基础工程课程设计题.docx

基础工程课程设计题一、桥梁桩基础课程设计（桥梁方向）某公路桥梁设计采用桩（柱）式桥墩，初步拟定尺寸如图1所示。该桥梁上部结构为20米钢筋混凝土装配式T梁桥。桥面宽7米，两边各0.5米人行道。行人荷载为3.5kPa。图11、该桥墩基础由两根钻孔桩组成，旋转钻成孔。桩的设计直径d（即钻头直径，精确至0.1m）自选，桩底沉渣厚度控制为t=(0.20.4)d。在局部冲刷线处设置横系梁，其断面尺寸可按构造等要求确定，高度约1.0m。2、地质资料：标高20.00以上桩侧土为软塑亚粘土，各物理性质指标为：容重g =18.5kN/m3,土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=21%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%；标高20.00以下桩侧及桩底均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容重g =19.5kN/m3，土粒比重Gs=2.70，天然含水量w=17.8%，液限wL=22.7%，塑限wp=16.3%。3、桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量Eh=2.85104MPa，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。4、计算荷载（1）一跨上部结构自重G1=2000(L/20)1.2 kN（取整），其中L为跨径；（2）盖梁自重G2=350kN；（3）局部冲刷线以上桩重应分别考虑最低水位及常水位；汽车荷载应考虑最不利荷载组合（双孔和单孔布载）；人群荷载尚应考虑最不利情况；荷载布载长度为梁长（L-0.1）m。（4）设计汽车荷载为公路级，汽车可能产生的横向偏心距为0.55m（如图2），单孔活载时纵向偏心距为b=0.30m（如图3），并应考虑冲击力。（5）水平荷载 单桩所受水平力如图4所示。其中：HT（制动力）=4.5kN；W1(风力)=5kN；W2(风力)=8kN图45、设计成果与要求：（1）确定桩的长度，进行单桩承载力验算。具体计算时按如下不同标准跨径分组进行，同组人员的设计桩径、桩长不得全部相同。跨径(m)132025303540编 组156101115162021252631（2）桩身强度计算；求出桩身弯矩图（用座标纸画），确定桩身最大弯矩值及其相应截面和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度；（3）计算主筋长度，螺旋钢筋长度，钢筋总用量；（4）用2#图纸绘出桩的钢筋布置图。设计步骤：1、选定桩径、桩端持力层等；2、计算上部荷载、系梁、盖梁等自重，进行各种荷载组合，并计算作用到桩顶的各种条件下的最不利荷载组合，如竖向力，横向力和弯矩值；3、按最不利竖向荷载组合确顶桩长、并进行单桩竖向容许承载力验算；4、计算桩土变形系数，判断刚性桩或弹性桩；5、按最不利桩顶弯矩组合，计算桩身内力并绘制桩身弯矩与剪力分布图，确定地面下桩身最大弯矩值，验算地面处桩身水平位移；6、桩身截面配钢筋与强度验算，并计算钢筋用量。7、绘图（2号图纸）。二、房屋建筑桩基础课程设计（建工方向） 某高层住宅共二十八层，地下室一层，作车库和设备层使用。总建筑面积16600m2，总建筑高度86.8m。上部结构为剪力墙体系，基础设计为桩箱基础，箱基埋置深度为5.5m。上部结构平面图如下：上部结构总荷载为：垂直荷载N=283000kN。垂直荷载水平荷载组合N=368000kN。基础底面积为A638m2，则基底平均压力P=443577kPa地基承载力。根据地质勘察报告，场地内的岩土层的分布及相应的物理力学指标如下表：建筑平面布置图 层号12a2b2c2d3456岩土名称杂填土粉土粉土-粉砂淤泥质粉土粉土-粉砂粉质粘土卵石强风化泥质粉砂岩中微风化粉砂岩土层埋深(m)3.24.35.05.79.210.912.014.019.020.536.937.537.6383943岩土物理力学指标W(%)36.230.928.336.730.329.5(kN/m3)18.918.818.318.918.922.123e0.861.020.90.86IL1.381.71.270.89IP101359720Es1-2(MPa)11.215.37.38.95.2c(kPa)13.7uc ()10.1cuu(kPa)21uu()7KN(cm/s)2.1810-33.4310-3KH(cm/s)1.5210-35.2610-3岩石力学性质天然强度(MPa)0.650.78干燥强度c2.765.12软化系数0.150.14原位测试指标qc(MPa)0.854.202.851.425.570.9412.0fs(kPa)18.339.72.1637.155.720.9Ps(MPa)1.004.943.351.676.551.1114.12N(击)9.211.08.513.95.7N53.5(击)44.043.0设计建议值Vs(m/s)131146188158201186434470fk(kPa)80120110801301105003001200qp(kPa)350030005000qs(kPa)20/2510/1520/3020/2545/50100注：斜线左上方数值表示灌注桩的摩擦力，右下方数值表示预制桩的摩阻力。地表至20m深度的、层土为主要含水层，属地下潜水，埋深一般在地表下1m左右，受大气降水及地表水影响明显。地下水对混凝土无侵蚀性。拟建场地及其附近无不良地质现象，无活动构造断裂带分布，场地稳定性好。地震基本烈度为7，建筑物抗震等级为二级。基础设计安全等级为一级。经波速实验测得建筑场地面以下15m内土体的平均剪切波速值为155m/s，为中软场地类型，类建筑场地。自基岩以上地基土层的卓越周期为T=0.88s。经现场标准贯入试验及室内颗粒分析，层粉土粉砂属非液化土层。设计内容：箱基以下桩基础的设计，包括桩的类型、尺寸、长度、配筋、承载力、桩基平面布置、沉降及整体性验算；承台的尺寸及配筋。要求有完整的计算设计说明书，手工绘制一张2号图纸，图纸上的内容应与计算书上的结果一致、准确、全面。设计步骤：1. 根据场地地质条件选择合理的成桩方式，需考虑的因素有选择持力层的深度、地下水的情况、浅层土质以及各种成桩方式的特点等等。2. 选择持力层。3. 假定一桩径，计算单桩的承载能力：如果满足要求则计算桩的总数，布置桩基；不满足则重新选择桩径或持力层。4. 验算基础的沉降及整体性，看是否符合要求，不符合则应重新选择桩径或持力层。5. 如果承载力、沉降及整体性等指标均符合要求，进行桩身配筋（注意单桩承载能力是否是按照材料强度确定）。6. 承台设计与配筋，使之既满足受力要求，又经济合理。7. 绘图(2号图纸)。三岩土方向可任选上面二题中的一个完成。四、道路方向设计题 设计任务书（土木道路）1.题目:某四层办公大楼承重外墙基础设计2.设计资料1)建筑地点：长沙2)上部结构：上部为砖混结构，墙厚240mm；墙体材料：外墙用MU10红砖，0.00以下采用M10水泥砂浆, 0.00以上采用M7.5混合砂浆。第一层外墙用49墙，以上用37墙。作用在室内设计地面以上的主要荷载组合标准值为248kNm，设计地面高程为50.5m。3）建筑物简图 (1)建筑地区平面图(附钻孔布置)，见附录一； (2)建筑物平面图及剖面图，见附录二、附录三。4）建筑地点地质及水文气象资料 (1)钻孔柱状图、地质剖面图(见附录四、附录五)； (2)地基土壤分析结果报告表(见附录六)； （3）地下水位距地面1.02.0m，对混凝土无侵蚀性，水位年变化约2m左右。5）其它(1)建筑材料供应情况：在附近约5公里处有质量较好的石英砂岩，约20公里处有砂、卵石等供应(可用船运输)；(2)附近有水源及自来水供应；(3)有插入式及表面震捣器以及打桩设备；(4)工程期限： 3.设计要求 （1）做34个基础比较方案的设计(天然地基上浅基础、桩基设汁、换土砂垫层设计)；（2）每个方案粗略的工程概算；（3）根据经济、技术、施工条件选择其中一个较好的方案；（4）绘制基础施工图（浅基础剖面图、桩基平面布置图及桩身结构图，建筑地区平面图、钻孔柱状图及地质剖面图）。以上资料归纳为设计计算说明书一本，设计图纸张（A1）。设计指示书1. 教学要求与设计依据 根据教学大纲的要求，使学生通过土力学与基础工程(一)课程的学习，能够基本掌握主要承受竖向力时的浅基础、桩基础和换土垫层的基本设计步骤与计算方法。设计依据：除教科书外，还有地基基础设计规范(GB500072002)、建筑桩基技术规范(JGJ9494)、混凝土结构设计规范(GB500l02002)及湖南省概预算定额等。2.资料整理 (1)设计目的、任务、建筑地点、地形及原有建筑物描述；（2）建筑地点气象及水文地质描述；（3）根据土壤分析结果报告表，校核各钻孔、探井土壤名称及地基承载力特征值(暂不做深度、宽度修正)，并填入报告表中。3.天然地基上浅基础设计（无筋扩展基础）(1)确定基础结构类型和材料；(2)选定基础埋置深度；(3)确定地基承载力(先确定地基承载力特征值，后再考虑修正)；(4)按地基承载力计算基础尺寸；(5)无筋扩展基础台阶宽高比验算；(6)地基承载力验算；(7)基础沉降验算；(8)工程造价概算(工程单价查定额)。4. 钢筋混凝土扩展基础设计（略，参见书上“墙下钢筋混凝土”例题及钢筋混凝土结构知识进行）5.换土(砂)垫层设计（1）按上述浅基的基本步骤定基础结构类型、材料及埋深； （2）按砂垫层fa200kPa确定基础尺寸； （3）确定垫层厚度及宽度(先试算厚度，再进行验算)。 （4）估算造价。6桩基设计（1）结合勘察报告、荷载情况、上部结构条件及经验等确定桩基持力层；（2）确定桩的类型及承台底面标高；（3）选择桩材、桩径、桩长；楼层数与桩截面（mm）的经验关系桩型 楼层数10102020303040预 制 桩300400400500450500500550（预应力）灌 注 桩5006008001000100012001200（4）确定单桩承载力设计值；（5）确定桩数及其排列，初拟承台埋深及轮廓尺寸；（6）确定群桩基础承载力，验算群桩基础的地基强度和沉降；（7）桩基中各基桩受力验算；（8）承台计算（见桩基规范附录F）、基桩截面设计及配筋计算（可参考JSJT-89全国通用建筑标准设计结构试用图集预制钢筋混凝土桩或教科书图）；（9）工程造价估算；（10）绘制桩的结构及施工详图。7.设计方案比较及绘图所有图都绘在一张A1图纸上（手工绘制），注意各图合适的比例和位置，以使全图匀称；线条、尺寸线按工程制图要求，施工说明字体工整,全图可观性好。