西南交通大学基础工程课程设计

基础工程课程设计指导老师：魏星班级：姓名：学号：2010年12月1目录一、工程概况和设计任务..............................................11.1工程概况.......................................................11.2设计任务.......................................................21.3地勘资料.......................................................21.4设计依据.......................................................5二、无筋扩展基础设计................................................52.1基本荷载组合...................................................52.2确定基底埋深及持力层...........................................52.3基底尺寸初步设计...............................................62.4地基承载力及偏心距验算.........................................62.5地基变形验算...................................................62.6确定基底高度及尺寸.............................................72.7施工设计.......................................................7三、扩展基础设计....................................................73.1设计荷载.......................................................73.2确定基底埋深及持力层...........................................73.3基底尺寸初步设计...............................................83.4地基承载力及偏心距验算.........................................83.5扩展基础设计...................................................93.6地基稳定性验算................................................113.8扩展基础施工设计..............................................12四、桩基础设计.....................................................124.1设计荷载......................................................124.2确定持力层及承台尺寸..........................................134.3初步设计桩数目................................................134.4计算复合基桩竖向承载力特征值..................................134.5计算桩顶荷载..................................................1524.6承台受冲切承载力验算..........................................154.7承台受剪计算..................................................164.8承台受弯计算..................................................164.9桩基础施工方案................................................17附图一扩展基础平面布置图.........................................18附图二扩展基础施工图.............................................19附图三桩基础平面布置图...........................................20附图四桩基础施工图...............................................211一、工程概况和设计任务1.1工程概况某装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度24m，柱距6m，车间内有2对30吨中级工作制桥式吊车。建筑平面图见图2-1。规定室内地面标高为±0.00，相当于黄海高程455.00m，室外地面标高为-0.15m，柱顶标高为12.50m，轨顶标高为9.80m。15002400042005001A900243Z2Z3B900Q=30T(两台)Z3Z260006000600042007300051500420006Z18500900Z29000Z3Z16000600060009000Z3Z290060001234567891020191817161514131211后侧前侧注：Z1,Z2,Z3表示柱子的类型图1-1装配车间平面图/mm柱子编号为（1）~（20），根据布置的位置和功能来分，柱子的类别主要有边柱Z1、角柱Z2及抗风柱Z3三类。各柱在基础顶面处的截面形状为矩形，尺寸为：2502525200300图1-2基础梁的横截面尺寸示意图（单位：mm）2边柱Z1：长宽=1000400mm；角柱Z2：长宽=1000400mm；抗风柱Z3：长宽=700400mm；基础梁的横截面尺寸如图2-2，梁与柱之间的净距为20mm，置于柱子外侧的基础顶面（浅基础）或承台（桩基础）上。1.2设计任务根据所给的某机械厂厂房的图纸和地质资料，要求对边柱Z1中的3号柱进行地下基础设计；完成尺寸计算、内力验算并绘制施工图，安排施工方案和流程，达到施工要求。基础梁上的荷重（包括基础梁自重）按30kN/m计算。各柱底位于室内地面以下0.5m处，各柱在地面处的截面内力取值如下：边柱Z1（横向计算），荷载组合编号：L11L12240kNm1400kN40kNKKKMFH350kNm2100kN60kNMFH基础梁作用荷载：1306.0180kFkN11.35180243FkN1.3地勘资料勘察工作按施工图设计阶段的要求进行。共完成钻孔6个，并结合钻孔取原状土样X个进行了室内土工实验，场地处地面平坦。据钻探揭露，各地层的情况如下：第①层：人工填土。分布于场地表面，以灰黑色粉土为主，伴有碎砖，炉渣等杂物的填土层。厚约0.5~1.2m，结构疏松，土质不均，平均天然重度为17.1kN/m3。第②层：粉质粘土。呈棕红色。除1#孔外各孔均有，厚度9.5~10.1m。硬塑~可塑，土质较均匀。第③层：粘土。呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在10m以上。土质均匀，可塑~硬塑。场区地下水属潜水，初见水位在2.5~3.1m深处，稳定水位在2.9~3.9m深处。3地下水补给来源为大气降水，水位随季节变化，无侵蚀性。根据钻探及室内土工实验的情况分析，第①层杂填土不宜用作建筑物地基。建议把基础埋置在强度较高的第②层粉质粘土或第③层粘性土中。其地基承载力标准值分别为：第②层：fk=200kPa，第③层：fk=220kPa钻探点布置见图1-3，地质剖面见图1-4，土工试验成果见表1-1，地质柱状图略。ⅡⅢ9.0m22.0m1#18.0m5#ⅠⅢ16.5m2#27.0m钻孔编号4#Ⅰ11.5mⅠ地质剖面编号车间位置钻孔深度11.5m3#图例钻孔位置后侧前侧11.5m4#6#11.5mⅠⅡ15.0m33.0m图1-3地质钻孔平面布置图①③②16.510.6438.301.02#454.5011.510.4442.400.5454.403#11.510.7443.300.64#454.80图1-4I—I地质剖面（m）4表1-1某机械厂装配车间土工试验结果汇总表试样编号取样深度/m土的分类名称天然含水量/%天然重度/kN/m3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指数液性指数压缩系数/MPa-1内摩擦角粘聚力/kPa1孔-13.00~3.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.3916°1′5.62-29.00~9.40粉质粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323°39′5.96-316.60~17.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719°20′5.40-421.00~21.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515°48′7.222孔-12.60～3.00粉质粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250.1925°15′6.22-28.00～8.40粉质粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216°55′8.64-311.00~11.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.1718°41′8.84-415.00~15.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316°12′9.263孔-15.00~5.40粉质粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120°15′6.224孔-14.10~4.50粉质粘土22.9419.92.730.68737.4323.9613.4700.2122°29′6.045孔-17.50～7.90粉质粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.2320°27′7.26-213.10~13.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.6600.2316°51′9.606孔-13.20~3.60粉质粘土24.5020.12.710.69230.319.8510.450.4450.2220°56′7.085由以上数据可以得出，3号柱下底层分布情况为（以室内地面为参考点）：3号基础中心位置各土层厚度表土层号①②③厚度/m0.7789.7333.7671.4设计依据本次课程设计的依据为本课程设计指导书和相关规范。GB50007-2002建筑地基基础设计规范；GB50010-2002混凝土结构设计规范；JGJ94-2008建筑桩基技术规范。二、无筋扩展基础的设计2.1荷载的基本组合无筋扩展基础设计采用标准值，即：mkN240Mk,kN4001Fk，kN04Hk，1180kFkN。2.2确定无筋扩展基础的埋深及持力层根据地勘报告，①层土土质疏松，不适合作为持力层。②层土土质较为密实、均匀，且厚度较大，不宜再向下寻找持力层，故选取②层土作为持力层。且考虑无筋扩展基础埋深较深,因此，基础计算埋深d初拟为2.0m(以室外地面标高为基准线)，在地下水位以上。6图2-1基础受力示意图2.3基底尺寸初步设计(1)先按中心荷载初算1A。①计算粘土地基承载力特征值a