基礎(chǔ)工程獨立基礎(chǔ)課程設(shè)計

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計課程名稱：基礎(chǔ)工程設(shè)計題目：柱下獨立基礎(chǔ)課程設(shè)計院系： 土木工程學院專業(yè)： 道路、橋梁、隧道工程年級： 2009 級姓名：濤學號指導教師：文廣工程學院土木工程學院2011 年 12 月 15 日目錄1、柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計資料2、柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計2.1 基礎(chǔ)設(shè)計材料2.2 基礎(chǔ)埋置深度選擇2.3 地基承載力特征值2.4 基礎(chǔ)底面尺寸的確定2.5 驗算持力層地基承載力2.6 基底凈反力的計算2.7 基礎(chǔ)高度的確定2.7.1 抗剪驗算2.7.2 抗沖切驗算2.8 地基沉降計算2.9 配筋計算3 軟弱下臥層承載力驗算4規(guī)法計算沉降量5 地基穩(wěn)定性驗算5 參考文獻6 設(shè)計說明附錄 基礎(chǔ)施工

2、圖一、基礎(chǔ)設(shè)計資料2 號題 B 軸柱底荷載： 柱底荷載效應(yīng)標準組合值： Fk 1615KN ， M k 125KN m，Vk 60KN ； 柱底荷載效應(yīng)基本組合值： F 2099.5KN ， M 162.5KN m ， V 78KN 。 持力層選用 4 號粘土層，承載力特征值 fak 240kPa，框架柱截面尺寸為 500500 mm，室 外地坪標高同自然地面，室外高差450mm。二、獨立基礎(chǔ)設(shè)計1. 選擇基礎(chǔ)材料： C25混凝土， HPB235鋼筋，預估基礎(chǔ)高度 0.8 m 。2. 基礎(chǔ)埋深選擇：根據(jù)任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料，第一層土：雜填土，厚 0.5 m , 含部分建筑垃圾； 第二層土：

3、粉質(zhì)粘土，厚 1.2 m, 軟塑，潮濕，承載力特征值 fak = 130kPa 第三層土：粘土，厚 1.5 m, 可塑，稍濕，承載力特征值 fak = 180kPa 第四層土：全風化砂質(zhì)泥巖，厚 2.7 m, 承載力特征值 fak = 240kPa 地下水對混凝土無侵蝕性，地下水位于地表下 1.5 m 。取基礎(chǔ)底面高時最好取至持力層下0.5 m ，本設(shè)計取第三層土為持力層， 所以考慮取室外地坪到基礎(chǔ)底面為 0.5 1.2 0.5 1.5 3.7m 。由此得基礎(chǔ)剖面示意圖如下：基礎(chǔ)剖面示意圖3. 求地基承載力特征值根據(jù)粘土 e 0.62， IL 0.78 ，查表得 b 2， d 3 基底以上土的

4、加權(quán)平均重度18 0.5 20 1 (20 10) 0.2 9.4 0.5 21 0.5 3 rm15.03KN / m3m 3.7持力層承載力特征值 f a (先不考慮對基礎(chǔ)寬度修正)afakd m (d 0.5) 240 315.03(3.7 0.5)384.29KPa(上式 d 按室外地面算起)4. 初步選擇基底尺寸取柱底荷載標準值：Fk 1615KN ，Mk125KN m， Vk60KN計算基礎(chǔ)和回填土重Gk 時的基礎(chǔ)埋深d123.7 3.7 0.453.925m基礎(chǔ)底面積： A0Fka G d1615384.29 2.2 10 1.725 204.926m2由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按

5、 20增大，即：A 1.2A0 1.2 4.926 5.911m2初步選定基礎(chǔ)底面面積 A l b 3 2 6m 2 5.911 ，且 b 2.m 3m不需要再對 fa進行修正。5. 驗算持力層地基承載力 回填土和基礎(chǔ)重：Gk G d A (2.2 10 1.725 20) 5.911398.99KN偏心距： ekMk12560 0.80.08m l 0.5m ， Pk6min 0 ，滿足Fk Gk1615398.99基底最大壓力：Pk maxF k Gk1 6ek1615 398.99 1 60.08Al613389.37KPa 1.2fa ( 461.15KPa ) 所以，最后確定基礎(chǔ)底面

6、面積長 3m ，寬 2m 。6. 計算基底凈反力取柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值： F 2099.5KN ，M 162.5KN m ，V 78KN 。凈偏心距M 162.5 78 0.82099.50.107m基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力n,maxn,min6en,0 )l)2099.5 (1 6 0.107)3 2 3424.79kPa275.03kPa7. 基礎(chǔ)高度 （ 采用階梯形基礎(chǔ) ）柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗算（見下圖）沖切驗算簡圖a）柱下沖切；（b）變階處沖切l(wèi) 3m， b 2m ， at分兩個臺階，每階高度均為bc 0.5m ， ac 0.5m 。初步選定基礎(chǔ)高度 h 800mm ，400

7、 mm的。 h0 800 (40 10) 750mm (有墊層)。ab at2h00.52 0.75 2m b 2m ，取 ab 2matamab50020001250mm22因偏心受壓，pn 取pn,max424.79KPa沖切力：2F P lacbbcFlPn,maxh0 bh0l n,max 222230.5220.5424.790.7520.752222424.79KN抗沖切力：0.7 hp ft amh00.71.01.271031.25 0.75833.44KN 424.79KN ，滿足372.75KN8. 變階處抗沖切驗算atb11m ，a1 1.5m ， h01400 50 3

8、50mmabat2h011 2 0.35 1.7m b 2m ，取 ab 1.7matab1 1.7am1.35m222沖切力： FlPn,max 2la1h01bbb1h01222= 424.7931.50.3522210.352222抗沖切力：30.7 hp ft amh01 0.7 1.0 1.27 103 1.35 0.359. 配筋計算選用的 HPB235 級鋼筋， fy420.65KN 372.75KN ，滿足210N /mm21）基礎(chǔ)長邊方向? -? 截面（柱邊）柱邊凈反力：Pn,Pnminac Pn,maxn,max2lPn,min275.0293 0.523424.79 27

9、5.029312.47KPa懸臂部分凈反力平均值：12 Pn,max Pn,424.79312.47 368.63KPa彎矩： M1Pn, maxPn,I224l ac2b bcAs,I- 截面Pn,1368.63 (324431.99KN m0.5)2(2 2 0.5)M431.991060.9fyh0變階處）PlPnmin0.92107503047.55mm2a12lPn,maxPn, min1.53275.02923424.79 275.029387.35KPaM1 Pn,maxPn, l2l242a1 2 2b b124 2190.35KN mM1 424.79 387.35 (3 1

10、.5)2 (2 2 1)As,190.35 1062877.55mm20.9f yh01 0.9 210 350比較 AS,1和 AS, ，應(yīng)按 AS,1 配筋，實際配 15 16140和11 12 140 則鋼筋根數(shù)：2800 2 2n 1 21, As 201.1 15 113.1 12 3129.6mm2 3126.77mm2 滿足 140 s2）基礎(chǔ)短邊方向 因為該基礎(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分11布計算，取： PnPn.max Pn.min250.44 95.00 172.72KPan 2 n.max n.min 2 a與長邊方向的 配筋 計算方 法

11、相同，可得 - 截 面（ 柱邊） 的計算 配筋 值22AS, 2068.02mm2 ， - 截面（變階處）的計算配筋值A(chǔ)S 1673.13mm2 。因此按 AS, 在短邊方向配筋，實際配 19 12 200 。則鋼筋根數(shù) n 3600 1 19 ，As 113.1 19 2148.9mm2 2068.02mm2 200 s10. 基礎(chǔ)配筋大樣圖：見施工圖11. 確定 A、C兩軸柱子基礎(chǔ)底面尺寸由任務(wù)書得： 9 號題 A、C兩柱子基底荷載分別為：A軸： Fk 1032KN ， M k 164KN m，Vk 55KN ； C軸： Fk 1252KN ，Mk 221KN m，Vk 52KN ； 由前

12、面計算得持力層承載力特征值f a 384.29KPa計算基礎(chǔ)和回填土重 Gk 時的基礎(chǔ)埋深 d 2.425mA 軸基礎(chǔ)底面積： A0faG d 384.292.2 101.72520即：3.14823.778m2Alb 4.8 3.014.4m2( 3.778mFk1252faG d 384.292.2 101.72520即：8.542 m1032初步選定基礎(chǔ)底面面積不需要再對 fa 進行修正?；A(chǔ)底面積按 20增大，基礎(chǔ)底面積按 20增大，m2C 軸基礎(chǔ)底面積： A0A 1.2A0 1.3A 1.2A0 1.23.148m222 ) ，且 b 3m ，初步選定基礎(chǔ)底面面積 A lb 3.83

13、.0 11.4m2 11.1m2 ，且 b3m，不需要再對 fa 進行修正。12. A、C兩軸持力層地基承載力驗算(略) 根據(jù)以上計算，可以繪制出基礎(chǔ)平面布置圖和 B 軸柱子基礎(chǔ)大樣圖。見基礎(chǔ)平面布置圖。三、軟弱下臥層承載力驗算(1) 軟弱下臥層埋深 d=3.2m(2)軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力z =18 0.5+20 1.2+19.4 1.5=62.1 kPa(3)軟弱下臥層頂面處土的加權(quán)平均重度62.1m = 19.41kN/mm 3.2查表得 , 全風化砂質(zhì)泥巖b2 ， d 3(4) 按深度修正后軟弱下臥層的承載力特征值fa fak d m(d 0.5) 240 3 19.41 (3.

14、2 0.5) 391.227 kPa由Es1/Es2 8.2/11.2 0.7 ， Z=3.20.5b ，查表得 地基壓力擴散角 =23lb(pk pc)3.6 2.8 (177 16.23 2.2)(b 2ztan )(l 2ztan ) (2.8 2 3.2 tan 23o )(3.6 2 3.2tan 23 o )cz+ z =40.87+62.1=102.97 kPa fa =391.227 kPa 滿足(1).p四、規(guī)法計算沉降量 基底壓力177(kPa)基底附加壓力p0 p d 177 18 0.5 20 1.0 10 0.2 9.4 0.5159kPa0.159MPaF G 13

15、39 20 3.6 2.8 2.2 A 3.6 2.8(2). 確定沉降計算深度根據(jù) b=2.8m 查表得 z=0.6m 。相應(yīng)于向上取 z 厚度圍的土層計算沉降量為0.27772mm0.025 41.59148mm=1.039787mm,滿足要求 , 故沉降計算深度可取為 6.4m。 (3). 沉降計算 如下表EsAiAip0 (zi i zi 1 i 1)p0 (zi i zi 1 i 1)/Esi 點號Zi(m) L/bz/bizzi i zi 1i 1 Esisisi002.0040.25=1.0010.500.340.2491=0.9964498.20498.28.29.6623.2

16、02.340.1848=0.73922365.441867.2411.625.6035.2634.002.940.16495=0.65982639.20273.76182.4237.6844.803.440.1508=0.60322895.36256.16182.2639.9455.6440.1362=0.54483050.88155.52181.3737641.3137666.44.840.1204=0.48163082.2431.44180.2777241.59148(4). 確定沉降經(jīng)驗系數(shù) sEsi由于0.7459f8k.2 113856k7p.a24 p2073.f7k6 查2表56

17、可.1知6 1s5=51.。52 31.44498.21867.24273.76256.16155.5231.448.211.6 18 18 1818由于 0.75f k 135kpa p0 fk 查表可知 s=1。（5）. 基礎(chǔ)最終沉降量ss.s 1.0 49.59148 49.6mm五、地基穩(wěn)定性驗算（1）在按地基承載力選擇和經(jīng)過必要的變形驗算確定底面尺寸后，地基的穩(wěn)定性即得以滿 足。（2）由于是受豎向荷載作用下的軸心受壓的基礎(chǔ)且偏心受壓基礎(chǔ)滿足Pmax1.2f ， 其傾斜小于允許值，故不需要再驗算地基的穩(wěn)定性。六、參考資料（1）土力學與基礎(chǔ)工程 （第 2 版），明華主編，理工大學， 2003 （2）基礎(chǔ)工程（第 2 版），周景星主編，清華大學， 2007。（3）混凝土結(jié)構(gòu)（上） （第 2 版），吳培明主編，理工大學， 2003（ 4）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī) （GB50009-