基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

1、河南理工大學(xué)巖土工程綜合課程設(shè)計 目 錄第1章 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計11.1設(shè)計資料11.1.1地形11.1.2工程地質(zhì)條件11.1.3.巖土設(shè)計技術(shù)參數(shù)11.1.4.水文地質(zhì)條件21.1.5.上部結(jié)構(gòu)資料21.1.6.上部結(jié)構(gòu)荷載作用31.2獨立基礎(chǔ)設(shè)計41.2.1選擇基礎(chǔ)材料41.2.2.選擇基礎(chǔ)埋深41.2.3.求地基承載力特征值41.2.4 初步選擇基底尺寸51.2.5 驗算持力層地基承載力61.2.6 計算基底凈反力61.2.7基礎(chǔ)底板厚度的確定71.2.8 變階處抗沖切驗算81.2.9 配筋計算91.2.10 基礎(chǔ)配筋大樣圖111.2.11 確定、兩軸柱子基礎(chǔ)地面尺寸121.2.12

2、、兩軸持力層承載力驗算141.2.13 設(shè)計圖紙15第2章 預(yù)制樁基設(shè)計152.1 設(shè)計資料152.1.1設(shè)計荷載152.1.1 地層條件及其參數(shù)如下152.1.2 水文地質(zhì)條件162.1.3 場地條件162.1.4 上部結(jié)構(gòu)資料162.1.5 材料172.2 預(yù)制樁基的設(shè)計172.2.1單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值182.2.2基樁豎向承載力特征值182.2.3 樁基豎向承載力的驗算182.3 承臺設(shè)計192.3.1承臺內(nèi)力計算192.3.2 承臺厚度及受沖切承載力驗算202.3.3 承臺受彎承載力計算222.3.4 承臺構(gòu)造設(shè)計232.4 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計232.5 樁身構(gòu)造設(shè)計232.6 吊裝驗

3、算242.7 估算、軸線柱下樁數(shù)242.7.1 樁數(shù)估算252.7.2 承臺平面尺寸確定：252.8 設(shè)計圖紙26第3章 重力式路堤墻設(shè)計273.1設(shè)計資料273.1.1 地形273.1.2 地層條件及其參數(shù)273.1.3 墻身及墻后填料材料參數(shù)273.1.4 荷載參數(shù)273.1.5 水文地質(zhì)條件273.3主動土壓力計算283.3.1求破裂角283.3.2求主動土壓力系數(shù)：293.4設(shè)計擋土墻截面293.4.1計算墻身重及其力臂293.4.2 滑動穩(wěn)定性驗算303.4.3 傾覆穩(wěn)定性驗算：313.4.4基底應(yīng)力驗算：313.4.5 截面應(yīng)力驗算：32參考文獻33III河南理工大學(xué)巖土工程綜合課

4、程設(shè)計 第一章 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計第一章 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計1.1設(shè)計資料1.1.1地形擬建場地平整1.1.2工程地質(zhì)條件 自上而下土層依次如下：號土層：雜填土，層厚約0.5m，含部分建筑垃圾。號土層：粉質(zhì)黏土，厚度1.2m，軟塑，潮濕，承載力特征值fak=130kPa。號土層：黏土，層厚1.5m，可塑，稍濕，承載力特征值fak=180kPa。號土層：細砂，層厚2.7m，中密，承載力特征值fak=240kPa。號土層：強風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，厚度未揭露，承載力特征值fak=300kPa。1.1.3.巖土設(shè)計技術(shù)參數(shù)地基巖土物理力學(xué)參數(shù)如表1.1所示。表1.1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號土的名稱重度（kN

5、/ m3）孔隙比e液性指數(shù)黏聚力c（kPa）內(nèi)摩擦角（）壓縮模量（）標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N雜填土18粉質(zhì)黏土200.650.8434137.56黏土19.40.580.7825238.211細砂210.623011.616強風(fēng)化砂質(zhì)泥巖2218221.1.4.水文地質(zhì)條件 （1）擬建場區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。（2）地下水位深度：位于地表下1.5m。1.1.5.上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為多層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，框架柱截面尺寸為500mm500mm。室外地坪標(biāo)高同自然標(biāo)高，室內(nèi)外高差450mm。柱網(wǎng)布置圖如下圖所示：1.1.6.上部結(jié)構(gòu)荷載作用根據(jù)本次設(shè)計選題要求，選擇4號題目，上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載

6、效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下所示：軸：，；軸：，；軸：，；和上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)基本組合：軸：，；軸：，；軸：，；1.2獨立基礎(chǔ)設(shè)計1.2.1選擇基礎(chǔ)材料基礎(chǔ)在用獨立基礎(chǔ)的形式，材料采用C25混凝土，HPB300級鋼筋，布置形式如圖1.1柱網(wǎng)平面圖所示。 圖1.2 基礎(chǔ)剖面圖1.2.2.選擇基礎(chǔ)埋深根據(jù)柱下獨立基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書要求和工程地質(zhì)資料選取。本設(shè)計選擇號土層為持力層，考慮取室外地坪到基礎(chǔ)底面為0.5+1.2+0.5=2.2m。由此可得基礎(chǔ)剖面示意圖，如圖1.2所示。1.2.3.求地基承載力特征值基礎(chǔ)地面以上土的加權(quán)平均重度為如下：（注意：地下水位以下土的有效重度為浮重度） 根據(jù)號土層中

7、黏土承載力特征值修正系數(shù)按照建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB-50007-2011）規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)寬度或者基礎(chǔ)埋置深度，用荷載實驗或其它原位測試,經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，安照下式對特征值進行修正： ，。修正后的地基承載力特征值（先不考慮對基礎(chǔ)寬度的修正）為：上式中按照室外地面算。1.2.4 初步選擇基底尺寸取柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計算基礎(chǔ)和回填土重時的基礎(chǔ)埋置深度為：此處埋深為室內(nèi)外平均埋置深度。 依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2011），“所有建筑物的地基計算均應(yīng)滿足 承載力”的基本原則，按照持力層的承載力特征值計算所需的基礎(chǔ)地面尺寸，要求符合下式要求：式中相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合

8、時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值，kPa；相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)邊緣的最大壓力值，kPa；修正后的地基承載力特征值，kPa；軸心荷載下基礎(chǔ)底面積為：根據(jù)偏心距的大小，將基礎(chǔ)底面積增大10%到30%，由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按20%，即以適當(dāng)比例選定基礎(chǔ)長度和寬度為基礎(chǔ)的長寬比，一般對于矩形截面取初步選定且不需要對進行修正。1.2.5 驗算持力層地基承載力基礎(chǔ)和回填土重為：偏心距為：則?；鬃畲髩毫妥钚毫Ψ謩e為:1.2.6 計算基底凈反力取柱底荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值：為荷載效應(yīng)基本組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面處的豎向荷載值，kN。凈偏心距為：基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小基底反力分別為：1.2.7

9、基礎(chǔ)底板厚度的確定根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB-50007-2011）規(guī)定，擴展基礎(chǔ)的計算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）對柱下獨立基礎(chǔ)，當(dāng)沖切破壞錐體落在基礎(chǔ)地面以內(nèi)時，應(yīng)驗算柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力； （2）對基礎(chǔ)底面短邊尺寸小于或等于柱寬加兩倍有效高度的柱下獨立基礎(chǔ)，以及墻下條形基礎(chǔ)，應(yīng)驗算柱（墻）與基礎(chǔ)交接處的受剪切承載力；（3）基礎(chǔ)底板的配筋，應(yīng)按抗彎計算確定；（4）當(dāng)基礎(chǔ)的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應(yīng)驗算柱下基礎(chǔ)頂面的局部受壓承載力； 先假定基礎(chǔ)底板厚度為1m，然后驗算沖切能力，對于矩形基礎(chǔ)，柱的短邊一側(cè)沖切破壞較長邊一側(cè)危險，所以一般只需要根據(jù)短邊一側(cè)

10、沖切破壞條件來確定基礎(chǔ)底板厚度，即要求對矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)驗算柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階出的受沖切承載能力。（見圖1-3沖切驗算簡圖）柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗算如圖1-4所示：圖1-4柱邊沖切驗算簡圖 沖切力為：(注: 在偏心荷載中可用直接代替）抗沖切力為：顯然滿足要求。1.2.8 變階處抗沖切驗算受沖切破壞錐體面積如下圖所示： 圖1-5變階處沖切示意圖變階處顯然滿足沖切要求。1.2.9 配筋計算配筋計算如圖1-6所示（1）柱邊（1-1截面）：對于此處偏心荷載可以取和的平均值。圖1-6配筋驗算示意圖 （2）柱邊（2-2截面）： 基礎(chǔ)短邊方向，因為該基礎(chǔ)單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊的基底

11、反力可按均勻分布計算，取（3）階梯高度變化處（3-3截面）： 對于此處偏心荷載可以取和的平均值。（4）階梯高度變化處（4-4截面）：基礎(chǔ)短邊方向，因為該基礎(chǔ)單向偏心荷載作用，所以在基礎(chǔ)短邊的基底反力可按均勻分布計算，取 綜上綜上所述比較和應(yīng)該按照進行配筋，可采用2010180，實際配筋面積為；比較和，應(yīng)按照進行配筋，可采用1210150，實際配筋面積為。1.2.10 基礎(chǔ)配筋大樣圖如下圖所示： 1.2. 11確定、兩軸柱子基礎(chǔ)地面尺寸由柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計任務(wù)書可得、兩軸柱子基底荷載分別為：由前面得知持力層承載力特征值，計算基礎(chǔ)和回填土的重時的基礎(chǔ)埋深， 軸基礎(chǔ)底面積為：基礎(chǔ)底面積增大1.2倍，即

12、：初步選定基礎(chǔ)底面積為，且，不用在對進行修正。軸基礎(chǔ)底面積為：基礎(chǔ)底面積增大1.2倍，即：初步確定基礎(chǔ)底面面積，且，不用在對修正。1.2. 12 、兩軸持力層承載力驗算軸基礎(chǔ)和回填土重為：偏心距為：則基底最大壓力為：顯然滿足要求。軸基礎(chǔ)和回填土重為：偏心距為：基底最大壓力為：顯然滿足要求。1.2. 13設(shè)計圖紙根據(jù)以上計算，可以繪制出基礎(chǔ)平面布置圖和軸柱子基礎(chǔ)大樣圖以及設(shè)計說明見附圖。32河南理工大學(xué)巖土工程綜合課程設(shè)計 第二章 預(yù)制樁基設(shè)計第二章 預(yù)制樁基設(shè)計2.1 設(shè)計資料2.1.1設(shè)計荷載：柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值和柱底效應(yīng)基本組合值分別如任務(wù)中表4.3、4,4所示。（1）題號：1號（2）

13、柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下。 軸荷載： 軸荷載： 軸荷載：（3）柱底荷載效應(yīng)基本組合值如下。 軸荷載： 軸荷載： 軸荷載：設(shè)計軸柱下樁基，、軸柱下僅設(shè)計承載尺寸和估算樁數(shù)。2.1.1 地層條件及其參數(shù)如下土層編號土的名稱含水量（）孔隙比e液性指數(shù)樁側(cè)阻力樁端阻力壓縮模量（MPa）標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N雜填土225.0淤泥質(zhì)土62.41.040.8428133.8粉砂27.60.810.7845237.514粉質(zhì)黏土31.20.79609009.2粉砂層0.5875240016.8312.1.2 水文地質(zhì)條件（1）擬建場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。（2）地下水位深度:位于地表下3.5m。2.1.3

14、場地條件 建筑物所處場地抗震設(shè)防烈度為7度，場地內(nèi)無可液化砂土，粉土。2.1.4 上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，長30m，寬9.6m，室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差450mm，主界面尺寸均為400mm400mm，橫向承重，柱網(wǎng)布置下圖所示：圖2-2 柱網(wǎng)布置示意圖2.1.5 材料混凝土強度等級為C25C30,鋼筋采用HPB235、HPB335級。2.2 預(yù)制樁基的設(shè)計：建筑物基礎(chǔ)設(shè)計方案采用混凝土預(yù)制樁，具體設(shè)計方案如下，室外地坪標(biāo)高為-0.45m，自然地面比高同室外地坪標(biāo)高。根據(jù)建筑樁基設(shè)計等級劃分以及本次工程概況，該建筑樁基為丙級建筑樁基，你采用350mm350mm，

15、的混凝土預(yù)制方樁，以號土層為持力層，樁尖伸入持力層1.2m，（對于黏性土、粉土不小于2d=700mm）設(shè)計樁長11.5m，初步設(shè)計承臺高1m，承臺底面埋置深度-1.6m，樁頂伸入承臺50mm。2.2.1單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 則2.2.2基樁豎向承載力特征值承臺底部地基土較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮承臺土效應(yīng)，即取，則有：根據(jù)上部荷載初步估計樁數(shù)為：則預(yù)估設(shè)計樁數(shù)為4根。2.2.3 樁基豎向承載力的驗算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-211），當(dāng)按單樁承載力特征值進行計算時，荷載應(yīng)去其效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場地內(nèi)無可液化砂土、粉土問題，因此可

16、不進行地震效應(yīng)的豎向承載力驗算。根據(jù)樁數(shù)及承臺尺寸構(gòu)造要求初步設(shè)計正方形承臺（見圖），取承臺邊長2m2m。樁中心距取3.5d，則，取s=1300mm，樁心距承臺邊緣均為350mm。圖2-2承臺計算簡圖承臺及其上填土的總重為：因此滿足設(shè)計要求，故初步設(shè)計是合理的。2.3 承臺設(shè)計根據(jù)以上樁基設(shè)計及構(gòu)造要求，承臺尺寸，為2m2m，預(yù)估承臺厚度1m，（見圖）承臺混凝土選用C25， 承臺鋼筋選用HRB335級鋼筋，2.3.1承臺內(nèi)力計算承臺內(nèi)力計算荷載采用荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計值，則基樁凈反力設(shè)計值為： 2.3.2 承臺厚度及受沖切承載力驗算為防止承臺產(chǎn)生沖切破壞，承臺應(yīng)具有一定的厚度，初步設(shè)計承臺厚度

17、1m，承臺保護層厚度50mm，則分別對柱邊沖切和角樁沖切進行計算，以驗算承臺厚度的合理性。（1）柱對承臺沖切承臺受樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式： 由于，則沖垮比為： 沖切系數(shù)為：則： 故厚度1m的承臺滿足柱對承臺的沖切要求。（2）角樁沖切驗算。 承臺受角樁的承載力應(yīng)滿足下式要求：由于，從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣距離為： ， （3）承臺受剪承載力計算承臺受剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，處于I-I截面，（介于0.253之間）剪切系數(shù)為： 受剪切承載力高度影響系數(shù)計算：由于，故取。I-I截面剪力為：故滿足抗剪要求。2.3.3 承臺受彎承載力計算承臺計算截面彎矩如下：對于I-I截面，取樁基凈

18、反力最大值，進行計算則：因此，承臺長邊方向若取鋼筋間距為150mm，則應(yīng)選用1014150此時實際配筋為，滿足要求。對于-截面，取基樁凈反力平均值，進行計算。此時： 因此，承臺長邊方向若取鋼筋間距為150mm，為方便施工選用1014150，此時實際配筋為，滿足要求。2.3.4 承臺構(gòu)造設(shè)計混凝土樁樁頂伸入承臺深度為50mm，兩承臺之間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.8m，與承臺頂齊平，根據(jù)構(gòu)造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內(nèi)主筋上下共412通長配筋，箍筋選用8200。承臺底做100mm厚C10素混凝土墊層，墊層挑出承臺邊緣100mm。2.4 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計 預(yù)制樁的樁身混凝土強度等級選用C

19、30，鋼筋選用HRB335,。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ942011）第5.8.2條的規(guī)定，樁頂軸向壓力應(yīng)符合下列規(guī)定： 計算樁身軸心抗壓強度時，一般不考慮壓屈影響，故穩(wěn)定系數(shù)對于預(yù)制樁，基樁施工工藝系數(shù)；C30級混凝土，。故樁身軸向承載力滿足要求。2.5 樁身構(gòu)造設(shè)計樁身按構(gòu)造要求配筋，選814的HRB335級鋼筋通長配筋；箍筋選用6的HPB300，間距200mm，距樁頂2m，范圍內(nèi)間距50mm，距樁頂24m，范圍內(nèi)間距100mm，采用打入法沉樁，樁頂設(shè)置三層650，鋼筋網(wǎng)，層距50mm，樁尖所有主筋應(yīng)焊接在一根圓鋼上，樁尖0.6m范圍內(nèi)箍筋加密，間距50mm，樁身主筋混凝土保護層厚度30

20、mm。2.6 吊裝驗算由于樁的長度小于18m，樁身吊裝時可采用兩點起吊，起吊位置如圖所示，起吊點距樁端距離為：圖2-4吊裝示意圖則起吊時樁身最大彎矩為:樁身配筋驗算：混凝土采用C30級，鋼筋采用HRB335級，則，由于，每邊配314，則：所以，樁身配筋滿足吊裝要求。2.7 估算、軸線柱下樁數(shù)2.7.1 樁數(shù)估算設(shè)計、軸柱下樁基與軸方法相同，單樁極限承載力，基樁豎向承載力特征值。軸荷載：初步估計柱下樁數(shù)為：則設(shè)計樁數(shù)為6根。軸荷載：初步估計柱下樁數(shù)為：則設(shè)計樁數(shù)為5根2.7.2 承臺平面尺寸確定：根據(jù)估算的樁數(shù)和承臺構(gòu)造要求，設(shè)計軸線承臺平面尺寸2.0m3.3m，軸線承臺平面尺寸2.6m2.6m

21、，樁中心距取1.3m，樁心與承臺邊緣距離0.35m。、軸承臺布置如下圖所示：圖2-7、軸承臺平面圖2.8 設(shè)計圖紙根據(jù)以上計算，可以繪制樁基平面布置圖和樁基大樣圖，施工詳圖以及設(shè)計說明見附圖。第三章 重力式路堤墻設(shè)計本次設(shè)計題目漿砌片石重力式路堤墻3.1設(shè)計資料3.1.1 地形平原山地過渡地帶，為一系列帶狀延伸的平行嶺谷分布區(qū)，以丘陵、臺地為主。3.1.2 地層條件及其參數(shù) 自上而下土層依次如下： 號土層：人工填土，層厚約0.7m，黃褐色，含雜質(zhì)較多。 號土層：含砂粉質(zhì)黏土，層厚2.1m，地基容許承載力R=250kPa。 號土層：中分化泥巖，厚度未揭露，地基容許承載力R=500kPa。3.1.3 墻身及墻后填料材料參數(shù) 墻身容重，截面容許應(yīng)力，填料容重，基底摩擦系數(shù)填土邊坡，填土邊坡1：1.5。3.1.4 荷載參數(shù)車輛荷載換算等待土層厚度為0.84m，布置在7.5m全寬路基上。3.1.5 水文地質(zhì)條件本次勘探未見地下水，可不考慮地下水影響。河南理工大學(xué)巖土工程綜合課程設(shè)計 第三章 重力式擋土墻設(shè)計3.2初步設(shè)計課程設(shè)計要求組號1，擋土墻高度H=4.4m，墻后填土高度3m，依據(jù)以上給定材料，初步確定墻