1、專業(yè)學(xué)習(xí)資料土木工程專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書專業(yè)學(xué)習(xí)資料西南交通大學(xué)巖土工程教研室2005 年 9 月專業(yè)學(xué)習(xí)資料1.1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的目的與任務(wù) .1.1.2地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 .2.1.3 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)的基本要求.3.2 設(shè)計(jì)題目之一一一某單層廠房柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì) .42.1設(shè)計(jì)任務(wù).42.2設(shè)計(jì)資料.42.2.1 工程概況.42.2.2 地勘資料. .6.2.2.3 設(shè)計(jì)荷載 .1.1.3 設(shè)計(jì)題目之二一一某鐵路橋梁橋墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì) .143.1設(shè)計(jì)任務(wù).143.2設(shè)計(jì)資料.143.2.1 工程概況 .1.4.3.2.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì).1.43.2.3 設(shè)計(jì)荷載.1.7.4 基礎(chǔ)工程課

2、程設(shè)計(jì)指南.194.1設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的主要內(nèi)容 .19.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的章節(jié)劃分和內(nèi)容組織 .19.4.3設(shè)計(jì)和計(jì)算方法.2Q.4.3.2方案設(shè)計(jì)（或初步設(shè)計(jì)）.21.4.3.3技術(shù)設(shè)計(jì)（或詳細(xì)設(shè)計(jì)）.23.4.3.4施工方案.26.4.3.1 概述部分.2Q.專業(yè)學(xué)習(xí)資料規(guī)范及參考書.27專業(yè)學(xué)習(xí)資料專業(yè)學(xué)習(xí)資料基礎(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，在土木工程學(xué)科的知識(shí)體系中占據(jù)了 重要地位。基礎(chǔ)工程課程的特點(diǎn)在于它以較多的力學(xué)課程為基礎(chǔ)，以土層中的復(fù)雜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，又涉及到建筑、交通、水電等多個(gè)領(lǐng)域，這就決定了課程 具有內(nèi)容雜、概念多和理論較深的特點(diǎn)，加之學(xué)時(shí)數(shù)較少和本科學(xué)生

3、普遍缺少工程 知識(shí)，故同學(xué)們往往感到比較難學(xué)?；A(chǔ)工程的教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革是在上述背景條件下展開的，其主要目標(biāo)是在學(xué)時(shí)有限的條件下，使學(xué)生能夠?qū)φn程的知識(shí)體系有較為系統(tǒng)和整體的把握，重點(diǎn)掌握其基本理論和基本方法，并具有一定的工程概念和知識(shí)。結(jié)合土木工程大 專業(yè)教學(xué)工作的需求，更為了強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和解決實(shí)際工程問題的能力 并反映近年來工程規(guī)范的更新，在教研室原來編寫的 工民建專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì) 任務(wù)書和橋梁、隧道和鐵道工程專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書與指南的基礎(chǔ)上，我們著手編寫了這本新的土木工程專業(yè)基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 。課程設(shè)計(jì)對(duì)理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用，也是同學(xué)

4、們由理論學(xué)習(xí)通往工程實(shí)踐的一座橋梁。基礎(chǔ)工程的知識(shí)來源于工程實(shí)踐，反過來又對(duì)工程 實(shí)踐具有指導(dǎo)作用。同學(xué)們?cè)诒究茖W(xué)習(xí)期間參與工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)是十分有限的，因而應(yīng)該重視課程設(shè)計(jì)帶給同學(xué)們的動(dòng)手機(jī)會(huì)，通過課程設(shè)計(jì)更好地理解和鞏固學(xué)習(xí) 到的各種理論和方法，有意識(shí)地培養(yǎng)自己的工程意識(shí)和解決實(shí)際工程問題的能力。為了幫助同學(xué)們更好地完成本次課程設(shè)計(jì)，下面從課程設(shè)計(jì)的角度對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法做一個(gè)小結(jié)。1.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)地基和基礎(chǔ)是建筑體系的重要組成部分。因?yàn)榛A(chǔ)埋置于地基之中，兩者之間 密切相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真考慮其相互間的影響，所以在實(shí)際工作中通常將兩者合 并在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)。地基基礎(chǔ)設(shè)

5、計(jì)的目的是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的使用功能和結(jié)構(gòu)形式在確定的場(chǎng)地條件 下選擇適宜的地基基礎(chǔ)方案并確定其技術(shù)細(xì)節(jié)，使設(shè)計(jì)的地基基礎(chǔ)在預(yù)定的使用期 限內(nèi)和規(guī)定專業(yè)學(xué)習(xí)資料的使用條件下能夠安全正常地工作，在此基礎(chǔ)上滿足降低造價(jià)和保護(hù)環(huán) 境的要求。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)可以概括為：安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的任務(wù)通常包含：1.方案設(shè)計(jì)：目的是確定地基基礎(chǔ)的技術(shù)方案，包括地基持力層的選取和基礎(chǔ) 結(jié)構(gòu)形式的確定。2 .技術(shù)設(shè)計(jì)：包括地基檢算和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩者。其任務(wù)是通過力學(xué)計(jì)算和結(jié) 構(gòu)措施兩方面的手段來保證所設(shè)計(jì)的地基基礎(chǔ)滿足設(shè)計(jì)總體目標(biāo)的要求。1.2 地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容地基基

6、礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容通常包括：1.收集相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，通常有：(1) 上部結(jié)構(gòu)的類型、安全等級(jí)和平面尺寸；(2) 地基勘察資料；(3) 作用于基礎(chǔ)上的荷載的大小、性質(zhì)、組合情況及作用位置。2 .初步確定地基基礎(chǔ)的技術(shù)方案，包括：(1)選擇地基類型和持力層。一般地，當(dāng)天然地基能滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng) 優(yōu)先選用天然地基，只有在天然地基不能滿足要求時(shí)才考慮采用人工地基。持力層的選擇及基礎(chǔ)埋置深度的確定是一個(gè)復(fù)雜的問題，應(yīng)綜合考慮多方面的因素確定，在基礎(chǔ)工程的教材中對(duì)此已有詳細(xì)的論述，此處不贅述；(2)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的類型、荷載的大小與性質(zhì)和地基持力層的承載力、埋置深 度等因素決定基礎(chǔ)的類型(淺基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)，剛

7、性基礎(chǔ)或鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)等 等)并初步確定基礎(chǔ)的尺寸，選擇基礎(chǔ)的材料；(3) 根據(jù)地質(zhì)、水文和施工條件擬定施工方案，如基坑開挖的方式和基礎(chǔ)的施 工形式等。3.地基基礎(chǔ)的技術(shù)設(shè)計(jì)，包括：(1)采用淺基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)進(jìn)行下列設(shè)計(jì)和計(jì)算：專業(yè)學(xué)習(xí)資料1)地基檢算，包括地基持力層和軟弱下臥層的承載力檢算，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行 基礎(chǔ)沉降和地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性方面的檢算；2）確定基礎(chǔ)的平面尺寸和立面尺寸，使之滿足相關(guān)要求；3）采用鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)等柔性基礎(chǔ)時(shí)尚應(yīng)計(jì)算基礎(chǔ)的內(nèi) 力、檢算基礎(chǔ)的強(qiáng)度并配置鋼筋；4）當(dāng)上述計(jì)算不能通過，或設(shè)計(jì)方案未達(dá)理想狀態(tài)時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，重新進(jìn) 行上述各項(xiàng)檢算。（2） 采用沉井

8、基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)進(jìn)行下列設(shè)計(jì)和計(jì)算：1）確定沉井的平面形狀，擬定沉井各部分尺寸；2）施工期間沉井下沉能力檢算；3）考慮彈性抗力時(shí)沉井基礎(chǔ)的整體檢算；4）沉井結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算（包括配筋）。（3） 采用樁基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)進(jìn)行下列設(shè)計(jì)和計(jì)算：1）單樁承載力計(jì)算。應(yīng)根據(jù)規(guī)范的規(guī)定采用相應(yīng)的方法確定單樁的豎向承載 力，對(duì)于承受水平荷載較大的樁基礎(chǔ)，尚應(yīng)確定單樁的水平承載力；2） 根據(jù)樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式和受力情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ?jì)算樁頂內(nèi)力；3）檢算單樁承載力是否滿足要求；4） 根據(jù)樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式和受力情況檢算群樁基礎(chǔ)的承載力，必要時(shí)計(jì)算基礎(chǔ)的沉降；5）當(dāng)上述計(jì)算不能通過，或設(shè)計(jì)方案未達(dá)理想狀態(tài)時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，重新進(jìn) 行上述各

9、項(xiàng)檢算。當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)象為建筑樁基礎(chǔ)時(shí)，上述第 3）步和第 4）步可合并為一步。4.繪制施工圖，計(jì)算工程數(shù)量，編制工程概預(yù)算。1.3 基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)的基本要求由于課時(shí)數(shù)的限制，在本次課程設(shè)計(jì)中只要求同學(xué)們完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)中的一 部分。在本指導(dǎo)書的后面列出了若干設(shè)計(jì)題目，這些題目均來源于工程實(shí)際，但根 據(jù)基礎(chǔ)工程課程教學(xué)的要求并結(jié)合同學(xué)們的實(shí)際情況進(jìn)行了簡(jiǎn)化，目的是幫助同學(xué)們盡快上手，以期在課時(shí)有限的條件下達(dá)到更好的效果 。同學(xué)們可在任課教師的幫 助下選擇一個(gè)設(shè)計(jì)題目并確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，參考后面的設(shè)計(jì)指南完成本次課程專業(yè)學(xué)習(xí)資料設(shè)計(jì)。通過本次課程設(shè)計(jì)，要求同學(xué)了解地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的全過程，掌握一種常用

10、的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和地基的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并具有一定的處理地基基礎(chǔ)問題的能力專業(yè)學(xué)習(xí)資料2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)對(duì)象為某機(jī)械廠的裝配車間。廠房基礎(chǔ)頂面以上部分的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作已經(jīng)完成。本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成柱下基礎(chǔ)與地基的設(shè)計(jì)與檢算。要求同學(xué)選擇（或由任課教師分配）一個(gè)基礎(chǔ)，按給定的條件完成相關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作 ， 具體要求如下：1.設(shè)計(jì)計(jì)算：（1） 綜合分析設(shè)計(jì)資料，對(duì)三種常用的房屋基礎(chǔ)類型 （剛性基礎(chǔ)、鋼筋混凝土 擴(kuò)展基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)）的技術(shù)合理性進(jìn)行比較 （限于課時(shí)，本次課程設(shè)計(jì)不考慮造價(jià) 因素），選擇較為合理的基礎(chǔ)方案。確定所選柱下基礎(chǔ)的類型，平面尺寸及埋深；（2） 完成該基礎(chǔ)（包括地基）的計(jì)算

11、；（3） 初步?jīng)Q定修筑基礎(chǔ)的施工方案。2.圖紙：（1） 基礎(chǔ)總平面布置圖（假定所有基礎(chǔ)均與自己設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)相同）；（2） 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖（應(yīng)包含圖紙說明和工程數(shù)量表）。3.將上述成果整理成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書應(yīng)制作成 Word 文檔。整個(gè)說明書應(yīng)滿足計(jì)算過程完整、計(jì)算 步驟清楚、文字簡(jiǎn)明、符號(hào)規(guī)范和版面美觀的要求，圖紙應(yīng)用 CAD 制作而且應(yīng)該表 達(dá)正確、布局合理和尺寸齊全。說明書用 16 開紙張打印，和圖紙一起裝訂成冊(cè)，交任課老師評(píng)閱。2.2 設(shè)計(jì)資料2.2.1 工程概況該裝配車間采用單層鋼筋混凝土排架承重結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)跨度 24m，柱距 6m，車間內(nèi)有 2 對(duì) 30 噸中級(jí)工作制橋式吊車。

12、 建筑平面圖見圖 2-1。 規(guī)定室內(nèi)地面標(biāo)高為土 0.00 ,2 設(shè)計(jì)題目之某單層廠房柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)習(xí)資料相當(dāng)于黃海高程 455.00m ,室外地面標(biāo)高為-0.15m ,柱頂標(biāo)高為 12.50m ,軌 頂專業(yè)學(xué)習(xí)資料irZ2Z3Z315001420001)Z116000T-注：Z1,Z2,Z3表示柱子的編旦圖 2-1裝配車間平面圖/mm6000 6000 6000- - -11 .1臺(tái)pJZ2Z13000 M-6000 6000 60001-IIZ2”一，-Z250C專業(yè)學(xué)習(xí)資料標(biāo)咼為 9.80m。各柱在基礎(chǔ)頂面處的截面形狀為矩形，尺寸為：邊柱 Z1 :長 寬=1000 400mm ;角柱

13、 Z2:長寬=1000 400mm ；抗風(fēng)柱 Z3 :長寬=700 400mm ；基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸如圖 2-2，梁與柱之間的凈距為 20mm，置于柱子外側(cè)的 杯口基礎(chǔ)上。圖 2-2 基礎(chǔ)梁的橫截面尺寸2.2.2 地勘資料簡(jiǎn)化后的建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察報(bào)告”如下。XX 工程地質(zhì)勘察報(bào)告擬建工程為 XX 機(jī)械廠的裝配車間，建筑場(chǎng)地位于該機(jī)械廠廠區(qū)內(nèi)，廠房平面尺 寸為42m 24m,采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)跨度為 24m，柱距為 6m?？辈旃ぷ靼词┕D設(shè)計(jì)階段的要求進(jìn)行。自 X 年 X 月 X 日開始，至 X 年 X 月 X 日結(jié)束。共完成鉆孔 6 個(gè)，并結(jié)合鉆孔取原狀土樣 XX 個(gè)進(jìn)行了

14、室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)。場(chǎng)地處地面平坦。擬建車間的西南角有一古河道，現(xiàn)已淤填。據(jù)鉆探揭露，各 地層的25 - 200 _ .25AB3專業(yè)學(xué)習(xí)資料情況如下：第層：人工填土。分布于場(chǎng)地表面，以灰黑色粉土為主，伴有碎磚，爐渣等 雜物的填土層。厚約 0.51.2m，結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)不均，平均天然重度為 17.1kN/m3。第層：粉質(zhì)粘土。呈棕紅色。除 1#孔外各孔均有，厚度 9.510.1m。硬塑 可塑，土質(zhì)較均勻。第層：粉土。呈褐黃色。僅在 1#孔可見到，厚約 3.3m,流塑。第層：淤泥。呈黑色，流塑。含大量有機(jī)質(zhì)，有臭味。僅在 1#孔見到，厚度 約 8.0m。第層：粉質(zhì)粘土。呈灰黃色，僅在 1#孔見到，厚約

15、 3.6m，夾有粉砂薄層，流 塑。第層：粘土。呈黃黑色，各孔均可見到，沒有鉆透，據(jù)調(diào)查厚度在 10m 以 上。土質(zhì)均勻，可塑硬塑。場(chǎng)區(qū)地下水屬潛水，初見水位在 2.53.1m 深處，穩(wěn)定水位在 2.93.9m 深處。 地下水補(bǔ)給來源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化，無侵蝕性。根據(jù)鉆探及室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)的情況分析，第層雜填土不宜用作建筑物地基。建 議把基礎(chǔ)埋置在強(qiáng)度較高的第 層粉質(zhì)粘土或第 層粘性土中。其地基承載力標(biāo)準(zhǔn) 值分別為：第層：fk=260kPa第層：fk=270kPa建議：受古河道影響的幾個(gè)柱基采用樁基礎(chǔ)；其余基礎(chǔ)可采用柱下杯口單獨(dú)基礎(chǔ)。鉆探點(diǎn)布置見圖 2-3，地質(zhì)剖面見圖 2-4圖 2-6，土

16、工試驗(yàn)成果見表 2-1，地質(zhì) 柱狀圖略。報(bào)告人:XXXX 年 X 月 X 日專業(yè)學(xué)習(xí)資料m- -_IB 2#3#11.5m11116.5m.11111#5#1122.0m18.0m* _=_=_=_=_127.0m18.0m4#11.5m6#11.5m36.0m9.0m圖 2-3地質(zhì)鉆孔平面布置圖圖例4#11.5mI I鉆孔位置鉆孔編號(hào)鉆孔深度地質(zhì)剖面編號(hào)車間位置454.30454.60專業(yè)學(xué)習(xí)資料22.0口432.30圖 2-4 I I 地質(zhì)剖面454.80專業(yè)學(xué)習(xí)資料443.30圖 2-5 IIII 地質(zhì)剖面454.30454.50專業(yè)學(xué)習(xí)資料廠房邊線I土層編號(hào)圖 2-6 III III

17、剖面和圖例2.2.3 設(shè)計(jì)荷載基礎(chǔ)梁上的荷重（包括基礎(chǔ)梁自重）按 30kN/m 計(jì)算。各柱底（標(biāo)高-0.5m處）的內(nèi)力設(shè)計(jì)值如下：1.24.512.522.0 J：432.30鉆孔編號(hào)432.30 絕對(duì)標(biāo)高專業(yè)學(xué)習(xí)資料(1)邊柱 Z1 :（橫向計(jì)算）（2）角柱 Z2:（橫向計(jì)算）（3）抗風(fēng)柱 Z3:（縱向計(jì)算）上述所謂縱向是指沿車間的長軸方向柱子的外側(cè)受拉為正，剪力 H 以指向車間內(nèi)部為正l M=265kN-mJ F=1400kNH=40kNJM=350kN-mJ F=1000kNH=65kN廣 M=200kN-mJ F=420kNH = 35kNV,橫向是指沿車間的短軸方向彎矩 M 以表 2

18、-1某機(jī)械廠裝配車間土工試驗(yàn)成果報(bào)告專業(yè)學(xué)習(xí)資料試樣編號(hào)取樣深度/m土的分類名稱天然含 水量/%天然重度/kN/m3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮系數(shù)/MPa-1內(nèi)摩擦角粘聚力/kPa1 孔-13.003.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.3916 15.62-25.005.40淤泥74.1115.62.661.97143.3123.0120.32.641.126 301.20-39.009.40淤泥80.5915.22.682.18447.3126.0121.32.551.466 0，1.28-413.0013.40粉質(zhì)粘土29.

19、0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.3323 395.96-516.6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.2719 205.40-621.0021.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.2515 487.222 孔-12.60 3.00粉質(zhì)粘土24.420.12.70.68133.8121.3112.50.250.1925 156.22-28.00 8.40粉質(zhì)粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.2216 558

20、.64-311.0011.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.1718 418.84-415.0015.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.2316 129.263 孔-15.005.40粉質(zhì)粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.2120 156.224 孔-14.104.50粉質(zhì)粘土22.9419.92.730.68737.4323.9613.4700.2122 296.045 孔-17.50 7.90粉質(zhì)粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.2320 277.26-213.1013.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.66：2、：3和：4；（5）電算求解承臺(tái)變位 a，b,-和樁頂內(nèi)力 2、比、Mi；（6）繪制樁身彎矩圖，剪力圖和樁側(cè)土的橫向抗力圖；（7）單樁的軸向承載力檢算；（8）樁身配筋計(jì)算1）按樁身的最大彎矩配筋，也可將樁分為兩段分段配筋。當(dāng)樁身彎矩較 小時(shí)可按構(gòu)造配筋；2）按穩(wěn)定性檢