工程地质课程设计

《工程地质与地基基础》

课程实践设计

任 务 书

西南石油大学土木工程与建筑学院

2012-06

一、教学要求

根据本课程教学大纲的要求，学生应通过本设计掌握桩基础的设计原理与方法，培养学生的分析问题、实际运算和绘制施工图的能力，以巩固和加强对基础设计原理的理解。

二、设计任务

设计某工程的基础，根据地基条件选用桩基础。

三、设计要求

设计依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）。

四、设计资料

某场地土层分布情况为：第一层杂填土，厚1.0m；第二层为淤泥,软塑状态，厚6.5m；第三层为粉质粘土，IL=0.25，厚度较大。现需设计一框架内柱（内柱的截面为300mm×400mm）的预制桩基础。柱底在地面处的竖向荷载为Fk=1700kN，弯矩为Mk=180kN?m，水平荷载Hk=100kN，初选预制桩截面尺寸350mm×350mm。

五、设计步骤

1、根据地质条件确定基础的埋置深度； 2、确定单桩承载力：

3、初选桩的根数及布桩，桩身截面强度计算（不考虑）； 4、初选承台尺寸； 5、计算桩顶荷载设计值；

6、承台受冲切承载力验算，验算承台高度，验算不合格，重新确定承台尺寸；

7、承台受剪切承载力计算； 9、承台受弯承载力计算；

10、绘制基础施工图，编写施工说明。

六、设计要求：

1、设计框架内柱的预制桩基础；

2、绘制施工图（基础平、剖面图及承台详图）及编写施工说明。

七、设计成果要求

1、设计说明书

要求写出完整的计算说明书，持力层确定、桩长确定、单桩承载力确定、承台尺寸确定及配筋量计算。

2、图纸

绘制3号图一张（包括基础平面、剖面图及承台详图）。

计算书：

1.选择桩端持力层、承台埋深

根据已知地质条件，以粉质粘土层为桩尖持力层，采用预制混凝土方桩，桩长L=10m，截面尺寸为350mm?350mm。承台用C20及混凝土，fc=9.6N/mm2；

ft=1.10N/mm2，承台底面埋深d=2.0m。

2.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?up?qsikli?qpkAP

桩侧土的极限侧阻力标准值（kPa）按教材表8.2取值得： 淤泥土层， qs1k=14-20kPa，取qs1k=17kPa. 粉质粘土层， qs4k=86-98kPa，取qs4k=92kPa。 桩的极限端阻力标准值，可按查教材表8.3取值：

粉质粘土层，混凝土预制桩桩长10m，取qpk=3800-5500kPa，取qpk=4000 kPa

Quk?Qsk?Qpk?up?qsikli?qpkAP?0.35?4?(17?5.5?92?4.5)?4000?0.352?1074.5kN 单桩竖向承载力特征值：

Ra=Quk/K?1074.5/2?537.3kN

3.初选桩数和布桩

N?Fk?1700/537.3?3.2 取n=4根 Ra桩距s?4d?4?0.35?1.4m， 取s=1.6m。

4.初选承台尺寸

承台尺寸 a=b=2?0.35?1.6?2.3m，承台高取0.8m。

5. 计算桩顶荷载设计值

基桩竖向力设计值（取承台及其上的土的平均重度?g?20kN/m3):

Nk?Fk?Gk1700?211.6??477.9kN?Ra?537.3kN n4单桩所受的最大作用力：

Nkmax?Nk?(Mk?Hkh)xmax(180?100?0.8)?0.9?550.12kN?1.2Ra?644.76kN4?0.92?xi2?477.9?

基桩水平力设计值

H1k?Hk?100?25kN

n4

6承台受冲切承载力验算

承台高0.8m，桩顶伸入承台50mm，钢筋的保护层取35mm，则承台有效高度：

h0?0.8?0.050?0.035?0.715m?715mm 。

6.1.1.柱边冲切

有公式可求得冲垮比?与冲切系数?0：

?ox?aox0.4250.840.84??1.05 ??0.6 ，?ox??ox?0.20.6?0.2h00.715?oy?aoyh0?0.430.840.84?0.6 ， ?ox???1.05 0.715?oy?0.20.6?0.2因h=800mm，故可取?hp?1.0。

2[?ox(bc?aoy)??oy(hc?aox)]?hpfth0?2?[1.05?(0.3?0.43)?1.05?(0.4?0.425)]?1.0?1100?0.715?2568.32kN>F=1700x1.35=2295kN(满足)

6.1.2角柱向上冲切

从柱角内边缘至承台外边缘距离C1?C2?0.525m，

a1x?aox,?1x??0x,a1y?aoy,?1y??oy。

?1x?0.560.560.56??0.7,?1y??0.7

?1x?0.20.6?0.20.6?0.2[?1x(c2?a1y/2)??1y(c1?a1x/2)]?hpfth0?[0.7?(0.525?0.43/2)?0.7?(0.525?0.425/2)]?1.0?1100?0.715

?813.44kN?1.35Nmax?742.67kN（满足）

6.2承台受剪承载力计算

剪跨比与以上冲垮比相同，故?y??oy?0.6，??因ho?715mm?800mm,取ho?800mm,?hs?1.0

1.751.75??1.093

??1.00.6?1.0?hp?ftb0h0?1.0?1.093?1100?2.3?0.715?1978.54kN?1.35?2Nmax?1485.32kN（满足）。

6.3承台受弯承载力计算

Mx??Niyi?2?477.9?1.35?0.65?838.71kN?mMx838.71?106As???4344.5mm2

0.9fyh00.9?300?715选用18?18，As?4578.12mm2，沿平行于y轴方向均匀布置。

My??Nixi?2?550.12?1.35?0.6?891.19kN?m 891.19?106 As???461.46mm2

0.9fyh00.9?30?0715选用16?20，As?5024mm2，沿平行x轴方向均匀布置。

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6.2承台受剪承载力计算

剪跨比与以上冲垮比相同，故?y??oy?0.6，??因ho?715mm?800mm,取ho?800mm,?hs?1.0

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6.3承台受弯承载力计算

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