1、  设计任务

某建筑物双向板式片筏基础，上部传来的总轴力为（学号：41212057），基础埋置深度1.8m，修正地基承载力特征值，混凝土强度等级为C20，钢筋Ⅰ、Ⅱ钢筋，设计此基础，基础布置图如图1所示。

柱荷载如下表所示。 

表1柱荷载表

2、  筏形基础计算简图

2.1、确定基础平面尺寸

（1）确定基础宽度

基础面积：            

基础宽度：b=A/L=1230/50.2=24.5m,取b=3×7.2+4=25.6m，A=1285。

（2）确定底板厚度

筏基底板厚度与最大双向板格短边净跨之比不应小于1/14，且不小于400mm，

则                

钢筋合力点至近边的距离

 

则

确定基础底板厚度h=500mm，并设100mm厚C15素混凝土垫层。

（3）确定地基梁截面尺寸

初估地基梁截面尺寸。基础梁高按照跨度1/8~1/5估算，梁宽按照梁高1/2估算，最终确定截面尺寸：h=1300mm，b=600mm。

2.2、确定计算简图

根据筏基梁的荷载，双向板支撑条件确定计算简图如下：

3、  地基承载力验算

（1）       筏形基础自重

（2）       确定合力作用点

则

同理可得

 

则  

     

    

    

（3）   验算地基承载力

基底反力平均值：

因此地基承载力符合要求。

基底平均净反力设计值：

4、 筏形基础承载力验算

4.1、抗冲切承载力验算

梁板式筏形基础的底板厚度为500mm，单排布筋，板底有100mm素混凝土垫层，因此取钢筋合力点至近边的距离，则，混凝土为C20，则：

底板受冲切承载力：

因此，筏板底板抗冲切承载力满足要求。

4.2、抗剪承载力验算

按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），底板斜截面受剪承载力应符合下式要求：

，，由于，。

则阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值：

综上所述，筏板底板厚度满足斜截面抗剪承载力要求。

4.3、局部受压承载力验算

根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011，梁板式筏基的基础梁除满足正截面受弯承载力外，尚应按现行《混凝土结构设计规范》有关规定验算底层柱下基础梁顶截面的局部受压承载力。

根据《混凝土结构设计规范》，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求：

只需验算竖向轴力最大值即可，柱下最大荷载为2640KN，即。

C20混凝土，

故筏基柱下受压承载力满足要求。

5、 基础底板内力计算

由《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），四边支承的混凝土板应按下列原则进行计算：

①、当长边与短边的长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；

②、当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，按照双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。

③、当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。

由于7200/6600=1.09<2.0，所以按照双向板计算。

具体计算过程如下：

①  、区格的板B1边界条件如图所示：

查双向板系数表可得：

跨中弯矩：

②  、区格的板B2边界条件如图所示：

查双向板系数表可得：

跨中弯矩：

③  、区格的板B3边界条件如图所示：

查双向板系数表可得：

跨中弯矩：

④  、区格的板B4边界条件如图所示：

查双向板系数表可得：

跨中弯矩：

支座弯矩计算如下：

B1板：

B2板：

B3板：

B4板：

由于支座弯矩大于跨中弯矩，应该对支座弯矩进行调幅，使支座弯矩下降20%，取弯矩调幅系数，进行计算：

对于B1板：

对于B2板：

对于B3板：

对于B4板：

6、 基础梁内力计算

用倒梁法计算梁的内力，即假定上部结构是绝对刚性的，各柱没有沉降差异，把柱脚视为条形基础的铰支座，将基础梁按照倒置的连续普通梁计算。

①  、作用于横梁JL1上的荷载，是悬臂梁的均布地基净反力和边孔梯形荷载地基净反力之和。按均布荷载三跨连续梁进行计算。计算简图如下：

悬臂板荷载：

梯形荷载最大值：

因此，梯形均布荷载的等量荷载为：

三跨连续梁受均布荷载：

支座弯矩：

跨中最大弯矩由两部分组成，分别为均布荷载和梯形荷载，计算如下：

对均布荷载：

对梯形荷载：

支座剪力：剪力由三部分荷载产生：均布荷载，梯形荷载和支座弯矩。计算如下：

剪力和弯矩如图所示：

②  、作用于JL2上的荷载，为两孔梯形荷载和地基净反力之和，按均布荷载三跨连续梁进行计算，计算简图如下：

梯形荷载：

均布当量荷载：

支座弯矩：

跨中最大弯矩：

支座剪力。支座剪力由两部分荷载产生，梯形荷载q和支座弯矩，计算如下：

剪力和弯矩如图所示：

③  、作用于横梁JL3上的荷载，是悬臂梁的均布地基净反力和三角形荷载地基净反力之和。按均布荷载七跨连续梁进行计算。计算简图如下：

边缘悬臂板传来的均布荷载：

三角形分布荷载，最大值为：

转化为均布的当量荷载为：

因此，均布荷载：

支座弯矩：

利用5跨连续梁系数表，支座弯矩为：

 

跨中最大弯矩：

边跨：

第二跨：

中间跨：

支座剪力：

剪力和弯矩图如下图所示：

④  、作用于横梁JL4上的荷载，是三角形荷载和地基净反力之和。按均布荷载七跨连续梁进行计算。计算简图如下：

三角形荷载值：

转化为均布的当量荷载p:

支座弯矩：

利用5跨连续梁系数表，转化为7跨连续梁进行计算，支座弯矩为：

 

跨中最大弯矩计算如下：

边跨：

第二跨：

中间跨：

支座剪力计算如下：

剪力弯矩如图所示：

7、 筏板基础配筋计算

7.1、筏板配筋计算

梁板式筏基的底板配筋除了满足计算要求以外，纵横方向的底部钢筋尚应有贯通全跨，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，且其配筋率不应小于0.125%。配筋时取每块筏板的跨中弯矩和最大支座弯矩进行配筋计算。

取横向1m即b=1000mm，截面有效高度为：

筏板采用C20混凝土：，，

受力筋采用HRB335钢筋：，

满足构造要求的最小配筋面积：

对于周边与梁整体链接的双向板格，由于在两个方向收到支撑构件的变形约束，整块板内存在穹顶作用，使板内的弯矩大大减小。鉴于这一有利因素，对于四边与梁整体连接的板，规范允许其弯矩设计值进行折减：

1） 中间跨的跨中截面及中间支座截面，减小20%。

2） 边跨的跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面，减小20%。

3） 板的角区格不折减。

按照下列公式计算：

截面抵抗弯矩系数：

相对受压区高度：

钢筋总截面积：

因此，板的配筋情况见下表：

双向板配筋情况

7.2、基梁配筋计算

本设计中横向基梁尺寸为600×1300mm，基梁应满足以下构造要求：

①  .GB50010-2010中9.2.13规定：梁的腹板高度大于450时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋。每侧纵向构造钢筋的间距不宜大于200mm，截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%，但当梁宽较大时可以适当放松。

对基梁而言，取35mm保护层，因此基础梁的腹板高度：

每侧需配钢筋面积：

选择6B10，实际配筋截面积471。

②  .GB50010-2010中9.2.1规定，基梁上部钢筋间距不应小于35mm，和1.5倍钢筋最大直径；基梁下部钢筋间距不应小于25mm和钢筋最大直径。

③  .GB50010-2010中9.2.9规定，梁高大于800mm时，箍筋间距不应大于300mm，梁宽大于350mm小于800mm时，宜选用四肢箍，且箍筋直径不宜小于8mm。

④  .GB50010-2010中8.5.1中规定梁受拉钢筋配筋率不应小于，且不小于0.2%。

⑤  .GB50007-2011中8.4.15规定，按基底反力直线分布计算的梁板式筏基，其基础梁的内力可按连续梁分析，边跨跨中弯矩以及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数。梁板式筏基的底板和基础梁的配筋除满足计算要求外，纵横方向的底部钢筋尚应有不小于的贯通全跨，顶部钢筋按计算配筋全部连通，底板上下贯通钢筋的配筋率不应小于0.15%。

基础梁采用C20混凝土：，，

受力钢筋采用HRB335钢筋：，

受力筋最小钢筋面积：

 

混凝土构件的安全等级定为二级。

需用公式：

截面抵抗弯矩系数：

相对受压高度：

钢筋总截面积：

表 JL1配筋计算

表 JL2配筋计算

表 JL3配筋计算

表 JL4配筋计算

 

第二篇：基础工程课程设计(修订版)

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。