地基础课程设计2.doc

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地基基础课程设计

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地基基础课程设计任务书
一、工程概况
哈尔滨某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度60m，室内外地面高差0.20米。柱截面500×1000mm。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。
表A 建筑场地地质条件
编号
土层名称
土层厚度(m)
γ
kN/m3
w
(%)
е
wL
wp
Es
kPa
C
kPa
φ °
Ⅰ
杂填土
1.5
18.7
33.1
0.94
36.9
21.1
3900
17
15
Ⅱ
淤泥质粘土
13.6
17.1
51.3
1.42
43.2
22.6
3000
7
10
Ⅲ
灰色粘土
6.2
18.9
39.2
1.0
38.2
18.4
4800
12
18.6
Ⅳ
亚粘土
4.0
18.7
32.0
0.90
36.6
20.0
6000
36
12
Ⅴ
粉质粘土
40.0
19.6
28.7
0.78
32.7
17.7
7000
18
28.5
注：地下水位在天然地面下2.5米处
表B 上部结构传来荷载标准值
学号
柱底荷载标准值（N，M，V）（kN，kN·m，kN）
学号
柱底荷载标准值（N，M，V）（kN，kN·m，kN）
学号
柱底荷载标准值（N，M，V）（kN，kN·m，kN）
1
2547，187，58
17
3852，225，62
33
3405，85，50
2
2977，279，109
18
3943，203，81
34
3982，89，60
3
3975，238，82
19
3678，118，88
35
3835，128，78
4
3121，197，62
20
3956，281，80
36
2862，217，62
5
4176，231，80
21
3847，187，78
37
3354，226，72
6
4276，112，86
22
3577，279，89
38
3433，155，50
7
3352，125，62
23
4075，248，62
39
3948，159，60
8
4043，203，81
24
3321，197，72
40
3825，214，78
9
3678，138，70
25
4076，231，90
41
4438，85，50
10
2956，231，80
26
3276，212，96
42
4950，82，68
11
2421，104，30
27
4152，125，102
43
5417，85，60
12
3678，98，70
28
3643，203，98
44
4430，155，50
13
3261，134，68
29
2678，138，80
45
4983，140，50
14
3352，134，68
30
3956，231，110
46
5411，160，53
15
3206，127，66
31
2832，120，62
47
3430，189，50
16
3276，112，86
32
3368，123，72
48
4490，176，56

注：1、荷载作用于基础顶面，弯矩作用于跨度方向；
2、表中给出的是荷载标准值，如需用到荷载设计值，直接把标准值乘以1.35即可。
二、题目分配
按学号选择表B中相应的荷载，全班地质条件均相同（表A）。
三、设计要求
1、设计桩基础（包括桩、承台设计、群桩基础计算等）；
2、绘制施工图，包括基础平面布置图、承台和桩身详图及必要的施工说明等；（A1图纸594mm×841mm）。
3、计算书内容应详尽，数据准确，排版规范（按附件的排版规范执行）。图纸应符合制图规范相关要求，表达完整、准确。
参考设计步骤：1、确定桩的类型、长度（包括确定桩端持力层）、截面尺寸，初步选择承台底面标高（要考虑预制桩的要求）；2、按经验公式确定单桩承载力；3、确定桩数及布置；4、群桩基础计算；5、桩身设计；6、承台设计；7、绘制施工图。

目 录

1.确定桩型、桩基材料、几何尺寸和承台埋深 1
1.1确定桩型 1
1.2确定桩基材料、几何尺寸和承台埋深 1
2.确定单桩极限承载力标准值 2
3.确定桩数和承台底面尺寸 2
4.验算桩基承载力和沉降 3
4.1验算桩基承载力 3
4.2桩基沉降 3
5.桩顶水平承载力验算 4
5.1桩顶水平荷载设计值 4
5.2桩的水平变形系数 4
6.桩身设计计算 5
7.承台设计计算 6
7.1承台受冲切计算 6
7.2角桩对承台的冲切 6
7.3承台斜截面受剪切承载力验算 7
7.4受弯计算 7
7.5承台局部受压验算 8
参考文献 8

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1.确定桩型、桩基材料、几何尺寸和承台埋深
1.1确定桩型
因为框架跨度大，柱底荷载大，不宜采用浅基础，故采用深基础。
根据施工场地，地基条件以及场地周围的环境条件，选择桩基础，因采用钻孔灌注桩时，需要考虑泥浆护壁和对环境的污染问题，与钻孔灌注桩相比，预制桩具有桩身质量好且易于控制、单位体积承载力高、基础造价经济的特点，为减少对周围环境的影响，采用静压式预制桩。
1.2确定桩基材料、几何尺寸和承台埋深
桩身采用混凝土，钢筋采用级钢筋，承台采用混凝土，钢筋采用级钢筋，厚度为，垫层采用素混凝土，厚度为，桩截面尺寸选用，桩的有效长度为，桩顶嵌入承台，实际桩长。由施工设备要求，桩分为两节，上段长，下段长（包括桩尖长在内）。
依据地基土分布，第Ⅳ层是粘土层，较合适为桩端持力层，桩端全断面进入持力层，工程桩入土深度。承台底进入第二层，所以承台埋深，承台截面尺寸为。
桩基以及土层分布如图1所示。

图1 桩基以及土层分布示意图
2.确定单桩极限承载力标准值
表1 极限桩侧、桩端阻力标准值
层 序
经 验 参 数

Ⅱ
淤泥质粘土
25

Ⅲ
粉土
70

Ⅳ
粘土
100
6000
按经验参数法确定单桩竖向极限承载力标准值：

单桩竖向承载力特征值

3.确定桩数和承台底面尺寸
初步估算桩数：（根），取（根），
桩距mm，取m，承台底面尺寸为mmmm，
柱位平面布置图如下：

图2 柱位平面布置图
4.验算桩基承载力和沉降
4.1验算桩基承载力
取承台及其上土的平均重度，承台厚度mm，则桩顶平均竖向力为：
kNkN
kNkN
kN，故符合要求。
4.2桩基沉降
竖向荷载标准值 kN
基底压力
基底附加压力
计算深度 mm
查表得计算厚度
沉降量计算，计算结果如表2。

表2 用规范法计算基础最终沉降量
(m)

续表2
0

0

0

5.25
3.75

1887.9
1887.9
0.104
196.34

5.85
4.18

1923.48
35.58
0.104
3.7
200.04
.
，满足要求。MPa
故：，桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数。短边方向桩数，等效距径比，长径比，承台的长宽比，查《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008附录E，得，因此桩基础最终沉降量，查《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008表5.5.4该结构的桩基沉降变形允许值为，所以桩基沉降满足要求。
5.桩顶水平承载力验算
5.1桩顶水平荷载设计值
kN
5.2桩的水平变形系数
我国广泛采用“”法来确定，查表得，
，对于钢筋混凝土桩，
为混凝土弹性模量，，
m，其计算宽度mm，
mm
，取，查得，取mm。
kN
kNkN
值远小于单桩水平承载力设计值，因此，无需验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值。
6.桩身设计计算
两段桩长各为m，采用单点吊立的强度计算进行配筋时，吊点位置在距桩顶、桩端平面处，起吊时桩身最大正负弯矩，，为每米桩身的自重（1.2为恒荷载分项系数），桩身通长采用混凝土强度等级C30，Ⅱ级钢筋，故；采用双点吊立的强度计算进行配筋时，吊点位置在距桩顶、桩端平面处，起吊时桩身最大正负弯矩，因此采用单点吊立的强度计算进行配筋，取钢筋保护层厚度为m。（多余桩长采用截桩的方式处理）
桩身的截面有效高度：
，
，
，
，
桩身受拉主筋配筋量：

按照构造要求，整个截面的主筋选用8φ，其配筋率，箍筋采用φ8在桩尖应适当加密桩身强度，查《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.8.3条，混凝土预制桩取，kNkN，满足要求。
7.承台设计计算
7.1承台受冲切计算
受冲切力设计值kN，因为mm，所以。承台的有效高度为：mm
，，
,，

kNkN（满足要求）
7.2角桩对承台的冲切
角桩向上冲切，从角桩内边缘至承台外边缘距离m，m，，m，。
，

kNkN（满足要求）
7.3承台斜截面受剪切承载力验算
Y方向 kN
，

kNkN，满足要求。
X方向 kN

kNkN，满足要求。
7.4受弯计算

选用14φ18（），沿平行X轴方向均匀布置

选用20φ20（），沿平行Y轴方向均匀布置。
7.5承台局部受压验算
柱的面积，计算面积，查《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第7.5.1条，混凝土局部受压时强度提高系数，kN kN，满足要求。

参考文献

《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
《土力学与地基基础》第三版 赵明华主编 武汉理工大学出版社 2010年7月