《土力学与基础工程》课程设计2

《土力学与基础工程》课程设计2
《土力学与基础工程》课程设计2

《土力学与基础工程》

组号: 14

班级:地质1201、02

二O一四年

目录

1、课程设计目的和任务 (1)

1.1、课程设计目的 (1)

1.2、任务 (1)

2、天然地基浅基础研究现状 (1)

2.1第四系全新统人工填土层(Q4ml) (1)

2.2侏罗系中统沙溪庙组泥岩(J2s) (2)

3、天然地基上浅基础设计 (2)

3.1 工程概况 (2)

3.2 商业裙楼浅基础设计计算 (3)

3.2.1基础类型选择及埋深 (3)

3.2.2地基设计计算及基础尺寸设计 (4)

3.2.3基底附加应力计算 (9)

3.2.4地基最终沉降量计算及评价 (9)

3.3基础施工注意事项 (9)

4、收获及存在问题 (9)

参考文献 (9)

1、课程设计目的和任务

1.1、课程设计目的

1、通过课程设计使学生熟练掌握地基中应力、地基最终沉降量的计算方法;

2、通过课程设计使学生掌握天然地基上浅基础和地基的计算方法和设计原则;

3、通过课程设计使学生初步掌握墙下条形基础、柱下独立基础的设计;

4、培养学生运用土力学与基础工程的基本理论解决实际工程问题的能力。

1.2、任务

针对给定的地质条件和荷载条件,进行基础工程设计,并进行地基最终沉降量的计算。如基底有软弱下卧层,还需进行软弱下卧层强度验算。

2、天然地基浅基础研究现状

2.1第四系全新统人工填土层(Q4ml)

①素填土:灰黄色,松散,稍湿,主要以黏性土为主,含大量卵石颗粒和泥岩碎屑,分布于场地表层,属前期基础开挖未清理完的浮土,

回填时间1年内,成分不均匀,层厚0.30~2.40m。

2.2侏罗系中统沙溪庙组泥岩(J2s)

②泥岩:紫红色、棕红色,泥质胶结,中~厚层状构造。矿物成份以粘粒矿物为主,含少量石英、长石、云母等矿物。岩层产状15°∠5°,根据风化程度划分为以下亚层:

②1强风化泥岩:岩体破碎,岩石钻进速度较快,镐可掘进,岩芯

呈碎块状,少量饼状、短柱状,岩芯手可折断,岩石力学强度低,属极软岩,岩石基本质量等级为Ⅴ级,层顶高程483.36~485.71m。

②2中风化泥岩:岩石钻进速度一般,镐难掘进,岩石较破碎~较完整,岩芯多呈短柱状,少量长柱状,岩芯手难折断,属极软岩,岩石力学强度较高,RQD=45~75%,岩石基本质量等级为Ⅴ级,层顶高程482.26~484.41m。该层未揭穿。

3、天然地基上浅基础设计

3.1 工程概况

四川省旺苍县金燊建筑建设公司拟建的琦云花苑项目,位于广元市旺苍县,省道202线与广巴高速路之间。由2栋高层住宅楼及商业裙楼组成,均设一层地下室,高层建筑设计采用框剪结构,商业楼部分采用框架结构,总建筑面积35717.00m2。场地现状基坑已开挖至485.00m左右,最终场地的整平标高为487.00~489.00m。

受业主委托,我单位承担了对该场地进行详细勘察阶段的岩土工

程勘察任务。主要拟建建筑物基本特征见表3.1。

表3.1 各 拟 建 建 筑 物 基 本 特 征

根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)有关条款,拟建工程重要性等级为二级,场地的复杂程度等级为二级,地基的复杂程度等级为三级,岩土工程勘察等级为乙级。

3.2 商业裙楼浅基础设计计算 3.2.1基础类型选择及埋深

根据设计和业主提供的相关资料可知,拟建商业楼为层高3F 的低层建筑,均含-1F 地下室,其敏感性一般,荷载一般。本次勘察时,场地已开挖至原地坪下约4.0m ,形成的坑底地坪约485.00m (假设标高),场地大部分地段已开挖至基岩面(基岩面上残留有浮土),仅场地东侧局部地段基岩面埋藏最大深度约 2.4m 。总体来讲,本场地泥岩埋深不大,且基岩面平缓,厚度大,属均匀地基,建议拟建3F/-1F 的商业楼可采用天然地基基础方案,据设计提供资料,商业裙楼拟采用独立基柱,柱网采用4*5(如图3.1),柱截面尺寸为900mm*900mm ,

建筑物 名称

建筑物 占地面

积约(m 2

) 安全 等级

结构 类型

高度及 层数

±0标高

预计基础 埋深约(m )

拟采用的基

础型式 荷载

地下室设施情况 1#住宅 468.83 二级 框剪 18F 489.65 -7.1 独立基础/局部筏板 最大单柱

800KN/m 2

-1F 2#住宅 468.83 二级 框剪 18F 489.65 -7.1 独立基础/局部筏板 最大单柱

800KN/m 2

-1F 商业

2114.9

二级

框架

3F

489.65

-6.7

独立基础

最大单柱

350KN/m 2

-1F

地基允许的变形:高层建筑:基础的平均沉降≤200mm ,倾斜≤0.005;低多层建筑相邻柱基沉降差≤0.002l ,倾斜≤0.004。

基础埋深-6.7m,基底大部分地段为中风化泥岩,少部分地段任为强风化泥岩,均可作为建商业裙楼的基础持力层。

图3.1 柱网分布图

3.2.2地基设计计算及基础尺寸设计

综合分析钻探取样、原位测试、室内土工试验成果,结合广元地区已有的研究成果、工程经验,将本场地各岩土层的承载力特征值和与基础设计有关的其它主要参数建议值列于表3.2。

表3.2岩土的物理力学性质指标建议值

地层代号岩土

名称

状态

重度

(kN/m3

)

压缩(变形模

量)Es/(Eo)

(MPa)

天然抗

压强度

(MPa)

抗剪强度承载力

特征值

f ak(KPa)

基底

摩擦

系数

基床系数

Kv(KN/m3)

内聚力c

(kPa)

内摩擦角

φ(°)

Q4ml素填土松散18 2.8 / 5 12 60~80 / /

J2s 泥岩强风化22.0※(22.0)/ ※80 30.0 300 0.50 5.6×104中风化23.7 (60.0) 4.43 ※180 45.0 800 0.60 6.2×104

注:带*的为地区经验值;卵石的内摩擦角为休止角。

选择ZK18与ZK8钻孔作为研究对象,根据其剖面图,钻孔ZK18处,基底处大约有厚0.26m的强风化岩,即在钻孔ZK18的基础埋深约为7.40m,在钻孔ZK8处的基础埋深为6.7m,其余大部分为中分

d

f N A G a γ-≥

151

.107

.6208007000

1≈?-≥

A 2

221

89.103.33.3m m b A =?==KPa

KPa A N s 79.64289

.107000p 1===58.479

.6421100

7.019.03.32

2=?+-=C 2

t /1.1f mm N =2

/270f mm N y =s

t hp

t p f b C β7.01b 22+-=化岩,均可作为建商业裙楼的基础持力层。根据《土力学地基基础》(第五版)表7.11承载力修正系数可知,只有强风化岩和全风化岩,可参照所风化成相应土类取值,其他状态下的岩石不修正即处于中风化岩可以不予修正。

一、在钻孔ZK8处设计基础尺寸

根据表 3.2可知,中分化岩f a =f ak =800KPa ,基底压力N=350*20KN=7000KN

(1)、设中心荷载作用基础底面积A 1,由公式 可得A 1

设计基础尺寸为方形基础,则有 则有基底净反应力

(2)、根据琦云花苑报告中表2.5.3结果:判定该区域环境水对混凝土、混凝土结构中钢筋具微腐蚀性,所以混凝土采用防渗混凝土。基础混凝土强度等级C20,混凝土抗拉强度设计值 HPB300级钢筋,抗拉强度设计值

系数C,根据公式

可得

基础有效高度h 0,根据公式

m m

m C b b t t 710710.0)58.49.09.0(2

1)

(2

1h 2

20==++-=++-=mm 9003003h =?=mm

85545900h 0=-=5.211.1300

400

<=s p p p ===min max p

基础底板厚度h ’,mm 7554571045h h'0=+=+= 设计采用基础底板厚度h

取3级台阶,各厚300mm,则

采用的实际有效高度

(3)、基础底板配筋 基础台阶宽高比如图3.2为

图3.2 扩展基础设计平面图

柱与基础交界处的弯矩,由公式得(因无偏心荷载,故

m m

N m KN p A G p p b b a l M s

t t ??=?=???=+?-=-++-=622min max 2

1051.57851.57879.6425.74.248

1)9.03.32()9.03.3(481)

2)(2()(4812

608.27542708559.01051.578h 9.0mm f M A y S =???=

=2

'

8.8343

.38.2754b mm A A S S

===2003300

100≤≤

n

33

5.16≤≤n 10'n 5≤≤

基础底板受力钢筋面积由公式得

基础底板每1m 配筋面积

根据扩展基础构造要求底板受力钢筋最小直径不宜小于10mm ,间距不宜大于200mm ,不宜小于100mm ,设底板配筋总数为n ,每米配

筋数为n ’,则有:

可推出

所以可采用200@10φ,实际每1m 配筋面积22'mm 1570105=??=πS A

应沿底面双向配筋,见下图3.3

d

f N A G a γ-≥

173

.1040

.7208007000

1≈?-≥

A KPa KPa A N s 79.64289

.107000p 1===

2

221

89.103.33.3m m b A =?=

=

图3.3 扩展基础设计剖面图 二、在钻孔ZK18处设计基础尺寸

根据表 3.2可知,中分化岩f a =f ak =800KPa ,基底压力N=350*20KN=7000KN

(1)、设中心荷载作用基础底面积A 1,由公式 可得A 1

设计基础尺寸为方形基础,则有 则有基底净反应力

(2)、由(1)可知,钻孔ZK18的设计的基础尺寸与钻孔ZK8的基础尺寸相同,所以同理可得,钻孔ZK18的扩展基础配筋与钻孔ZK8相同。

3.2.3基底附加应力计算

3.2.4地基最终沉降量计算及评价

3.3基础施工注意事项

包括基础类型选择、埋深的确定、地基设计计算、基础尺寸设计(底面尺寸和高度、此部分要附基础平面图及剖面图)、基底附加应力计算(此部分要附计算剖面及地基中自重应力、附加应力分布图)、地基最终沉降量计算并进行评价等内容。

软弱下卧层强度验算(必要时进行)

3.3基础施工注意事项

4、收获及存在问题

参考文献

在设计过程中用到的文献,要求按规范格式列出。

小组名单及具体完成的任务(单独一页)

组长根据课程设计过程中每位同学所做的具体工作进行列述,对其态度和对课程设计抽做的贡献客观地给予评价。

对该课程教学意见(单独一页)

包括对授课教师的意见建议、教学方式、教学过程中存在的问题、考试改革的具体意见建议等方面。

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