基础工程课程设计(附施工图)

一、设计资料1.场地工程地质资料：见图1和表1图表1场地土层分布表1各层土的物理性质及力学指标2.柱端传至承台顶面处的荷载（设计值）为：轴力F=6000+50×13=6650（kN），弯矩M=600+50×13=1250（kN·m），剪力V=200-50×13=450（kN）（其中，M、V沿柱截面长边方向作用。3.柱底面标高：－0.5m4.柱截面：600×540mm25.桩基安全等级：二级6.序号：13二、设计步骤1.持力层选择因桩基荷载较大，选择坚硬的粘土层作为持力层。2.桩型选择选用400mm×400mm预制桩（静压沉桩），施工方便，质量易得到保证。承台顶标高为－0.50m，先初步确定承台厚度为1500mm，即承台埋深为－2.00m。承台分两阶。初步确定桩全长11.00m，打入坚硬土层2.0m，桩的有效长度为10.9m。桩身先按构造配筋，主筋为土层名称含水量w(%)重度γ(kN/m3)比重ds液限wL(%)塑限wP(%)内聚力c(kPa)内摩擦角φ（度）压缩模量ES1-2(MPa)承载力fak(kPa)杂填土16.0灰色淤泥质土38.218.52.7338.218.41053.5460灰黄色粘性土6.719.62.7132.717.718207.0220黑色淤泥质土30.118.92.7342.018.912144.651001HRB335级，箍筋：中段为200@8，两端为50@8，其他部分为100@8，预制桩混凝土强度等级为C30，桩顶布置3层钢筋网片。3.选确定单桩承载力由于1016650/450，故无需计算水平承载力。按经验参数法确定单桩承载力，灰色淤泥质土层qsik=25kPa；灰色粘性土层qsik=1000kPa，qpk=5000kPa。单桩竖向极限承载力标准值：kNAqlquQQQppkisikpkskuk14764.05000)21009.825(445.02单桩竖向极限承载力特征值：kNRa7382/1210。4.初步确定桩数因桩基承受弯矩和剪力作用，属偏心受压状态，不考虑承台效应，暂按akkRGFn估算桩数，取系数1.1。需考虑承台及承台上填土重，设承台平面尺寸为240004000mm填土及承台的平均重度取20kN/m3。承台及承台上填土重为：Gk=4×4×2.0×20=640kN92.860564049261.1akkRGFn，取9n根。5.桩平面布置由于采用挤土桩，其间距不宜过密，桩的最小中心间距不小于3.5d，先暂按已假设的承台尺寸布置3排，每排3根桩，即桩的纵向中心间距为1500mm，横向中心间距为1500mm，桩外缘承台挑出部分纵向为300mm，横向为300mm。以上假设均符合构造要求。6.桩顶作用效应验算先将承台先将承台顶面荷载换算成作用于承台底面的荷载，由于承台厚度h=1500mm及桩顶需嵌入承台0.10m，故承台有效厚度h0=1400mm。承台底面总弯矩mkNhHMMkkyk4275.13339261按偏心竖向力作用下的公式计算各桩竖向力：kNxxMnGFNiiykkkk4.6475.165.142794744926221kNxxMnGFNiiykkkk6.5525.165.142794744926221kNnGFNkkk600947449263各桩顶竖向力：最大值kNNk4.6471，最小值kNNk6.5522。27.桩基承载力验算（1）单桩承载力验算平均竖向力：kNRkNGFNakkk738600947449269最大竖向力：7382.12.14.6471akRkNN竖向承载力满足要求。（2）桩尖持力层的承载力验算3/4.99.101.10106.1925.189.8mkNGfkPabaqlbaGGFpccsiaiccf6.149445.422)44(24.99.104435.16406650)(2kPaWMppyy6.18544435.14276.1492maxkPadbffmdbaka4.4404.129.106.17.06.193.0220)5.0()3(因kPafkPapa4.4406.149，5.5282.16.185maxafkPap，故桩尖承载力满足要求。（3）软弱下卧层承载力验算50.165.4/7/21ssEE，5.032.3/6.9/0bt，（其中mmba34003002400000），查表得75.14kPatbtaqlbaGFsiaikkz3.15)75.14tan6.924.3(5.4228.62/34744926)tan2)(tan2()(2/320000kPazdffmdakaz2.333)5.05.22(6.100.1100)5.0(因kPafkPazazmz2.3336.2325.206.103.15，故软弱下卧层承载力满足要求。（4）桩基沉降验算基底附加应力kPabaqlbaGFpsiaikk304.34.35.422)4.34.3(24744926)(200000取桩尖以下8m为计算深度，由矩形长宽比、深宽比查表得018.0c则：kPapcz2.230018.04403kPalmc4.233106.115.81.85.185.1163.1由于kPakPazc3.27.462.0，所以计算深度8m满足要求。z/lb/zbz11iiiizzsiEisis01.00107.021.01.250.84921.69481.69847.07.87.841.02.500.61642.46560.76727.03.511.361.03.750.46792.80740.34187.01.612.981.05.000.37402.9920.18467.00.813.7计算沉降范围内的压缩模量当量值：0.71846.03418.07672.06984.17992.2/siiisEAAE，查表知2.1。e可按下列公式简化计算：210)1(1CnCnCbbe其中3bn（bn为短边布桩数）根据群桩距径比sa/d=3.5长径比l/d=27.25及基础长宽比ccBL/=1查表得C0=0.059，C1=1.488，C2=7.399。可得253.0e。最终沉降量smmsse2.47.13253.02.1，桩基沉降量满足要求。，桩基沉降量满足要求。8.桩基承载力（1）求基桩竖向反力设计值（净反力）kNxxMnFNiiy89575.0675.070196650221kNxxMnFNiiy58375.0675.070196650221kNnFN739966503最大净反力kNN8951，最小净反力kNN5832，平均净反力kNN739。（2）承台验算○1柱对承台冲切验算4冲切力：kNNFFil5911966506650，拄边至桩边水平距离为：mmax100010040015000mmay10307040015000冲跨比：714.01400/1000/000haxx736.01400/1030/000hayy冲切系数：919.02.0714.084.00x897.02.0736.084.00y，截面高度1500h，截面高度影响系数942.0hp混凝土强度C30，ft=1.43N/mm2。kNFkNhfahablthpxcyycx591110855140043.1942.0)]16.0(897.0)03.154.0(919.0[2)]()([200000满足要求。○2变阶处抗冲切验算冲切力：kNNFFil5911966506650变阶处至桩边水平距离为：mmaayx30011冲跨比：429.0700/300/01111haxyx冲切系数：335.12.0429.084.011yx截面高度800h，截面高度影响系数0.1hpkNFkNhfahablthpxcyycx59111229470043.10.1]2)3.02(335.1[2)]()([201111满足要求。5○3角桩冲切验算角桩冲切力kNNl667mmax3251mmay2251mmh7001冲跨比：667.0600/400/111haxx5.0600/300/111hayy冲切系数：646.02.0667.056.01x8.02.05.056.01y截面高度800h，截面高度影响系数0.1hp，mmC6751，mmC7751kNNkNhfaCaClthpxyyx667178670043.10.1)]2/4.0625.0(8.0)2/3.0775.0(646.0[)]2/()2/([0111121满足要求。○4承台抗剪验算如图所示，分别验算1-1，2-2，3-3,4-4截面。应满足下式：00hbfVths4/10)800(hhs，175.1对变阶处：截面有效高度mmh7000，截面宽mbx21，mby211-1截面：429.0700300，225.11429.075.1，1hs6kNhbfkNVths53897.041430346.112685895300满足要求。3-3截面验算同1-1截面，同样满足要求对柱截面：截面有效高度mmh14000，截面宽8.25.17.027.0400yxbb。2-2截面：643.01400900，065.11643.075.1，869.0hskNhbfkNVths53897.041430346.108692685895300满足要求。4-4截面：664.01400930，052.11664.075.1，869.0hskNhbfkNVths55895.185.21430052.1869.0221773958389500，满足要求。综上，承台抗冲切、抗剪承载力均满足要求。（3）承台受弯及配筋计算对柱边截面：对柱边截面：X方向：mmx5002003001，mmx5002003002mkNxNMiiy22175.058335.08393Y方向：mmy5002003001，mkNyNMiix22171)739583895(选用HRB400级钢筋，2/360mmNfy，承台侧面保护层厚度35mm。平行于长边配筋，弯矩较大，钢筋放于底层，h0=1400mm260488836014009.01022179.0mmfhMAyysy选用2018，则25089mmAsy，间距满足构造要求。平行于短边配筋，钢筋放于底层，h0=(1400-25)mm20min2608400%15.04976360)251400(9.01022179.0mmbhmmfhMAyysy选用2018，则25089mmAsy，间距满足构造要求。（4）单桩结构设计7预制桩采用C30混凝土，HRB335级纵筋。初步确定纵筋配筋率为0.8%，则22720300%8.0mmAs，选用4，则2804mm