土力学课程设计(浅基础和桩基础)
土力学课程设计ppt课件
根据本课程教学大纲的要求，通过本设计掌握天然地基上的 浅基础设计的原理与方法，培养分析问题、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。
;
设计地点：F403 F404 F405
设计参考进度:
第一天：布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及 设计例题，复习有关课程内容。 第二天～第三天：进行基础计算； 第四天～第五天：绘制基础施工图。
45°
Fl
;
;
F
• 独立扩展基础抗冲切
M
验算的基本原则是：
地面
基础可能冲切破坏面
以外的地基净反力产
生的冲切力应小于或
h0
45°
等于基础相应破坏面
〔破坏角锥体表面— —冲切面〕上的混凝 土抗冲切能力。
•
• 计算的关键是确定冲 切力和冲切破坏面的
pj
h0
l ab
h0
bc
45° at
几何特征。
;
b
• 计算的关键是确定冲 切力和冲切破坏面的 几何特征。
Pkmax(34)PKmin
4、验证
P K m2 aP x K mi nfa;P K ma x 1.2fa ;
2、软弱下卧层的强度验算
pz pczfaz
P zl2ztla b P k n b P c2 ztan
Pz
b(P0d) b2ztan
;
3、扩展基础设计
基础底板的高度和变阶处高度按抗冲切计算确定； 基础底板的配筋按抗弯计算确定； 当采用钢筋混凝土柱时，尚应检算基础与柱连接处的强度。
45°
ab l
pj
h0
Al l(b2bc h0) h0
45° at
土力学地基基础课程设计
1、设计资料1、1上部结构资料某教学实验楼,上部结构为7层框架，其框架主梁、次梁均为现浇整体式,混凝土强度等级C30。
底层层高３、４m(局部１0ｍ,内有10ｔ桥式吊车,其余层高3、3ｍ,底层柱网平面布置及柱底荷载如图２所示。
1、2建筑物场地资料(1）拟建建筑物场地位于市区内,地势平坦,建筑物平面位置如图1所示图1建筑物平面位置示意图（2)建筑场地位于非地震区,不考虑地震影响。
场地地下水类型为潜水，地下水位离地表２、1m,根据已有分析资料，该场地地下水对混凝土无腐蚀作用。
(3)建筑地基得土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1。
表1 地基各土层物理、力学指标表1地基各土层物理、力学指标2、１选择桩型根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件,选择桩基础。
采用预应力高强混凝土薄壁管桩，这样可以较好得保证桩身质量,并在较短得施工工期完成沉桩任务。
桩截面尺寸选用:D＝５0０mm ,壁厚t=５0mｍ。
混凝土强度C3０。
考虑承台埋深1、5 m,以4层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层,桩端进入持力层深度2倍桩径即０、６m,桩顶嵌入承台０、1m。
这时桩端一下持力层厚度大于4倍桩径,满足要求。
3、确定单桩承载力特征值初步设计时,单桩竖向承载力特征值估算++.3⨯16002=⨯⨯⨯=⨯+14⨯⨯127246.0kN4293.812.325145.0(.0作施工图设计时，根据单桩竖向静荷载试验,得到单桩竖向承载力特征值４、确定桩数、桩位布置、拟定承台底面尺寸先不计承台及承台上覆土重及偏心荷载估算桩得数量取桩数n=6根为进一步减轻挤土效应,软土中桩距取4倍径，即2m,桩得布置如图,承台尺寸,满足构造要求。
承台及上覆重度取,则现在按偏心受荷,验算桩数取n＝6就是合理得５、确定复合基桩竖向承载力设计值该桩属于非端承桩，并ｎ>3,承台底面下并非欠固结土、新填土等，故承台底面不会与土脱离,所以宜考虑桩群土承台得相互作用效应,按复合基桩计算竖向承载力设计值５、1六桩承台承载力计算承台净面积承台底地基土极限阻力标准值６桩顶作用验算荷载取Ａ柱得组合：F ＝２547,M ＝25,Q ＝14承台高度1ｍ等厚，荷载作用于承台顶面。
土力学课程学习指南
土力学课程学习指南《土力学》是清华大学土木水利学院的院级平台课，授课对象为水利水电工程系、土木工程系、建设管理系和工程力学系的本科生，开设时间为第五学期，总学时48学时。
《土力学》是水利和土建专业的核心课程，也是交通、港口、环境、核电站和矿山等相关专业的重要专业基础课程。
1．课程总体安排清华大学《土力学》课程共包含80总学时，分秋季和春季两个学期进行。
其中，《土力学1》包括第一至第十二单元，安排在秋季学期；《土力学2》包括第十三至第二十单元，安排在春季学期。
按照课程的特点和定位以及对学生能力培养的需求，将《土力学》课程教学组合为三个模块：1）《土力学》的理论，以土的渗透、变形和强度三大基本特性为核心内容，注重培养学生理性思维和分析能力。
对应的课程是《土力学1》中的课堂授课部分，40学时/学年。
2）《土力学》的应用，主要介绍土力学基本理论在各种工程问题中的应用，注重培养学生的实用计算和工程判断能力。
对应的课程是《土力学2》，32学时/学年。
此外，还配合《城市岩土工程》、《城市水环境工程》和《地球与人类环境》等选修课。
3）《土力学》的实验，以土的物性试验、三轴试验和固结试验等为核心教学内容，注重培养学生土工试验的动手能力。
土力学实验部分与土力学基本理论部分紧密结合，安排在《土力学1》课程中，8学时/学年。
此外，还配合本科学生的SRT、自选试验和综合论文训练等环节。
2．课程基础要求学生的先修课程包括微积分、工程力学和水力学等。
3．课程基本内容第一单元绪论和土的物理性质（秋季学期6学时，第1~2教学周）了解土的三大工程问题，也即渗透问题、变形问题和强度问题；了解土的形成，掌握土的碎散性、多相性和天然性这三大特点；掌握土的物理性质，包括土的三相组成、物理状态和结构；掌握土的压实性；掌握土的工程分类标准，了解土的工程分类方法。
第二单元试验课1：土的基本物性试验（秋季学期3学时，第2~6教学周）要求学生独立完成：1）密度测定试验；2）含水量测定试验；3）液塑限测定试验；4）颗粒分析试验。
《土力学与地基基础》教案
整体教学方案设计单元教学方案设计授课地点：2-205、2-605、1-106 授课时间：9 月日1 周1节课堂组织：第一部分：对本专业介绍进而引入本课程（时间：…10…分钟）首先自我介绍，进行点名，然后介绍建筑工程专业的特色，从业方向，主要接触哪些东西，进而引入本课程，对本课程的地位性质进行介绍。
第二部分：学习新内容（时间：…80…分钟）【步骤一】宣布教学内容、目的（时间：5…分钟）新课导入：土力学与地基基础是一门理论性与实践相结合且专业技术性较强的专业课，通过对土力学和地基基础概念的解读引出本学科的发展简史和学习的内容、方法及目标。
结合中外建筑在地基与基础工程上的实例，从不同方面阐述七重要性，激发雪上对本课程的学习热情。
教学内容：模块0绪论教学目的：1 、要求对地基与基础有基本的认识，明确本课程的任务和特点及在本专业中的地位，举例说明地基与基础的重要性。
【步骤二】新内容的引入（时间：…5…分钟）（一）绪论【步骤三】多媒体演示与换算演示（时间：…30…•分钟）（一）土力学与地基基础发展简史的展示【步骤四】学生互动训练（时间：…35…•分钟）让学生思考之前的知识，各自出一个题目，接下来等待抽取，学生之间可互相讨论。
【步骤五】小结（时间：…5…分钟）根据学生练习中反馈的问题进行归纳小结，强调本项内容的教学重点与难点，加强学生对本节课内容的的理解。
课后练习与教师答疑：利用所学相关知识，在课堂上换算。
对于有疑问的地方，老师辅之于课后针对性的指导与辅导答疑。
专业教研室主任：系、部主任：教学评控中心主任：单元教学方案设计授课地点：授课时间：9月日2 周1节新课导入：土的物理性质指标是本模块最基本的内容，也是学习后续模块的基础。
土是自然界中性质最为复杂多变的物质，有常用于隐蔽工程，一旦破坏，很难修复，所以掌握土的物理性质对建筑基础工程的设计和施工具有重要的意义。
教学内容：模块一土的物理性质和工程分类一、土的组成教学目的：1 、要求对地基与基础有基本的认识，明确本课程的任务和特点及在本专业中的地位，举例说明地基与基础的重要性。
《土力学与地基基础》教案
《土力学与地基基础》教案第一章：土的性质与分类1.1 教学目标了解土的组成、性质和分类，掌握土的三相指标及土的密度、含水率和塑性指数的概念。
学会使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
理解土的工程特性及其对地基基础的影响。
1.2 教学内容土壤的组成与结构土壤的物理性质：密度、含水率、塑性指数土壤的力学性质：抗剪强度、压缩性、渗透性土的分类与工程特性土工试验：密度试验、含水率试验、塑性指数试验1.3 教学方法课堂讲授：讲解土壤的性质、分类和工程特性。
实验教学：指导学生使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
案例分析：分析实际工程案例，理解土壤性质对地基基础的影响。
第二章：土力学基本理论2.1 教学目标掌握土力学的基本概念、原理和定律，包括剪切强度理论、压缩理论和小应变弹性理论。
学会运用土力学理论分析土壤的力学行为。
土力学的基本概念：应力、应变、应力路径剪切强度理论：抗剪强度、库仑定律、莫尔-库仑准则压缩理论：压缩性、压缩系数、压缩模量小应变弹性理论：弹性模量、泊松比、弹性应变2.3 教学方法课堂讲授：讲解土力学的基本概念、原理和定律。
数值分析：运用数值方法分析土壤的力学行为。
案例分析：分析实际工程案例，运用土力学理论解决问题。
第三章：地基基础设计原理3.1 教学目标掌握地基基础的设计原理和方法，包括浅基础、深基础和地下工程的设计。
学会运用土力学和结构力学的知识进行地基基础的设计。
3.2 教学内容浅基础设计原理：承载力计算、基础尺寸确定、沉降计算深基础设计原理：桩基础、沉井基础、地下连续墙地下工程设计原理：隧道、地铁、地下室3.3 教学方法课堂讲授：讲解地基基础的设计原理和方法。
数值分析：运用数值方法分析地基基础的设计问题。
案例分析：分析实际工程案例，运用土力学和结构力学的知识进行地基基础设计。
第四章：地基承载力与稳定性分析掌握地基承载力和稳定性的分析方法，包括极限平衡法、数值方法和实验方法。
学会运用地基承载力和稳定性分析方法解决实际工程问题。
土力学与地基基础课程介绍
《土力学与地基基础》课程介绍
《土力学与地基基础》是建筑工程技术专业的专业课，通过该课程的学习使学生掌握土力学的基本原理和基本概念，了解有关结构设计理论知识分析和解决一般地基基础问题,要求学生能根据上部结构的要求，运用土力学的基本原理,进行一般建筑物的基础设计。
课程作用：
该课程是建筑工程技术专业的一门必修课、专业技术核心课、考试课。
先导课程有建筑材料、建筑力学与结构、建筑识图与构造，后续课
程有建筑工程施工技术、施工组织与管理、建筑工程计量与计价。
通过本课程的学习，使学生能通过各种手段进行工程地质勘察；能
熟练阅读并正确理解地质勘察报告. 能够通过土工试验和常见的的土的
鉴别等实践环节掌握主要指标的测定。
能够运用分层总和法和规范法计
算地基最终沉降量。
能根确定基础的种类；具备无筋扩展基础、钢筋混凝土基础的构造知识及
施工工艺；能确定各种基础的施工方案. 能够掌握地基处理的方法及分类.
根据该课程内容和建筑工程技术专业学生特点，课程教学中灵活运
用案例分析、分组讨论、启发引导等教学方法，引导学生积极思考、乐
于实践、注重学生德智体全面发展；通过学生参与课程建设、案例情境
模拟教学、参与工程实践、参加职业资格考试和技能大赛，培养学生发
现、分析和解决问题的基本能力，培养团队协作精神和创新能力。
课程目标设计如下表：。
基础工程浅基础课程设计
基础工程浅基础课程设计一、引言基础工程浅基础课程设计是大学土木工程专业的一门重要课程，旨在培养学生对基础工程浅基础设计的理论和实践能力。
本文将从课程的目标、内容、教学方法和评价方式等方面进行详细介绍和讨论。
二、课程目标基础工程浅基础课程设计的目标是使学生掌握基础工程浅基础设计的基本原理和方法，能够独立进行浅基础的设计工作。
具体包括以下几个方面：1. 理解浅基础的定义、分类和基本原理；2. 学会进行地质勘察和土壤力学参数的确定；3. 掌握浅基础设计的计算和分析方法；4. 了解浅基础的施工工艺和质量控制；5. 能够运用专业软件进行浅基础设计和分析。
三、课程内容基础工程浅基础课程设计的内容主要包括以下几个方面：1. 地质勘察：学生需要学习地质勘察的基本原理和方法，了解地层特征和地下水位等信息，为浅基础设计提供数据支持。
2. 土壤力学：学生需要学习土壤力学的基本理论和参数确定方法，掌握土壤力学性质对浅基础设计的影响。
3. 浅基础设计：学生需要学习浅基础设计的计算和分析方法，包括浅基础承载力计算、变形计算和稳定性分析等。
4. 施工工艺：学生需要了解浅基础的施工工艺和质量控制要点，包括浅基础的施工步骤、材料选用和施工要求等。
5. 专业软件应用：学生需要学习专业软件的使用方法，能够运用软件进行浅基础设计和分析。
四、教学方法基础工程浅基础课程设计采用多种教学方法，旨在提高学生的实践能力和综合素质：1. 理论讲授：通过课堂讲解，向学生传授基础工程浅基础设计的理论知识，帮助学生建立正确的设计思路。
2. 实践操作：通过实验室实践和课程设计，让学生亲自进行地质勘察、土壤试验和浅基础设计等操作，培养其实际操作能力。
3. 专业软件应用：引导学生学习和掌握专业软件的使用，提高浅基础设计的效率和准确性。
4. 论文报告：要求学生进行相关主题的文献调研，并撰写相应的论文报告，培养其科研和写作能力。
五、评价方式基础工程浅基础课程设计的评价方式主要包括以下几个方面：1. 课堂表现：包括学生在课堂上的听讲情况、提问和回答问题的能力等。
基础工程浅基础课程设计
基础工程浅基础课程设计一、课程名称：基础工程浅基础二、课程目标：1. 熟悉基础浅基础工程的基本概念和原理；2. 掌握基础浅基础工程的设计与施工方法；3. 培养学生分析和解决基础浅基础问题的能力；4. 培养学生的动手实践能力和团队协作精神。
三、课程内容：1. 基础浅基础工程的概述：包括基础浅基础的定义、作用、分类和选择原则等；2. 基础浅基础工程的土质力学基础：介绍土壤力学中的基本概念、有效应力、孔隙水压力等；3. 基础浅基础工程的土质特性：探讨土壤的物理性质、工程特性和分类方法；4. 基础浅基础工程的地质勘察: 着重介绍地质勘察的方法、原理和步骤；5. 基础浅基础工程的基本类型：包括浅埋基础、浅基坑支护和挡土墙等；6. 基础浅基础工程的设计与施工：以具体案例为基础，介绍基础浅基础工程的设计和施工步骤；7. 基础浅基础工程的监测与验收：详细介绍基础浅基础工程的监测方法和验收标准。
四、教学方法：1. 理论讲授：通过讲授基础知识和原理，向学生介绍基础浅基础工程的基本概念和原理；2. 课堂讨论：鼓励学生积极参与课堂讨论，加深对基础浅基础工程的理解；3. 实践操作：引导学生进行实地勘察和实验操作，培养学生的动手实践能力；4. 小组合作：组织学生进行小组合作，完成基础浅基础工程的设计和施工方案；5. 案例分析：通过分析实际案例，引导学生运用所学知识解决问题。
五、评估方式：1. 平时表现（20%）：包括出勤率、课堂参与程度和作业完成情况等；2. 实验报告（30%）：根据实验操作和数据分析，撰写实验报告；3. 设计方案（30%）：按照实际情况，完成基础浅基础工程的设计方案；4. 期末考试（20%）：考察学生对于基础浅基础工程的理解和应用能力。
六、参考教材：1. 《土力学基础》- 刘特立，2015年，中国建筑出版社；2. 《浅基础设计与施工》- 李元丰，2018年，中国水利水电出版社。
七、教学进度安排：1. 第一周：基础浅基础工程概述；2. 第二周：土质力学基础；3. 第三周：土质特性；4. 第四周：地质勘察；5. 第五周：浅埋基础的设计与施工；6. 第六周：浅基坑支护的设计与施工；7. 第七周：挡土墙的设计与施工；8. 第八周：监测与验收；9. 第九周：案例分析；10. 第十周：复习与考试。
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1
《土力学与地基基础》
课程设计
（浅基础和桩基础）
浅基础设计资料
（1）上部构造：30m预应力钢筋混凝土连续箱梁，计算跨径29.7m。
行车道9m，无人行道。上部构造恒重所产生的支座反力
R=4.65×26×30+0.09×9×24×30+0.10×9×30×25+2×0.35×30×25
=5410.2（kN）
其中沥青砼1=24kN/m3，预应力钢筋砼2=26kN/m3，普通钢筋砼
3
25kN/m3。
（2）支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数为0.05;
（3）设计荷载：公路-I级；
（4）桥墩形式：采用双柱式加悬挑盖梁墩帽；
（5）设计基准风压：0.45kN/m2
（6）其他：第一层：粉质粘土，sat=20.80kN/m3；第二层：碎石土，
sat=22.10kN/m3；第三层：强风化砂岩，sat
=25.20kN/m3；第四层：
中风化砂岩，sat=27.00kN/m3。
桩基础设计资料
1、地质与水文资料
地基土第一层为粉质粘土，地基土水平向抗力系数的比例系数
m1=15000N/m4；第二层为碎石土，m2=55000 N/m4 ；第三、四层分别
2
为强风化砂岩、中风化砂岩，m3=120000N/m
4
94500120000)3.01(350003.0)1(21mmm
(N/m4)
2、桩、墩尺寸与材料
墩帽顶标高为2616.8m，桩顶标高为2606.5m，墩柱顶标高为
2614.78m。
墩柱直径1.6m，桩直径1.75m。
桩身混凝土强度等级为C30，其抗压弹性模量Ec=3.0×104 MPa
3、作用效应情况
桥墩为单排双柱式，桥面宽9m，设计荷载公路-Ⅰ级，标准跨径
30m，无人行道。
（1）永久作用
上部为30m预应力钢筋混凝土箱梁，每一根柱承受的荷载：
两跨恒载反力N1=2705.10kN
盖梁自重反力N2=362.90KN
系梁自重反力N3=118.20KN
一根墩柱（直径1.6m）自重N4=416.00KN
桩（直径1.75m）每米自重
)/(10.6025475.114.32mkNq
（2）可变作用
对于桥墩基础的设计，汽车荷载采用车道荷载，车道荷载包括均
布荷载qk和集中荷载pk。对于公路-I级，qk =10.5kN/m，pk 采用直线
内插，pk =278.8kN。
两跨活载反力N5=872.6kN
3
一跨活载反力N6=436.3kN
N6 在顺向桥引起的弯矩M=65.45kN/m
制动力H=165kN
纵向风力：
盖梁部分W1=4.81kN,对桩顶力臂9.48m
墩身部分W2=10.48kN，对桩顶力臂4.14m
桩基础要用冲抓锥钻孔灌注桩基础，为嵌岩桩。
1
浅基础设计
一、设计资料
（1）上部构造：30m预应力钢筋混凝土连续箱梁，计算跨径29.7m。
行车道9m，无人行道。上部构造恒重所产生的支座反力
R=4.65×26×30+0.09×9×24×30+0.10×9×30×25+2×0.35×30×25
=5410.2（kN）
其中沥青砼1=24kN/m3，预应力钢筋砼2=26kN/m3，普通钢筋砼
3
25kN/m3。
（2）支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数为0.05;
（3）设计荷载：公路-I级；
（4）桥墩形式：采用双柱式加悬挑盖梁墩帽；
（5）设计基准风压：0.45kN/m2
（6）其他：第一层：粉质粘土，sat=20.80kN/m3；第二层：碎石土，
sat=22.10kN/m3；第三层：强风化砂岩，sat
=25.20kN/m3；第四层：
中风化砂岩，sat=27.00kN/m3。
二、确实基础埋置深度
从地质条件看，表层土为粉质粘土，[fa0]=180kpa，放桩处土层厚
度为1.92m。第二层为碎石土，[fa0]=200kpa，土层厚度为2.3m，故
选第二层土作为持力层，初步拟定基础底面在地面线以下4.2m,基础
埋深为4.2m。
三、基础的尺寸拟定
基础分为两层，每层厚度0.8m，襟边取0.6m，基础用C15，刚