基础工程课程设计题

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 。

1、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 =(0.2~0.4)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γ =18.5kN/m 3,土粒比重G s =2.70，天然含水量w =21%，液限w L =22.7%，塑限w p =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γ =19.5kN/m 3，土粒比重G s =2.70，天然含水量w =17.8%，液限w L =22.7%，塑限w p =16.3%。

3、桩身混凝土强度等级拟采用C25，混凝土弹性模量E h =2.85×104MPa ，可选择的钢筋有HPB235和HRB335。

4、计算荷载
（1）一跨上部结构自重G 1=2000×(L /20)1.2 kN （取整），其中L 为跨径； （2）盖梁自重G 2=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 。

图
1
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16600m 2，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A ＝638m 2，则基底平均压力P =443~577kPa>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
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①、②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，Ⅱ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，②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
Ⅰ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248kN ／m，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1.0～2.0m，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3～4个基础比较方案的设计(①天然地基上浅基础<无筋扩展基础或“宽基浅埋”的钢筋混凝土扩展基础>、②桩基设汁、③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）。

Ⅱ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(GB50007—2002)》、《建筑桩基技术规范(JGJ94—94)》、《混凝土结构设计规范(GB500l0—2002)》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f a＝200kPa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；
（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。