基础工程课程设计 - 范文118

基础工程课程设计

校徽基本组合规范2

基础工程课程设计

专业：土木工程

班级：土木 094班

姓名：梁权

学号：09403100416

目录

一：工程概要…………………………………………………………...4

1.1工程名称……………………………………………………….4

1.2工程目的……………………………………………………….4

1.3工程要求……………………………………………………….4

1.4设计资料……………………………………………………….4

1.5工程设计依据………………………………………………….5

1.6工程任务要求………………………………………………….5

1.7工程上交成果………………………………………………….6

二：工程设计内容……………………………………………………..6

2.1桩长的计算……………………………………………………6

A每根桩的桩顶轴向荷载……………………………………7

B局部冲刷线以上桩的自重每延米…………………………7

C局部冲刷线以下桩重等于桩身自重与置换土重每延米的差值……………………………………………………………...7

2.2 单桩的桩身截面配筋计算和强度验算………………………9

2.2—1 桩内力计算……………………………………………9

A．桩的计算宽度………………………………………9

B．桩的变形系数……………………………………....9

C：桩顶刚度系数………………………………………10

D：计算承台底面原点…………………………………10

E：计算作用在每根桩顶上作用力…………………….11

F：计算局部冲刷线础桩身的Po Qo 和Mo……..11

2.2—2局部冲刷线以下深度z处桩截面的弯矩M_z及桩身最大弯矩M_max计算…………………………………………12

2.2—3纵向钢筋面积试算及布置…………………………….14

A纵向钢筋面积……………………………………….14

B纵向钢筋布置………………………………...……..14

2.2—4桩身材料截面强度验算……………………………….15

A计算偏心矩增大系数n……………………………..16

B计算截面实际偏心距……………………………….16

C求轴向偏心距e…………………………………..…..17

D截面承载力复核…………………………………….17

2.3单桩水平位移验算…………………………………………….18

2.4群桩基础承载力和沉降验算………………………………….18

2.4—1群桩基础承载力……………………………………….18

2.4—2群桩的沉降验算……………………………………….19

2.5承台计算。（配筋和局部受压验算）…………………………20

2.5—1混凝土局部承压提高系数 ……………………………20

2,5—2配置了间接钢筋的混凝土局部承载提高系数………..21

2.5—3局部承载区计算………………………………………..21

2.5—4承台的冲剪承载力验算………………………………..22

三：参考文献…………………………………………………………..23

一：工程概要

1.1工程名称：“m”法弹性多排桩基础设计

1.2工程目的：通过“m”法弹性多排桩基础设计，能进一步了解桩基础的设计方法与步骤，能拟定设计方案，能进行基桩和承台以及群桩基础的强度、稳定性、变形验算。

1.3工程要求：在一周时间内，完成《任务书》中的全部内容，构造合理，计算思路正确，计算结果准确。计算书必须采用手写，电脑打印视为不合格。

1.4设计资料：

1.地质及水文资料

假设河床土层均匀，为密实粗砂，，，极限摩阻力。地面（河床高程69.54m；一般冲刷线高程63.54m；局部冲刷线高程60.85m；承台高程67.54m；常水位高程69.80m。

2、荷载

上部为等跨40m的钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混凝土桥墩承台地面中心纵桥向的荷载为：

（制动力及风力）

（竖直反力偏心距、制动力、风力等引起的弯矩）

恒载及两孔活载时：

3、承台用20号砼，尺寸为：。

4、桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩径拟采用直径d=1.0m，以冲抓锥施工。桩位布置如图所示。

1.5工程设计依据：

(1)《基础工程》教材

(2)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024－85）

(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)

1.6工程任务要求：

1. 采用低承台摩擦桩

2. 单桩桩身截面配筋计算

3. 单桩桩身截面强度验算

4. 单桩水平位移验算

5. 群桩基础承载力和沉降验算

6. 承台计算（配筋、局部受压验算、冲剪验算、抗弯及抗剪强度验算等）

1.7工程上交成果：

1、每人均完成以上任务，并交计算书一份，布置图一张（）（桩的立面布置图、承台钢筋构造图、基桩钢筋构造图）

2、成果提供：设计任务书（打印）+施工图预算书（手写）+布置图一张，并装订一起，按课程设计成果提交要求提交。

二：工程设计内容

2.1桩长的计算

桩群布置初步计算采用6根灌注桩，其排列可见下图（一），为对称竖直两排桩基础。

由于地基土层单一，用《公路桥涵地基与基础设计规范》确定单桩轴向受压承载力容许值经验公式初步反算桩长，该装埋入局部冲刷线以下深度为h，一般冲刷线以下深度为h₃，则：

A每根桩的桩顶轴向荷载为p_i:

B局部冲刷线以上桩的自重每延米为q：

C局部冲刷线以下桩重等于桩身自重与置换土重每延米的差值q′：

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》，地基进行竖向承载力验算是，传到基地的作用效应按照正常使用极限状态的短期组合采用，且可变作用的频遇值系数均取1.0，桩底所承受的竖向荷载最大，则：

桩的入土深度不足10m，取10.31m作为桩长来计算，那么桩底的高程为50.54m，总的桩长为17米。

用上面的计算可知：h=10.31m时，[Ra] > Nh ；桩的轴向受压的承载力符合要求。

图一

2.2 单桩的桩身截面配筋计算和强度验算

2.2—1 桩内力计算

A．桩的计算宽度b₁：

B．桩的变形系数：

桩在局部冲刷线以下深度为h=10.31，其计算长度则为：，故按弹性桩计算。

C：桩顶刚度系数值计算。

D：计算承台底面原点0处

E：计算作用在每根桩顶上作用力 P_ii |Qi 和Mi 。

F：计算局部冲刷线础桩身的Po Qo 和Mo。

2.2—2局部冲刷线以下深度z处桩截面的弯矩M_z及桩身最大弯矩M_max计算。

2.2—3纵向钢筋面积试算及布置

A纵向钢筋面积

B纵向钢筋布置

图二

2.2—4桩身材料截面强度验算

由上可知，最大弯矩在局部冲刷线以下Z=1.1679m处，该处M_j=275,.44KN。m。计算轴向力N_J时，根据《公路桥梁设计通用规范》，恒载分项系数取1.2.，汽车荷载分项系数取1.4，人群荷载分项系数取1.4，人群荷载组合系数取0.8，则：

注：0.5uji为局部冲刷线以下1.18m范围内的桩侧摩阻力。

A计算偏心矩增大系数n：

B计算截面实际偏心距：

C根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》求轴向偏心距e：

D截面承载力复核：

满足要求

根据弯矩分布图可知，钢筋在z=6m处承受的弯矩基本为0，所以我们可以再此处截面切除一半的钢筋。

2.3单桩水平位移验算

2.4群桩基础承载力和沉降验算。

因为该摩擦型群桩间中心距中心距小于6倍桩径，所以需要进行群桩承载力和沉降验算。

2.4—1群桩基础承载力：

2.4—2群桩的沉降验算：

2.5承台计算。（配筋和局部受压验算）

图三

图四

2.5—1混凝土局部承压提高系数：

2,5—2配置了间接钢筋的混凝土局部承载提高系数：

2.5—3局部承载区计算：

2.5—4承台的冲剪承载力验算。

A 边桩

B边桩

三：参考文献

(1)《基础工程》教材

(2)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024－85）

( 3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)

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）

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