平面布置圖； 4、群樁中基樁的受力驗(yàn)算； 5、軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算； 6、承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算； 7、承臺(tái)施工圖設(shè)計(jì)：包括樁的平面布置圖，承臺(tái)配筋圖和必要的圖紙說(shuō)明； 8、需要提交的報(bào)告：任務(wù)書(shū)、計(jì)算書(shū)和樁基礎(chǔ)施工圖。 注：1、計(jì)算書(shū)打印，按照A4頁(yè)面，上下左右頁(yè)邊距設(shè)置為2.0cm，字體采用宋小四號(hào)2、圖紙采用3號(hào)圖幅，圖紙說(shuō)明即為圖中的說(shuō)明3、任務(wù)書(shū)、計(jì)算書(shū)和樁基礎(chǔ)施工圖裝訂成一冊(cè)4、將電子稿按班打包交上來(lái)，每人的電子稿名稱(chēng)按

3、照學(xué)號(hào)+姓名命名.表1 地 基 土 物 理 力 學(xué) 指 標(biāo) 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 表 工程編號(hào)： 工程名稱(chēng)： 層序巖土 名稱(chēng) /層厚(m)含 水 量土 的 重 度孔 隙 比土 的 比 重液限塑限塑 性 指 數(shù)液 性 指 數(shù)壓 縮 系 數(shù)固 快法快剪法無(wú)側(cè)限 抗 壓 強(qiáng) 度建 議 值凝 聚 力摩 擦 角凝 聚 力摩 擦 角 壓縮 模量地基承載力特征值預(yù)制樁極限標(biāo)準(zhǔn)值樁周土摩擦力樁端土承載力0e0GslpIPIL1-2ccquEs1-2fakqskqpk(%)(kN/m3)(%)(%)(%)(%)(%)(MPa-1)(KPa)( )(KPa)( )(KPa)(MPa)(KPa)(KPa)(KPa)1素填

4、土/1.52粉質(zhì)粘土/3.038.7 18.3 1.072 2.73 41.0 24.8 16.2 0.862 0.61 18.1 8.3 49.9 3.2 75 24 3淤泥/15.058.5 16.5 1.632 2.74 53.8 26.6 27.2 1.181 1.29 5.5 2.0 8.0 8.8 16.1 1.9 65 14 4粉質(zhì)粘土/4.027.3 19.5 0.788 2.72 32.9 19.3 13.6 0.592 0.36 21.5 8.0 28.5 16.0 5.2 100 32 1600 5淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土/6.042.9 17.6 1.219 2.73 41.2

5、26.1 14.5 1.114 0.86 7.3 3.4 10.2 11.6 2.4 75 16 6粉砂/10.08.5 250 60 3000 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、 按照持力層埋深確定樁長(zhǎng)，按照長(zhǎng)徑比40-60確定樁截面尺寸；由地基土物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)參數(shù)表，樁插入承臺(tái)的深度50mm。選第四層粉質(zhì)粘土為持力層，設(shè)樁進(jìn)入持力層深度為1.95m。則樁的長(zhǎng)度L=0.05+3.0+15.0+1.95=2.0m。根據(jù)長(zhǎng)徑比40-60選定樁的截面邊長(zhǎng)b=450mm，顯然402000450=44.460。二、計(jì)算單樁豎向承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值和特征值；Qu= uqiskli+APqpk=40.45(243+141

6、5+1.9532)+16000.452=943.92KNRa=QuK=943.922=472KN 三、確定樁數(shù)和樁的平面布置圖；初選樁的根數(shù)N=VkRa=3200472=6.72根，暫取7根。易知4.5d=4504.5=2025mm，取樁心距s=2050mm。 采用梅花樁，平面布置如下： 承臺(tái)的寬度和長(zhǎng)度分別為:bc=20502+450+450=5000mmhc=20502+450+450=5000mm 取承臺(tái)埋深為1.5m。承臺(tái)及其上填土重，地下水位以下土的重度取浮重度。 Gk=Ad=（201.0+0.520-10）5.05.0= 625KN 單樁的豎向作用力Nk=Fk+Gkn=3200+6

7、257=546kNRa=472KN（不可行） 當(dāng)n=8根時(shí)，平面布置如下：Nk=Fk+Gkn=3200+6258=478kNRa=472KN（不可行） 當(dāng)n=9根時(shí)，平面布置圖如下：Nk=Fk+Gkn=3200+6259=425kNRa=472KN（可以）綜上，應(yīng)取9根樁。四、群樁中基樁的受力驗(yàn)算；1、 復(fù)合樁基豎向承載力特征值R的計(jì)算。根據(jù)Sa/d=2050/450=4.56，Bc/l=5000/20000=0.25，查表得c=0.20計(jì)算基樁所對(duì)應(yīng)的承臺(tái)底凈面積：Ac=A-nApsn=25-90.450.459=2.575mm2承臺(tái)下1/2承臺(tái)寬度且不超過(guò)5m的深度范圍內(nèi)土的地基承載力特征

8、值為fak=75Kpa，得樁基的豎向承載力特征值 R=Ra+cfakAc=472+0.19752.575=508.7KN2、 樁基頂?shù)呢Q向荷載。軸心力作用 Nk=Fk+Gkn=3200+3659=425kN偏心豎向力作用 My=Mk+Hk1.2=400+501.2=460kNm Nik=Fk+GknMxyiyi2Myxixi2作用在樁頂?shù)淖畲?、最小豎向力： Nminmax=4724601.8561.852=513.44KN0滿足豎向承載力要求。3、 樁基頂?shù)乃胶奢d。單樁水平承載力特征值計(jì)算公式RHa=0.753EIXx0ax0a=10mm，m=4.4MN/mm，C30混凝土的彈性模量為EC=

9、3104N/mm2，HPB335級(jí)鋼筋的彈性模量Es=2.0105N/mm2。b1m，b0=1.5b+0.5=1.50.45+0.5=1.175m鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值：E=EsEc=2.01053104=6.67，g=0.7%方形截面：W0=b6b2+2E-1gb02 =0.4560.452+26.67-10.7%1.1752 =2.341107mm3樁的抗彎剛度EI=0.85ECI0 ,換算截面慣性矩I0=12W0b0 EI=0.853104122.3411071175=3.51108N/m2水平變形系數(shù)=5mb0EI=54.4106N/m41.1753.51108=0.430

10、2（1/m）換算深度h=0.430220=8.6m查表得vx=2.441，所以，RHa=0.750.4302433.511082.44110=85.86KN單樁水平承載力Hk=Hn=509=5.56kNRHa=85.86KN（可以）五、軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算； 樁心距6d，可以將樁基礎(chǔ)是為實(shí)體基礎(chǔ)，軟弱下臥層的計(jì)算公式為：z+mzfaz淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的孔隙比0.85，液性質(zhì)數(shù)IL=0.5290.85，故深度修正系數(shù)d=1.6，地下水以下的土的浮重度，根據(jù)公式sat=Gs+e1+ww及=sat-w則浮重度=sat-w=（Gs+e1+w-1）w2=（2.73+1.072%1+0.378-1）10=9.

11、76kN/m33=（2.74+1.634%1+0.585-1）10=7.39kN/m34=（2.73+0.788%1+0.273-1）10=11.43kN/m3基礎(chǔ)底面以上土的厚度加權(quán)平均重度m1=（201.0+100.5+9.763+7.3915+11.431.95）/21.45=8.74 kN/m3按擴(kuò)散作用基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力p0k：p0k=pk-C=FK+GKA-c實(shí)體深基礎(chǔ)底面積A=a0+2ltan4b0+2ltan4，查表的=23A=4.55+219.5tan2344.55+219.5tan234=71.86m2p0k=3200+19-1071.8621.4571.86-8.742

12、1.45=50.11Kpa不考慮擴(kuò)散作用時(shí)基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力p0k：p0k=pk-C=FK+Gk+GK-2a0+b0qsialia0b0-m1(l+d)p0k=3200+625+204.554.5519.5-29.1344.44.554.55-8.7421.45 0（不可行）軟弱層頂面以上土的厚度加權(quán)平均重度m2=（201.0+100.5+9.763+7.3915+11.434）/23.5=8.8.97 kN/m3兩層土的彈性模量之比為ES1Es2=5.22.4=2.17，查表得樁端持力層的擴(kuò)散角=18.4。實(shí)體基礎(chǔ)的計(jì)算寬度和長(zhǎng)度A0=a0+2ltan4，B0=b0+2ltan4。即有A0

13、=B0=4.943m軟弱層頂面的附加應(yīng)力z=p0kA0+B0A0+2ttan(B0+2ttan) =(50.11(4.9434.943)4.943+22.05tan18.4(4.943+22.05tan18.4) =30.78Kpa經(jīng)深度修正后的地基承載力faz=fak+dm2（d-0.5）=75+1.68.97（23.5-0.5）=405.10kpa易知， z+mz=30.78+8.9423.5=236.4kpaho=1130mm取a0x=ho=1130mm。0x= a0x h0=1.0同理，a0y=aoy=1130mm，0y=0x=10x=0x=0.84a0x+0.2=0.7由線性內(nèi)插法的

14、hp=0.96720xbc+a0y+0y(hc+a0x) hpftb0 =20.70.4+1.132 0.976 11001.13 =5197.2KNFl=3840KN滿足要求。角樁對(duì)承臺(tái)的沖切計(jì)算。C1=C2=675mm，a1x=a1y=1625mm1x=1y=a1x/ho=1625/1130=1.441.0，取1x=1y=1.01x=1y=0.561x+0.2=0.4667 1xC2+a1x/2+1y(C1+a1y/2)hpftb0=0.4670.675+1.6252+0.467(0.675+1.6252)0.97611001.13=1682.65kNmax=535.9kN(可以)2、 承臺(tái)受剪承載力計(jì)算。柱下樁基礎(chǔ)獨(dú)立承臺(tái)斜截面受剪承載力按下式計(jì)算： Vhsftb0h0對(duì)A-A截面x=axh0=16251130=1.438 (介于0.3與3之間) hs=800h01/4=80011301/4=0.917 剪力系數(shù) =1.75/（+1.0）=1.75/（1.438+1）=0.7178hsftb0h0=0.9170.7178110051.13 =4090.7KN(535.93)=1607.7K