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《基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計指導(dǎo)書基礎(chǔ)工程課程設(shè)計的目的和意義基礎(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課,在土木工程學(xué)科的知識體系中占據(jù)了重要地位?;A(chǔ)工程課程的特點在于它以較多的力學(xué)課程為基礎(chǔ),以土層中的復(fù)雜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為研究對象,又涉及到建筑、交通、水電等多個領(lǐng)域,這就決定了課程具有內(nèi)容雜、概念多和理論較深的特點。課程設(shè)計其主要目標是在學(xué)時有限的條件下,使學(xué)生能夠?qū)φn程的知識體系有較為系統(tǒng)和整體的把握,重點掌握其基本理論和基本方法,并具有一定的工程概念和知識。課程設(shè)計對理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用,也是同學(xué)們由理論學(xué)習(xí)通往工程實踐的一座橋梁。基礎(chǔ)工程的知識來源于工程實踐,反過來又對工程實踐具有指導(dǎo)作用。同學(xué)們在本科學(xué)習(xí)期間參與工程實踐的機會是十分有限的,因而應(yīng)該重視課程設(shè)計帶給同學(xué)們的動手機會,通過課程設(shè)計更好地理解和鞏固學(xué)習(xí)到的各種理論和方法,有意識地培養(yǎng)自己的工程意識和解決實際工程問題的能力?;A(chǔ)工程課程設(shè)計的基本要求通過本次課程設(shè)計,要求同學(xué)了解地基基礎(chǔ)設(shè)計的全過程,掌握一種常用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和地基的設(shè)計計算方法及設(shè)計能力?;A(chǔ)設(shè)計的目的是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的使用功能和結(jié)構(gòu)形式在確定的場地條件下選擇適宜的地基基礎(chǔ)方案并確定其技術(shù)細節(jié),使設(shè)計的地基基礎(chǔ)在預(yù)定的使用期限內(nèi)和規(guī)定的使用條件下能夠安全正常地工作,在此基礎(chǔ)上滿足降低造價和保護環(huán)境的要求?;A(chǔ)設(shè)計的總體目標可以概括為:安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量和保護環(huán)境?;A(chǔ)工程設(shè)計的任務(wù)通常包含:1.方案設(shè)計:目的是確定地基基礎(chǔ)的技術(shù)方案,包括地基持力層的選取和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的確定。2.技術(shù)設(shè)計:包括地基檢算和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計兩者。其任務(wù)是通過力學(xué)計算和結(jié)構(gòu)措施兩方面的手段來保證所設(shè)計的地基基礎(chǔ)滿足設(shè)計總體目標的要求。同學(xué)們在做課程設(shè)計時應(yīng)充分發(fā)揮主動性,按時完成所要求的設(shè)計任務(wù),實現(xiàn)基礎(chǔ)工程設(shè)計的基本訓(xùn)練,為此要求:1.計算書必須字跡端正,書面整潔,條理清楚,便于查詢校核。2.施工圖力求正確,圖面布置勻稱美觀、線條清晰、字跡工整清楚、尺寸無誤,用工程字體書寫,能基本上符合施工圖的要求。時間安排如下:1、樁基礎(chǔ)計算4天2、樁基施工圖3天3、計算書整理和修改施工圖2天4、答辯1天合計教學(xué)周2周共10天學(xué)分2設(shè)計內(nèi)容和任務(wù)1、設(shè)計題目:某公路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計2、設(shè)計資料(1)基本資料:某公路簡支梁橋,設(shè)計采用樁(柱)式橋墩,如圖1所示。該橋梁上部結(jié)構(gòu)為30m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋。橋面凈寬7米,兩邊各0.75米人行道。行人荷載為3.00kN/m2。圖1墩柱直徑自行設(shè)計。樁基礎(chǔ)由兩根鉆孔樁組成,旋轉(zhuǎn)鉆成孔,為摩擦樁。樁的設(shè)計直徑d(即鉆頭直徑,精確至0.1m)自選,樁底沉渣厚度控制為t=(0.2~0.4)d。在樁頂處設(shè)置橫系梁,其斷面尺寸可按構(gòu)造等要求確定,高度約1.0m。(2)地質(zhì)資料:標高32.50以上樁側(cè)土為軟塑亞粘土,各物理性質(zhì)指標為:容重=18.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70,天然含水量w=21%,液限wL=22.7%,塑限wp=16.3%;標高32.50以下樁側(cè)及樁底均為硬塑性亞粘土,其物理性質(zhì)指標為:容重=19.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70,天然含水量w=17.8%,液限wL=22.7%,塑限wp=16.3%。(3)材料:混凝土強度等級擬采用C25,混凝土彈性模量Eh=2.8×104MPa,可選擇的鋼筋有HPB235和HRB335。(4)計算荷載每一根樁(柱)承受的荷載為:(1)兩跨恒載反力N1=844.50kN;(2)蓋梁自重N2=125.10kN;(3)系梁及墩柱自重根據(jù)計算確定(4)活荷載:①汽車荷載應(yīng)考慮最不利荷載組合(雙孔和單孔布載);設(shè)計汽車荷載為公路—Ⅱ級,并應(yīng)考慮沖擊力。兩跨反力:523.80KN單跨反力:402.80KN,單跨彎矩:120.80KN·m②人群荷載考慮最不利荷載組合(雙孔和單孔布載):兩跨反力:63.40KN單跨反力:44.60KN,單跨彎矩:13.40KN·m③制動力:T=90.0KN(作用點在支座中點)④縱向風(fēng)力:蓋梁部分:W1(風(fēng)力)=2.5kN;墩身部分:W2(風(fēng)力)=3.0kN3、設(shè)計步驟(1)計算荷載的確定計算上部荷載、系梁、蓋梁等自重,進行各種荷載組合,并計算作用到樁頂?shù)母鞣N條件下的最不利荷載組合,如豎向力,橫向力和彎矩值;(2)選定墩柱直徑、樁徑、樁端持力層等樁徑與樁長的設(shè)計,應(yīng)綜合考慮荷載的大小、土層性質(zhì)與樁周土阻力狀況、樁基類型與結(jié)構(gòu)特點、樁的長徑比以及施工設(shè)備與技術(shù)條件等因素后確定,力爭做到既滿足使用要求,又造價經(jīng)濟,最有效地利用和發(fā)揮地基土和樁身材料的承載性能。設(shè)計時,首先擬定尺寸,然后通過基樁計算和驗算,視所擬定的尺寸是否經(jīng)濟合理,再行最后確定。樁的類型選定后,樁的橫截面(樁徑)可根據(jù)各類樁的特點與常用尺寸選擇確定。(3)按最不利豎向荷載組合確頂樁長、并進行單樁豎向容許承載力驗算確定樁長的關(guān)鍵在于選擇樁端持力層,因為樁端持力層對于樁的承載力和沉降有著重要影響。設(shè)計時,可先根據(jù)地質(zhì)條件選擇適宜的樁端持力層初步確定樁長,并應(yīng)考慮施工的可行性(如鉆孔灌注樁鉆機鉆進的最大深度等)。一般都希望把樁底置于巖層或堅硬的土層上,以得到較大的承載力和較小的沉降量。如在施工條件容許的深度內(nèi)沒有堅硬土層存在,應(yīng)盡可能選擇壓縮性較低、強度較高的土層作為持力層,要避免使樁底坐落在軟土層上或離軟弱下臥層的距離太近,以免樁基礎(chǔ)發(fā)生過大的沉降。對于摩擦樁,有時樁底持力層可能有多種選擇,此時確定樁長與樁數(shù)兩者相互牽連,遇此情況,可通過試算比較,選擇較合理的樁長。摩擦樁的樁長不應(yīng)擬定太短,一般不應(yīng)小于4m。因為樁長過短達不到設(shè)置樁基把荷載傳遞到深層或減小基礎(chǔ)下沉量的目的,且必然增加樁數(shù)很多,擴大了承臺尺寸,也影響施工的進度。此外,為保證發(fā)揮摩擦樁樁底土層支承力,樁底端部應(yīng)盡可能達到該土層的樁端阻力的臨界深度。(4)計算樁土變形系數(shù),判斷剛性樁或彈性樁;(5)按最不利樁頂彎矩組合,計算樁身內(nèi)力并繪制樁身彎矩與剪力分布圖,確定地面下樁身最大彎矩值,驗算地面處樁身水平位移;(6)樁身截面配鋼筋與強度驗算,并計算鋼筋用量。(7)繪圖(3號圖紙)。設(shè)計計算說明書的章節(jié)劃分和內(nèi)容組織可參照下列方式進行設(shè)計計算說明書的章節(jié)劃分和內(nèi)容組織。第1章概述1.1設(shè)計任務(wù)包括:設(shè)計題目,工程名稱,場地位置,上部結(jié)構(gòu)的類型、尺寸,本人承擔(dān)的課程設(shè)計任務(wù))1.2設(shè)計資料1.2.1地基勘察資料(包括:場地描述,土層描述,土層剖面圖,土性指標)1.2.2設(shè)計荷載(列出設(shè)計荷載組合,包括荷載的數(shù)值,作用方向和位置,必要時輔以草圖,荷載不完整時應(yīng)補充計算)1.3設(shè)計依據(jù)本次課程設(shè)計的依據(jù)為本課程設(shè)計指導(dǎo)書和相關(guān)規(guī)范。第2章方案設(shè)計(或初步設(shè)計)2.1基礎(chǔ)類型和尺寸(包括:基礎(chǔ)型式的比較與選擇,尺寸擬定,需要闡明自己的思路,考慮的因素和必要的說明)2.2地基持力層(包括:持力層選取,基礎(chǔ)埋置深度。需要闡明自己的思路,考慮的因素和必要的說明)第3章技術(shù)設(shè)計3.1樁長計算3.2樁軸向承載力驗算3.3樁內(nèi)力及位移計算3.4配筋計算及樁身材料強度驗算設(shè)計結(jié)果應(yīng)繪制成施工圖。施工圖以附圖的形式裝在課程設(shè)計專用檔案袋中。第4章施工方案(初步)4.1基礎(chǔ)施工方式(例如:淺基礎(chǔ)的基坑開挖方式,是否需要降低水位,對于支擋結(jié)構(gòu)的初步考慮,施工順序等)4.2主要施工機具(列出主要施工機具)設(shè)計成果與要求1.應(yīng)提交的成果:(1)完成設(shè)計計算說明書一份。內(nèi)容包括:①確定樁(柱)的長度、樁(柱)徑,進行單樁承載力驗算。要求同組人員的設(shè)計樁徑、樁長不得全部相同。②樁內(nèi)力及位移計算;樁身材料強度驗算;確定樁身最大彎矩值及其相應(yīng)截面和相應(yīng)軸力,配置鋼筋;③計算主筋長度,螺旋鋼筋長度,鋼筋總用量;④施工方案說明(2)繪制施工圖,包括①樁的配筋圖一張(包括剖面圖、鋼筋用量表)②系梁配筋圖一張(包括剖面圖、鋼筋用量表)2.考核方法:課程設(shè)計完成后,根據(jù)對學(xué)生平時考核、計算書和施工圖的質(zhì)量、答辯情況進行綜合成績評
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