基础工程课程设计2计算书

土木工程专业建筑结构工程方向《基础工程课程设计2》姓名班级学号指导教师小组成员完成日期成绩地基基础课程设计地基基础课程设计地基基础课程设计地基基础课程设计地基基础课程设计地基基础课程设计目录1.设计资料………………………………………………………12.选择桩端持力层、承台埋深…………………………………13.确定单桩极限承载力标准值…………………………………24.确定桩数和承台尺寸…………………………………………25.桩顶作用效用验算……………………………………………36．承台设计计算………………………………………………46.1承台抗弯承载力计算及配筋计算………………………………56.2承台抗冲切验算………………………………………………56.2.1柱的向下冲切验算………………………………………………56.2.2角桩的冲切验算…………………………………………………66.3承台抗剪验算…………………………………………………77.软弱下卧层承载力验算………………………………………78.桩基础沉降验算………………………………………………89.桩身结构设计计算……………………………………………109.1桩身受拉主筋计算……………………………………………109.2桩身强度验算…………………………………………………109.3桩的箍筋计算…………………………………………………1110.施工说明……………………………………………………1211.参考文献……………………………………………………1311.设计资料由上结构传至桩基的最大荷载设计值为：F=3800kN，M=320kN·m，V=450kN由上结构传至桩基的最大荷载标准值为：Fk=3800/1.35=2815kNMk=320/1.35=237kN·mVk=450/1.35=333kN表1场地地质条件土层号土层名称土层厚度(m)含水量(%)w重力密度(kN/m3)γ孔隙比e塑限𝑤P液限𝑤L液性指数IL压缩模量(kPa)Es粘聚力(kPa)C内摩擦角φ°qck(kPa)①人工填土0.818②黏土1.532190.86425.343.50.36352001213390③淤泥质黏土9.04917.51.3424.039.51.61328001611134④粉土6.032.818.90.8027.038.00.52711070318325⑤淤泥质黏土12.043.017.61.2026.038.61.34931001712168⑥风化砂砾石5.0注：地下水位离地表1.5m2.选择桩端持力层、承台埋深根据表1地质条件，以④号粉土层做为桩尖持力层，采用预制混凝土方桩，桩长L=12m，截面尺寸为400mm×400mm，桩尖进入④号粉土层为1.7m。桩身材料：混凝土，C30级，fc=14.3N/mm2；钢筋为HRB335II钢筋，fc14.3N/mm2fy=fy,=300N/mm2。承台用C20级混凝土，fc=9.6N/mm2；ft=1.10N/mm2，承台底面埋深d=1m。23.确定单桩极限承载力标准值根据地基基础规范经验公式Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp②号黏土，qs2k=70~86kPa，取qs2k=77kPa③号淤泥质黏土，qs3k=24~40kPa，取qs3k=34Pa④号粉土，qs4k=46~66kPa，取qs4k=52kPa④号粉土层，混凝土预制桩桩长12m，取pkq=1400~2100kPa，取pkq=1663kPaAp=0.4×0.4=0.16m2，u=0.4×4=1.6mQuk=u∑qsikli+qpkAp=[1.6×（77×1.3+34×9+52×1.7）]+1663×0.16=1057.28kN单桩竖向承载力特征值：Ra=Quk/K=1057.28/2=528.64kN4.确定桩数和承台尺寸先假设承台尺寸为2m×2m，厚度为1m，承台及其上水平平均重度为20kN/m3,则承台及其上土自重的标准值为：Gk=20×2×2×1=80kN根据公式n≥Fk+GkRa=2815+80528.64=5.48通常桩中心距S取3.5d至4.5d则S的取值范围为1.4m至1.8m，取S＝4d=1.6m终上所述可取6根桩，设承台的平面尺寸为4.0m×4.0m,如下图1所示。3图号1桩的布置及承台尺寸：5.桩顶作用效用验算单桩所受承载力验算（取承台及其上的土的平均重度3/20mkNg):按照设计的尺寸，计算:Gk=20×4.0×4.0×1=320kN单桩的平均竖向力按式:Nk=Fk+Gkn=2815+3206=522.5kNNk=522.5kNRa=528.64kN，故符合要求单桩偏心荷载下最大竖向力：Nkmax=Fk+Gkn+My×ximax∑xj2=522.5+(237+333×1)×1.64×1.62=611.56kN4地基基础课程设计Nkmax=611.56kN1.2Ra=634.37kN，故符合要求由于水平力Hk=Vkn=3336=55.5kN较小可不验算单桩水平承载力。6．承台设计计算对于承台进行进一步设计：取承台厚0.9m，下设厚度为100mm，强度等级为C10的混凝土垫层，保护层厚度为50mm，则承台的有效高度为h0=0.85m；承台用C20级混凝土，fc=9.6N/mm2；ft=1.10N/mm2，钢筋为HRB335II钢筋，fc14.3N/mm2fy=fy,=300N/mm2，如下图2所示：图号2承台设计计算图：承台设计计算图5地基基础课程设计图号3承台设计计算图：承台设计计算图6.1承台抗弯承载力计算及配筋计算在承台结构计算中应取基本组合有效的设计值：F=3800kNM=320kN·mV=450kN各桩不计承台以及其上图重G部分的静反力为：各桩平均竖向力N̅=Fkn=28156=469.16kN最大竖向力Nmax=1.35(Fkn+My×ximax∑xj2)=1.35(469.16+89.06)=753.6kN对于I-I断面：My=∑Nixi=2×Nmax×xi=2×753.6×1.3=1959.36kN·m求钢筋面积：As=My0.9fyh0=1959.36×1060.9×300×850=8538mm2采用10根直径为22mm钢筋和10根直径为25mm钢筋，A𝑆=8710𝑚𝑚2，平行于x轴布置。对于II-II断面：6地基基础课程设计地基基础课程设计地基基础课程设计Mx=∑Niyi=2×N̅×yi=2×469.16×1.3=1219.82kN·m求钢筋面积：As=Mx0.9fyh0=1219.82×1060.9×300×850=5315.2mm2采用20根直径为20mm钢筋，A𝑆=6284𝑚𝑚2，平行于y轴布置。6.2承台抗冲切验算6.2.1柱的向下冲切验算根据式：Fl≤2[β0x(bc+a0y)+β0y(ac+a0x)]βhpfth0式中：a0x=1.1m0.2h0=0.17m，取a0x=h0=0.85mλ0x=a0xh0=0.850.85=1β0x=0.891+0.2=0.74a0y=1.1m0.2h0=0.17m，取a0y=h0=0.85mλ0y=a0yh0=0.850.85=1β0y=0.891+0.2=0.74则2[β0x(bc+a0y)+β0y(ac+a0x)]βhpfth0=2[0.74(0.6+0.85)+0.74(0.6+0.85)]×1×1100×0.85=4013kN柱顶平均反力为：N=Fn=38006=633.33kN根据Fl=F−N=3800−633.33=3166.67kNFl=3166.67kN≤4013kN，满足条件6.2.2角桩的冲切验算冲切力Nl必须不大于抗冲切力，既满足：Nl≤[β1x×(C2+a1y2)+β1y(C1+a1X2)]βhpfth07地基基础课程设计从柱角内边缘至承台外边缘距离c1=c2=0.60m，则a1x=0.65m，λ1x=a1xh0=0.650.85=0.765β1x=0.56λ1x+0.2=0.58a1y=0.65m，λ1y=a1yh0=0.650.85=0.765β1y=0.89λ1y+0.2=0.58Nl=Nmax=753.6kN抗冲切力=[0.58×(0.6+0.652)+0.58(0.6+0.652)]×1×1100×0.85=1.073×1×1100×0.85=1003.255kNNl=753.6kN≤1003.255kN，满足条件6.3承台抗剪验算剪力V必须不大于抗剪切力，既满足：V≤βhsαftbh0对于I-I截面：a1x=0.65m，λx=a1xh0=0.650.85=0.765α=1.75λx+1=0.991βhs=(800h0)14=0.985；a=b=4mV=2×Nmax=2×753.6=1507.2kN抗剪力=βhsαftbh0=0.985×0.991×1100×4×0.85=3650.74kNV=1507.26kN≤3650.74kN，满足条件对于II-II截面：a1y=0.65m，λy=a1yh0=0.650.85=0.765α=1.75λy+1=0.991βhs=(800h0)14=0.985；a=b=4mV=2×N̅=2×469.16kN=938.32kN抗剪力=βhsαftbh0=0.985×0.991×1100×4×0.85=3650.74kNV=938.32kN≤3650.74kN，满足条件7.软弱下卧层承载力验算软弱下卧层经深度z修正后的地基承载力特征值公式：30.5azakbdmffbd，8由资料查地基基础设计规范GB5007-2002，表5.2.4，得0;1bd，则faz=168+0+1×18×0.8+0.7×19+9×0.8+7.5×9+8.9×617.3(17.3−0.5)=168+151.30=319.3kPa桩群外围桩边包络线内矩形长、宽分别为：A0=B0=3.6m,持力层厚度t=6−1.7=4.3m，持力层与软弱下卧层弹性模量之比为Es4Es5=110703100=3.57，由《建筑地基基础设计规范》查得：5.23作用于软弱下卧层顶面的附加应力为：Pz=(Fk+Gk)−1.5(A0+B0)∑qsli(A0+2ztanθ)（B0+2ztanθ）σc=2815+320−1.5×7.2×(1.3×77+34×9+1.7×52)(3.6+2×17.3×tan23.5°)（3.6+2×17.3×tan23.5°）=−0.75kPa软弱下卧层顶面土的自重应力为σz=γm×Z=18×0.8+0.7×19+9×0.8+7.5×9+8.9×617.3×17.3=155.8kPa所以有σz+σc=155.8−0.75=155.05kPa≤319.3kPa，所以满足要求8.桩基础沉降验算荷载扩散法计算:根据式4-27𝑝0=𝐹+𝐺𝑘−𝑝𝑐0×𝑎×𝑏(𝑏0+2𝑙×𝑡𝑎𝑛𝜑̅4)(𝑎0+2𝑙×𝑡𝑎𝑛𝜑̅4)式中：F=2185kN,𝐺𝑘=320kN，𝑝𝑐0=0.8×18+0.2×19=18.2kN/m2l=12m，𝑎0=3.6m,b0=3.6m𝜑̅=(1.3×13+9×11+1.7×18)12=12.20°则𝑝𝑜=2185+320−18.2×4×4(3.6+2×12×𝑡𝑎𝑛3.05°)(3.6+2×12×𝑡𝑎𝑛3.05°)=93.00kPa9s=ψ𝑝𝑠′𝑠′=∑𝑝0𝐸𝑠𝑖(𝑧𝑖𝑎𝑖̅−𝑧𝑖−1𝑎𝑖−1̅̅̅̅̅̅)表1计算桩基础最终沉降量点号Zil/bz/bi_iiz1iiizzsiEp0iS15.41.04.20.42922317.682317.680.03888.0726.01.04.60.40002400.0082.320.0383.13桩尖以下6m处附加应力：2644000.02z=105.6kPa自重应力6.54366.193.21202czkPa又因为2