基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)

土木工程專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書樁基礎(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)由柱子傳來的荷載(作用在柱底即承臺(tái)頂面)：匕=3200kN,M^=400kNm，H=50kN；柱的截面尺寸為：400x400mm;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f廣9600kPa，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f廣1100kpa，鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋，鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300N/mm24、《建筑樁基技術(shù)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明；8、需要提交的報(bào)告：任務(wù)書、計(jì)算書和樁基礎(chǔ)施工圖。注：1、計(jì)算書打印，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，圖紙說明即為圖中的說明3、任務(wù)書、計(jì)算書和樁基礎(chǔ)施工圖裝訂成一冊(cè)4、將電子稿按班打包交上來，每人的電子稿名稱按照學(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:層序J-L-L石土名稱/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)%Ye0Gs3P!p】La1-2(%)(kN/m3)(%)(%)(%)(%)(%)(MPa-1)1素填土/1.52粉質(zhì)粘土/3.038.718.31.0722.7341.024.816.20.8620.613淤泥/15.058.516.51.6322.7453.826.627.21.1811.294粉質(zhì)粘土/4.027.319.50.7882.7232.919.313.60.5920.365淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土/6.042.917.61.2192.7341.226.114.51.1140.866粉砂/10.0樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書一.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。2000根據(jù)長(zhǎng)徑比40-60選定樁的截面邊長(zhǎng)b=450mm，顯然40<=44.4<60。二計(jì)算單樁豎向承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值和特征=■■■+」：，"?=4x0.45x(24x3+14x15+1.95x32)+1600x1"匚：.W(?U943.S2Ra=.==472KN三■確定樁數(shù)和樁的平面布■圖；初選樁的根數(shù)映3200N=—I=6.72根，暫取7根。易知4.5d=450x4.5=2025mm，取樁心距s=2050mm。采用梅花樁，平面布置如下：I:偵.伯尸日.件口日.建[IVir□□S3S3承臺(tái)的寬度和長(zhǎng)度分別為:I=2050+450+450=5000mm=2050【+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=yAd=（20X1,0+0,5X（20-10））X5,0X5.0=625KN做TGk_4-623單樁的豎向作用力Nk=546kN〉Ra=472KN（不可行）當(dāng)n=8根時(shí)，平面布置如下:Ft1-缺Ft1-缺4-623Nk=478kN〉Ra=472KN（不可行）當(dāng)n=9根時(shí)，平面布置圖如下:Fk1-GkFk1-Gk4-625Nk=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qc=0.20計(jì)算基樁所對(duì)應(yīng)的承臺(tái)底凈面積：.；■.-..Apj_L-■0.45.、：.、l_l':-=---■承臺(tái)下1/2承臺(tái)寬度且不超過5m的深度范圍內(nèi)土的地基承載力特征值為'.=75Kpa，得樁基的豎向承載力特征值R=Ra+ncLAc=472+0.1975：二=508.7KN2、樁基頂?shù)呢Q向荷載。戶*+Git_-+-1軸心力作用Nk=425kN偏心豎向力作用My=Mk+Hk，U=400+50I.=460kN-作用在樁頂?shù)淖畲?、最小豎向力：g,二一、1.一一[^13.44/f/V<1.2/?-G：0.4K/V

"加n=472—廠％1一??2=['130.56K/V>0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u3E1*：=0.75七'=10mm,m=4.4MN/mm,C30混凝土的彈性模量為".3""■，「,HPB335級(jí)鋼筋的彈性模量2.0IlN/e，。b，"=1.5b+0.5=1.5”I、-”'=1.175m鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值：I、2.3X105□f=一=—=6一6：,p乏=0.小E：3X101'

方形截面：」?:?■Ji■-?'''1=■["??'■-)=J.XOTiiin?樁的抗彎剛度EI=0.85k，換算截面慣性矩山'*"?■--!|■-111-二''N/，.所5'：：\10^/rn4、、.1.175水平變形系數(shù)'、h?.-=0.4302(1/m)換算深度:_■：：、in查表得[.,=2.441，0.:-■)243X■：:iXIO'所以，..=0.75|:85.86KN單樁水平承載力I—；-U1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：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的孔隙比「，故深度修正系數(shù)：廣LC，“—…，地下水以下的土的浮重度，根據(jù)公式一—■及.=■■■G+e.+1'.1.=(1+.-:._.■?；+.+1'.1.=(1+.-:._.■?；+1S；.=(1+.■-.7.+，..*：.，：'!=(1+02731)X10=9.76kN/m31)X10=7,39kN/m31}X10=]1.43kN/rJ基礎(chǔ)底面以上土的厚度加權(quán)平均重度（20一，，■）、--，：:.3+7.39.■=8.74k"①按擴(kuò)散作用基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力.：fk一Gr1切~Pk-R一一；一-0c

A實(shí)體深基礎(chǔ)底面積"f-：":11.--■1，查表的.(QQ3\J23a\7■1,-55-2X19.5X1心〒J(4.舊-2X】9.5X亍)="1.86n'_：2=0+〔19-10)X「1.86X工.4SW=-8.71X>!1,15=o().1:平】履7_.86FK+FK+Gk+GK_以此十加)E關(guān)撰I(xiàn)腦_Pk-°C了mid+d)期"032MI62.G+20X4.切X1.茄X19.5-2X9.1X314.1g=-8.74X21.45<0(不可行)軟弱層頂面以上土的厚度加權(quán)平均重度TOC\o"1-5"\h\z「...=(20x：.h..x3+7.39x:「".!，=8.8.97氐152兩層土的彈性模量之比為.■，查表得樁端持力層的擴(kuò)散角汀"。實(shí)體基礎(chǔ)的計(jì)算寬度和長(zhǎng)度’"3,.：i|即有■■■<,.,-4_P醐-屈+"軟弱層頂面的附加應(yīng)力''(50.11X(4.943X4.943)=■--■II：.I-I.-'I：：:.I.-■III：I=30.78Kpa經(jīng)深度修正后的地基承載力=方+".‘I=75+1.6，.8.97x.：」=405.10kpa

405.10kpa易知，".w.「E、、."■下臥層滿足承載力要求。405.10kpaain相應(yīng)于荷載標(biāo)效應(yīng)組合時(shí)作用于柱底的荷載設(shè)計(jì)值為：F=1.35=1.35x：._:：：＜■!：■_,'：'!\M=1.35'打=1.35xe.：「，13?頃H=1.35Hk=1.35x,W；扣除承臺(tái)和其上填土自重后的柱頂豎向設(shè)計(jì)值:岑=480aX在偏心荷載作用下.=N::忒=480.=N::忒=480xl敬f535.9k\=；424,0KN①柱對(duì)承臺(tái)沖切的承載力計(jì)算。首先對(duì)柱邊沖切進(jìn)行計(jì)算"■'XV'=4320-480=3840KN取楫."土匚.me："??1"”mmTOC\o"1-5"\h\z取七?MII&"睥\.；=1.0同理，'、?口’■:unn，I,.：:-0.84P(iy-~=―0-7隊(duì)也知+0.2由線性內(nèi)插法的K.2住=2x[0,7x(0.4+1.13)x2]x0,976x1100xLI3=5197.2KN滿足要求。②角樁對(duì)承臺(tái)的沖切計(jì)算。1.「】身；日”.=1625mmr=Q.."=1625/1130=1.44>1.0，取"1"R—R—"磕一=0.46671E2S■u.n；"iu」..：?.)]X廠?.,，W..I.：=1682.65k>*如「"'(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:v.?頂<對(duì)A-A截面

ax_1625==』』3i=1.438(介于0.3與3之間)件0)1〃rsoo\i/4■''=F：=0.917剪力系數(shù)|n=1.75/(1.438+1)=0.7178上=0.917乂/.xi>■'，：，】「=4090.7KN>(535.9：f=1607.7KN(可以)3、承臺(tái)抗彎承載力計(jì)算計(jì)算柱邊x，y方向的鋼筋量。普=535.9：ni，_：=2612.5KN?m2612.5X1