课程设计(论文)
题 目 名 称 课 程 名 称 学 生 姓 名
学 号
系 、专 业
指 导 教 师
20xx年 1 月 6 日
邵阳学院课程设计(论文)任务书
注:1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效;
2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。
指导教师(签字): 学生(签字):
邵阳学院课程设计(论文)评阅表
学生姓名
学 号
系 专业班级 路桥
题目名称 桥下桩基础设计 课程名称 基础工程 一、学生自我总结
二、指导教师评定
注:1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的“任务书”页后面;
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
桥下桩基础设计
设计条件:柱的截面边长bc=450mm,hc=550mm,相应于荷载效应标准组合时作用于柱底的荷载为Fk=8550KN,Mk=405KN·m, HK=173KN。混凝土强度等级取C20,配置HRB335级钢筋,试设计桩基础。土层指标及参数如下:
①填土:Υ=17KN/m3 1.9m;
②粉质黏土:Υ=18KN/m3厚
度2.2m,高压缩性,Il=0.8,
qpk=390Kpa,qs2k=58Kpa;
③黏土,高压缩性,软塑,
厚度5m, Il=0.6,
qpk=390Kpa,qs3k=40Kpa;
④硬塑性黏土,厚度4m
Es4=3.53MP内摩擦角
ψ=23,Il=0.1,qpk=2900Kpa,qs4k=85Kpa;
⑤黏土,厚度很大 Es5=1.77 Mpa桩基沉降计算经验系数ψ=22,Il=0.2,
qpk=2800Kpa,qs5k=80Kpa ,采用截面为400mm×400mm的预制混泥土方桩,桩长10m,fak=265KN。
设计如下:
1、桩型的选择
混凝土预制方桩
2、桩基几何尺寸的确定
采用混凝土强度等级取C20,查表得
钢筋
Qukfy2ft=1.10N/mm2,fc=9600 Kpa,,配置HRB335级 =300 N/mm。已知各层的qpk(极限侧阻力标准值)求得极限承载力标准值+Qrk=
=Qsk,liQsk=up?qsikli,Qrk=qpkAp 2
Qukup?qsik+ qpkAp=0.4×4(2.2×58+5×40+4×85)+2800×0.4=1516.16KN
由上式可得基础竖向承载力特征值为R=Quk/2=758.08KN
3、确定桩数
由此可确定桩基的数量:n>Fk/R=11.3(根)由于有弯矩的作用,则可得出桩基可以为16根。
初步确定承台尺寸:
由《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)我们可以确定
桩中心距最小为3倍桩直径,桩距=3×0.4=1.2m,16根桩可分成竖向4排横向4排。
承台长边=1.2×3+0.4×2=4.4m
承台短边=1.2×3+0.4×2=4.4m
5、软弱下卧层的验算
初步设定承台埋深2m承台高h=1.7m,桩顶深入承台50mm,钢筋保护层取35mm,则承台有效高度为H0=(1.7-0.05-0.035)=1615mm 基础自重标准值:
Gk=20Ad
桩顶荷载验算:取承台及其上土的平均重度γG=20KN/m3,则桩顶平均竖向力
为
Fk?Gk
nNk= =(8550+4.4×4.4×20×2) /16=582.775KN<R =758.08KN
(M?Hh)xmaxNkmax=Nk+?x2
i=582.775+1.525×(405+173×1.7)/16(1.85×1.85)
=602.244KN<1.2R=909.696KN
符合要求。
Es1
Es2=2 ,
查表(4—18)硬持力层的厚度t=2.2m,t>0.5×4.4=2.2m
fak
=265KP, ?d=1.6, ?m
rz?=
?z
ii
i
faz
=fak+?d?m(d+z-0.5)=265+1.6×[(17×1.9+18×2.2)/(1.9+2.2)]×(2-0.5)=307Kap
23?123?1
?=+12=17.
+?mz=
σz+?mz=
FK?GK?3/2(a0?b0)?qsikl(a0?2ttan?)(b0?2ttan?)
[(8550+20×4.4×4.4×2)-3/2(4.4+4.4)×(2.2×58+5×40+4×85)]/[(4.4+2×4tan17.5)×(4.4+2×4×tan17.5)]+17.5×(1.9+2.2+5)=159.95<faz=307Kap 符合要求。
6、桩基沉降的验算 A=(b0?2ttan
P0k?Pk??c?
?4
)·(a0?2ttan
?
?4
0.076) ×(4.4+18×0.076)=33.26m )=(4.4+18×
2
FK?GK
A
??m(d?t)=191.52KN
n
P0KESI
S=?s?
i?1
(Zi?i?Zi?1?i?1)=129.7mm
7、承台高度和配筋计算
由上可得承台高度1.8m符合以上所有的验算,则承台高度采用1.8m。 (1)承台受冲切计算
相应于荷载效应基本组合时作用于柱底的荷载设计值为: F=1.35Fk=11542.5KN M=1.35Mk=546.75KN.m
H=1.35Hk=233.55KN
(2)扣除承台和其上填土的自重后的桩顶竖向力设计值: N=
Fn
=721.4KN =N+
(M?Hh)xmax
Nkmax
?x
2i
=807.095KN
(3) 承台受冲切承载力验算: ①柱边冲切,按公式 查表得
?hp
=0.93
a0xh0
?为冲垮比,?0x?
a0xh0
a0yh0
,当?>1.0取1.0,当?< 0.25时取0.25.
0.84
?0x?
=0.125/1.615=0.0773 ?0x?
?0x?0.20.84
=0.84/(0.0773+0.2)=3.03
?0y?
=0.175/1.615= 0.1084 ?0y?
?0y?0.2
=0.84/(0.1084+0.2)=2.723
由以上可得?=0.25
Fl?8418.5?2?0x(bc?a0y)??0y(hc?a0x)?hpfth0
??
=8019.8KN<F(不符合要求)
改用c40混凝土,fc=19100Kpa,ft=1710Kpa 所得
Fl
=12467.2>F(能满足要求)
②角桩向上冲切,c1?c2?0.6m,a0x=0.125= a1x
?1x
=?0x=0.25, ?1y=?0y=0.25, a0y= a1y=0.175
h?800mm
所以查表?hp?0.93 =1.732, ?1Y?
0.56
?1x?
0.56
?1x?0.2c2+
a1y2
?1Y?0.2
=1.493
??1x(
Nkmax
)??1y(c1?a1x/2)
?
?hpfth0=2.174×0.93×1710×1.615=5582.7KN>
=807.095KN符合要求
(4)承台受剪切承载力计算
按公式(4—70)?1x=?0x=0.0773由于?1x=?0x<0.25则?=0.25
故冲切系数:??
?hsfth0b0?1.75??1.0?5,?hs?0.93 =0.93?1710?1.615?4.4?5=8019.6KN>2Nkmax=1614.19KN
(5)承台受弯承载力计算
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011),
规定承台布筋间距不得小于100mm,不得大于200mm
按公式Mx?
As?Mx?N=iyi=4?582.775?(0.375+1.575)=4545.645KN 64545.645?100.9fyh00.9?300?1615?10424.595mm 2
由As可得22
选用
My?
As?25 ,查表可得As=10799.8 mm2,沿平行于y轴方向均匀布置。 ?NMxixi=4?602.244?(0.375+1.575)=4577.0544KN 0.9fyh0=4577.0544?100.9?300?16156?10496.627mm 2
由As可得22
选用
25 ,查表可得As=10799.8 mm2,沿平行于x轴方向均匀布置。
第二篇:基础工程课程设计(参考范例)
基础工程课程设计
姓 名:**
学 号:**
班 级:**
指导教师:**
一、设计任务书
(一)、设计资料
1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为5层,物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.1m,本场地下水无腐蚀性。 建筑安全等级为2级,已知上部框架结构由柱子传来的荷载。
承台底面埋深:D = 2.1m。
附表一:土层主要物理力学指标
(二)、设计要求:
1、单桩竖向承载力标准值和设计值的计算;
2、确定桩数和桩的平面布置图;
3、群桩中基桩的受力验算
4、承台结构设计及验算;
5、桩及承台的施工图设计:包括桩的平面布置图,桩身配筋图,
承台配筋和必要的施工说明;
6、需要提交的报告:计算说明书和桩基础施工图。
二、桩基持力层,桩型,桩长的确定
根据设计任务书所提供的资料,分析表明,在柱下荷载作用下,天然地基基础难以满足设计要求,故考虑选用桩基础。由地基勘查资料,确定选用第四土层黄褐色粉质粘土为桩端持力层。
根据工程请况承台埋深2.1m,预选钢筋混凝土预制桩断面尺寸为450㎜×450㎜。桩长21.1m。
三、单桩承载力确定
(一)、单桩竖向承载力的确定:
1、根据地质条件选择持力层,确定桩的断面尺寸和长度。
根据地质条件以第四层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层,
采用截面为450×450mm的预置钢筋混凝土方桩,桩尖进入持力层1.0m;镶入承台0.1m,桩长21.1 m。承台底部埋深2.1 m。
2、确定单桩竖向承载力标准值Quk可根据经验公式估算:
Quk= Qsk+ Qpk=µ∑qsikli+qpkAp
桩周长:µ=450×4=1800mm=1.8m
桩横截面积:Ap=0.45²=0.2025㎡
桩侧土极限摩擦力标准值qsik:查表得:用经验参数法:
粉质粘土层:=0.95,取qsk=35kPa
淤泥质粉质粘土:qsk=29kPa
粉质粘土:=0.70,取qsk=55kPa
桩端土极限承载力标准值qpk,查表得:qpk=2200 kPa
用经验参数法求得Quk1=1.8×(35×8.0+29×12.0+1.0×55) +2200×0.2025=1674.9KN
用静力触探法求得Quk2=1.8×(36×8.0+43×12.0+1.0×111) +1784.5×0.2025=2008.4KN
3、确定单桩竖向承载力设计值R, 并且确定桩数n和桩的布置
先不考虑群桩效应,估算单桩竖向承载力设计值R为:
R=Qsk/rs+Qpk/rp
用经验参数法时:查表rs=rp=1.65
R1=Qsk/rs+Qpk/rp=1229.4/1.65+445.5/1.65=1015.09KN
用静力触探法时:查表rs=rp=1.60
R2=Qsk/rs+Qpk/rp=1647/1.60+361.4/1.60=1255.25KN
Rz=min(R1,R2)= 1015.09 KN
四、桩数布置及承台设计
根据设计资料,以轴线⑦为例。
1、⑦轴A柱:Nmax=4239, Mmax=193KN.m,Vmax=75KN.m
柱的截面尺寸为:600×600mm;
按照轴力P和R粗估桩数n1为:
n1=P/R=4239/1015.09=4.18,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=4.6≈5根
由于n1>3,应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=5根,桩的布置按梅花式排列,桩距Sa=(3~4)d=(3~4)×0.45=1.35~1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m
2、⑦轴D柱:Nmax=4159, Mmax=324KN.m,Vmax=79KN.m
柱的截面尺寸为:600×600mm;
按照轴力P和R粗估桩数n1为:
n1=P/R=4159/1015.09=4.10,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=4.51≈5根
由于n1>3,应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=5根,桩的布置按梅花式排列,桩距Sa=(3~4)d=(3~4)×0.45=1.35~1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m。
五桩承台布置图如下:
3、⑦轴B、C柱(因为柱距近,故设置复合桩基):Nmax=8782KN, Mmax=593KN.m,Vmax=165KN.m
⑴柱的截面尺寸为:600×900mm;
按照轴力P和R粗估桩数n1为:
n1=P/R=8782/1015.09=8。7,由于没有考虑弯矩M,基础及承台上土重,以及承台底土分担荷载作用桩数,n=1.1n1=9.57≈10根
由于n1>3,应按考虑群桩效应和承台效应确定单桩竖向承载力设计值R
先取桩数n=10根,桩的布置排列见图5,桩距Sa=(3~4)d=(3~4)×0.45=1.35~1.8m,取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.45 m。承台布置如下图:
五:复合桩基荷载验算
根据上面承台布置,按下式计算复合桩基。
1、5桩承台
1).A柱
由及,查表8.16:
; 查表8.17:
得:
查表:预制桩
(1) 按中心荷载计算
(2) 按偏心荷载计算
满足要求。
2).D柱
单桩承载力与A柱相同,但外荷载小于A柱,且承台设计与A柱相同,因此,D柱单桩受力验算也符合要求。
2、联合承台
由及,查表8.16:
; 查表8.17:
得:
查表8.9:预制桩
桩基验算:
(3) 按中心荷载计算
(4) 按偏心荷载计算
满足要求。
六、桩身设计
混凝土为C30,轴心抗压强度设计值= 14.3MPa,抗拉强度设计值为=1.43MPa,主筋采用:4Φ16,强度设计值:=310Mpa。其余按结构图集《预制钢筋混凝土方桩》要求。
七:承台设计
承台设计选C30混凝土,轴心抗压强度设计值为=14.3MPa,轴心抗拉强度设计值为
=1.43MPa。
1、五柱承台
A柱:
(1) 柱对承台得冲切
满足要求。
(2) 角柱对承台的冲切
满足要求。
D柱:和A柱受力近似,故可以不验算承台抗冲切。
2、联合承台
(1)单独考虑每个柱对承台得冲切
B柱
满足要求。
C柱
满足要求。
(2)考虑B、C柱共同作用对承台的冲切作用
满足要求。
(3) 角柱对承台得冲切作用
冲切力
柱1:
满足要求
柱2:
满足要求
八、沉降计算
1、五桩承台
A柱:
由于弯矩较小,故可按轴心受压计算。
等效作用面位于桩端平面,等效作用面积为桩承台投影面积,等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。
(1)基底接触压力:
(2)基底附加应力 :
(3)确定地基手压层深度:
故分两层,第一层:4.3m
第二层:1.715m
(4) 计算基础中心下地基中的附加应力:
(5) 计算压缩模量:
(6) 软土地区且桩端无良好持力层时,当桩长l≤25m时,ψ取1.7;
查附表H:
桩基等效沉降系数
(7) 计算A桩基沉降量:
D:柱
由于弯矩较小,故可按轴心受压计算。
等效作用面位于桩端平面,等效作用面积为桩承台投影面积,等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。
(1)基底接触压力:
(2)基底附加应力 :
(3)确定地基手压层深度:
故分两层,第一层:4.3m
第二层:1.715m
(4) 计算基础中心下地基中的附加应力:
(5) 计算压缩模量:
(6) 软土地区且桩端无良好持力层时,当桩长l≤25m时,ψ取1.7;
查附表H:
桩基等效沉降系数
(7) 计算A桩基沉降量:
2、联合承台
B、C桩基可认为是承受沿7轴线方向的偏心。等效作用面位于桩端平面,等效作用面积为桩承台投影面积,等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。
(1) 求基底接触压力:
(2) 求基底附加压力
求出最大附加压力处的沉降和最小附加压力处的沉降,便可求出沉降差(略)
(3)确定地基手压层深度:
故分两层,第一层:4.3m
第二层:1.715m
(4)计算联合承台中心沉降:
软土地区且桩端无良好持力层时,当桩长l≤25m时,ψ取1.7;
查附表:
桩基等效沉降系数
3、计算沉降差
(1)A、BC桩基沉降差:
(2)BC、D桩基沉降计算:
满足要求。
九、施工图
参考文献:1.《预制钢筋混凝土方桩图集》(97G361)
2. 建筑桩基础技术规范》(JGJ94-94)
3.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)