桩基础课程设计作业

《基础工程》课程设计任务书（适用勘查13级）土木工程学院岩土教研室2015年12月25日21.课程设计目的和要求（1）《基础工程》课程设计是学生在学习《土力学》、《钢筋混凝土》和《基础工程》的基础上，综合应用所学的理论知识完成基础工程的设计任务。其目的是培养学生综合应用基础理论和专业知识的能力，同时培养学生独立分析和解决基础工程设计问题的能力。（2）通过课程设计，要求学生对基础工程设计内容和过程有较全面的了解和掌握，进一步掌握地基承载力验算、沉降验算、稳定性验算、基础强度验算等内容。熟悉基础工程的设计规范、规程、手册和工具书。（3）在教师指导下，独立完成课程设计任务书规定的全部内容。设计计算书要求计算正确、文理通顺、有必要的插图，施工图布置合理、表达清晰，符合制图规范要求。2.课程设计资料（1）工程概况某高层学生公寓，建筑标准层平面如图1所示。上部结构为钢筋混凝土框架结构底层柱子截面600×600mm（砼强度等级C45），抗震设防烈度为7度，抗震等级为3级。±0.00相当于罗零高程+7.50m，室内外高差为300mm。柱底荷载见任务书附件。3302928272625242322211098151413121176201918171654321570018005700390039003900390057003900390039003900BA1/AC10651图1建筑标准层平面示意图图1建筑标准层平面示意图（2）岩土工程勘察资料场地上部为人工回填的①杂填土（Qml）、冲洪积的粉质粘土（Q4al+pl），淤积的淤泥和淤泥质土（Q4al+m），下伏基岩为燕山晚期花岗岩（γπ53）、花岗斑岩及其风化层，除拟建场地外围存在地下管线外，勘察中未见、活动性断裂、滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降等不良地质现象，未见有对本工程不利的埋藏物，如河滨、洞穴、孤石等。根据野外钻探取芯肉眼鉴别，结合原位测试及室内土工试验成果分析，场地岩土层按其成因及力学强度不同可分为8层，现将各岩土层的特征自上而下分述如下：①杂填土：人工堆填（Qml），灰黑、土黄～灰褐等杂色，稍湿～饱和，松散～稍密状，上部主要由人工回填土，主要由粘性土，生活、建筑垃圾及碎石、碎砖构成，局部为原建筑地基，为条基或条石，该层全场地均有分布，均匀性较差，上部杂填土为前期拆迁堆填，下部堆填的粘土、瓦、砾等堆积年代大于10年。该层全场均有分布，该层分布厚度约2.60～3.80m，平均厚度3.01m。②淤泥：冲、淤积成因(Q4cal+m)，灰黑色，很湿～饱和，流塑状，稍具臭味，含有少量机质及腐植质，粘性较强，切面光滑，有光泽，干强度、4韧性中等，无摇震反应，局部夹少量呈透镜状及薄片状的粉细砂，含量约10%左右。该层局部相变为淤泥质土。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚12.00～17.60m，平均厚度为13.30m。③粉质粘土：冲洪积成因(Q4cal+pl)，灰黄色、灰色，饱和，可塑，局部呈硬塑。含有铁锰质氧化物，以粉质粘性土为主，局部含较多的粉细砂。粘性较强，切面光滑，干强度、韧性高，无摇震反应。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚8.30～11.90m，平均厚度为10.05m。④淤泥质土：冲、淤积成因(Q4cal+m)，灰黑色，饱和，流塑～软塑，含腐植质，稍有臭味，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，切面光滑，局部含薄层（片）粉细砂。该层场地均有分布，厚度变化大，层厚2.90～8.20m，平均厚度为5.45m。⑤粉质粘土：冲积成因(Q4cal+pl)，浅红色、深黄色、灰色，很湿～饱和，可塑，局部呈硬塑。含有铁锰质氧化物，以粉质粘性土为主，局部含较多的砂粒。粘性较强，切面较光滑，干强度、韧性高，无摇震反应。该层仅在场地中均有分布，厚度为4.00～10.00m，平均厚度6.32m。⑥砂土状强风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ53(2)），灰黄色、褐黄、灰白色，风化强烈，岩芯呈砂土状。岩芯采取率为71%，为散体状～碎裂状结构，岩体完整程度为极破碎～破碎，岩石坚硬程度等级为极软岩～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层场地中均有分布，厚度为3.40～10.50m，平均厚度6.96m。⑦碎块状强风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ53(2)），灰黄色、褐黄、灰白色，上部风化强烈，岩芯呈砂土状，下部风化较弱，岩芯多呈碎块状。5岩芯采取率为67%，为散体状～碎裂状结构，岩体完整程度为极破碎～破碎，岩石坚硬程度等级为极软岩～软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层场地中均有分布，厚度为1.70～9.70m，平均厚度5.60m。⑧中风化花岗岩：燕山晚期侵入岩（γ53(2)），浅砖红色、灰白色，中等风化，块状构造，含石英、长石、云母等矿物，钻进较困难，节理、裂隙少量发育，多呈闭合高倾角，岩芯多呈长柱状，少数短柱状。岩芯采取率为85-95%，RQD=50-75%，为块状结构，岩体完整程度为较完整，岩石坚硬程度等级为较硬岩～坚硬岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层场地均有分布，普遍揭示，揭示层厚4.60～9.60m，平均揭示厚度为7.12m，均未揭穿。各岩土层分布情况详见《工程地质剖面图》。（3）场地特征状况①场地水文地质情况场地上部土层②淤泥、③粉质粘土、④淤泥质土及⑤粉质粘土的透水性差，且局部厚度较大，隔水性能较好，可视为相对隔水层，上层滞水与下部弱承压水的联系差。根据勘察施工期间钻孔内水位观测及各岩土层性状分析，本次勘察期间测得场地地下水混合稳定水位埋深为0.90～1.20m，标高为5.34～5.49m，受季节性变化影响本场地常年水位变幅约为2.00m。近期内年最高水位约为7.00米（罗零标高）。地下水在干湿交替环境与长期浸水环境下对混凝土结构均具微腐蚀性，地下水在干湿交替环境对钢筋混凝土结构中的钢筋均具弱腐蚀性，在长期浸水环境下对混凝土结构均具微腐蚀性。场地内地基土对混凝土结构6具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。对建筑材料腐蚀的防护应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046）及《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第3.5条桩基结构的耐久性要求。②场地抗震评价根据《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》福建省区划一览表，拟建场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第二组，拟建物均为抗震设防类别为标准设防类（丙类），设计地震作用和抗震措施均应符合7度标准的要求。本建筑场地的场地土类型为软弱场地土，ZK1、ZK12号孔地段的建筑场地类别均为Ⅲ类，其特征周期为0.55s。场地埋深20m范围内不存在饱和的砂类土或粉土，可不考虑砂土液化问题。场地埋深20m范围内存在一定厚度的软土层(②淤泥和⑥淤泥质土)，本区抗震设防烈度属7度区，根据波速实测结果其剪切波速值＞90m/s,根据省标《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）判断，可不考虑软土震陷影响。③场地稳定性与适宜性评价拟建场地内杂填土中存在碎块石、条石、旧基础地梁外，场地内未发现河沟、洞穴等埋藏物，未见活动断裂，无滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降等不良地质现象，场地内存在厚层饱和软土，按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)第4.1.1条规定，判定本场地属抗震不利地段，采用桩基础后，可消除不良影响,适宜拟建物的建设。根据场地工程地质条件，拟建的住宅楼基础形式建议采用桩基础方案。7桩型可采用预应力管桩、方桩或冲钻孔灌注桩长桩方案。地基土层物理-力学性质指标见表1。表1各岩土层设计计算参数表土层编号及名称天然密度ρog/cm3压缩模量Es承载力特征值fak(kPa)预制桩极限承载力标准值冲钻孔灌注桩极限承载力标准值Es100-200(MPa)Es200-400(MPa)qsik(kPa)qpk(kPa)qsik(kPa)qpk(kPa)①杂填土1.70*/4.0*6025/20/②淤泥1.581.59#2.88#5011/10/③粉质粘土1.916.61#9.27#15040120035/④淤泥质土1.641.65#3.19#8018/14/⑤粉质粘土2.026.65#11.17#18050120040/⑥砂土状强风2.022*30*400140800010028008化花岗岩*⑦碎块状强风化花岗岩2.1*30*40*550180/1303200⑧中风化花岗岩/1500//20080003.设计依据及参考文献(1)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011(2)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(3)《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(4)《建筑桩基技术设计规范》（JGJ94-2008）(5)《基础工程》莫海鸿2008年建筑工业出版社(6)《基础工程》闫富有2009年中国电力出版社4.设计内容(1)根据任务分配，查阅相关资料。(2)桩型、桩长和截面尺寸的选择(3)确定单桩承载力特征值(4)确定桩数及其平面布置(5)桩身结构设计(6)基桩承载力验算(7)沉降计算(8)承台计算9(9)绘制施工图。5.设计成果提交要求(1)课程设计需要同时提交电子版和纸质版。上交时间：2016年1月15日（周五）中午12点之前。(2)电子版包括：计算书电子版（word）、施工图电子版（AutoCAD）发送至邮箱[e-mail]。邮件名称为“基础工程课程设计-某某”，word,CAD都用自己名字命名。(3)课程设计的纸质材料装在土木学院统一的档案袋，由班长到思源楼四楼找陈志清老师领取该档案袋。每位同学一个档案袋，写上姓名、班级、学号，课程设计名称“基础工程课程设计”。指导老师写“方庆军，陈国周”。档案内包括：①任务书（教师提供电子版，学生打印一份放入档案袋，A4单面打印）。②指导书（教师提供电子版，学生打印一份放入档案袋，A4单面打印）。③计算书(A4单面打印)，④施工图(A3单面打印)。包括桩基础设计说明、桩基础平面布置图、桩身配筋图、承台配筋图。(4)计算书格式①封面：单独一页，统一格式。成绩评定表，在封面之后，单独一页，统一格式。②正文：从第3页开始。详细计算内容参考指导书和教材相关内容。包括：设计资料、详细的计算步骤、计算公式、表格、插图、参考规范等。10字体设置“四号宋体”，行距“单倍行距”。计算过程中至少保留小数点后二位。如果涉及到查表，可以酌情增加有效位数。计算书应有计算简图（插图），插图下面应该给出图名。6.成绩评定(1)成绩按百分制计取，详见成绩评定表。(2)鼓励在设计过程中深入钻研，扩宽知识面。(3)评审设计成果时，如有必要，对该生进行面试答辩。4.2.2设计过程（1）桩型、桩长和截面尺寸的选择①选择桩型根据地质条件、上部荷载和施工条件、本工程桩基选择高强PHC管桩，桩身混凝土强度C80，截面尺寸600×600mm。②确定桩的截面尺寸本工程采用PHC600-110AB-15型管桩，即该管桩直径为600mm，AB型，壁厚110mm，单节桩长为15m，桩身强度等级C80，抗裂弯矩标准值为224KN·m，桩身轴心受压承载力设计值为4255KN，理论质量440kg/m。③确定桩长本工程以第⑥成砂土状强风化花岗岩作为桩端持力层，桩端全断面进入持力层2.0d，桩端采用十字形钢桩尖。初选承台埋深1.5m，承台厚度0.8m，桩顶嵌入承台0.10m。ZK9持力层埋藏较浅，桩长L=35.8-6.51+4.5+1.2+0.1=35.09，ZK211NkRNkRaa2100214424288，取持力层埋藏较深，桩长=60.3-6.42+4.5+1.2+0.1≈39m。（2）确定单桩承载力特征值①单桩竖向承载力特征值根据经验参数法确定单桩竖向承载力标准值比较ZK1~ZK10，由于ZK10的软土较厚，且持力层埋藏较浅，故选用ZK10的柱状剖面图计算单桩竖向承载力特征值。单桩竖向承载力特征值安全系数K取2。,故桩的入土深度h=37.5+1.2≈38.7m②单桩水平承载力特征值单桩水平承载力特征值为：axaHXVEIR0375.0其中桩侧