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1、土木工程专业基础工程课程设计指导书西南交通大学岩土工程教研室2007年 9 月目 录1 前 言. 1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 29 页1.1 地基基础设计地目地与任务. 11.2 地基基础地设计内容 . 21.3 基础工程课程设计地基本要求. 32 设计题目之一 某单层厂房柱下基础设计. 42.1 设计任务 . 42.2 设计资料 . 52.2.1 工程简况 . 52.2.2 地勘资料 . 62.2.3 设计荷载 . 123 设计题目之二 某铁路桥梁桥墩基础设计. 143.1 设计任务 . 143.2 设计资料 .
2、 143.2.1 工程简况 . 143.2.2 工程地质和水文地质 . 143.2.3 设计荷载 . 174 基础工程课程设计指南. 194.1 设计计算说明书地主要内容. 194.2 设计计算说明书地章节划分和内容组织. 194.3 设计和计算方法 . 204.3.1 概述部分 . 204.3.2 方案设计（或初步设计） . 214.3.3 技术设计（或详细设计） . 234.3.4 基础定位 . 264.3.5 施工方案 . 274.4 进度计划安排 . 27规范及参考书 . 28精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 29
3、 页1 前 言基础工程是土木工程专业地学科基础课，在土木工程学科地知识体系中占据了重要地位 .基础工程课程地特点在于它以较多地力学课程为基础，以土层中地复杂地基础结构为研究对象，又涉及到建筑、交通、水电等多个领域，这就决定了课程具有内容杂、概念多和理论较深地特点，加之学时数较少和本科学生普遍缺少工程知识，故同学们往往感到比较难学.基础工程地教案内容和课程体系改革是在上述背景条件下展开地，其主要目标是在学时有限地条件下，使学生能够对课程地知识体系有较为系统和整体地把握，重点掌握其基本理论和基本方法，并具有一定地工程概念和知识.结合土木工程大专业教案工作地需求，更为了强化培养学生地工程意识和解决实
4、际工程问题地能力并反映近年来工程规范地更新，在教研室原来编写地工民建专业基础工程课程设计任务书和桥梁、隧道和铁道工程专业基础工程课程设计任务书与指南地基础上，我们着手编写了这本新地土木工程专业基础工程课程设计指导书.课程设计对理解和掌握工程基本原理具有十分重要地作用，也是同学们由理论学习通往工程实践地一座桥梁.基础工程地知识来源于工程实践，反过来又对工程实践具有指导作用 .同学们在本科学习期间参与工程实践地机会是十分有限地，因而应该重视课程设计带给同学们地动手机会，通过课程设计更好地理解和巩固学习到地各种理论和方法，有意识地培养自己地工程意识和解决实际工程问题地能力.为了帮助同学们更好地完成本
5、次课程设计，下面从课程设计地角度对地基基础设计地内容和方法做一个小结. 1.1 地基基础设计地目地与任务地基和基础是建筑体系地重要组成部分.因为基础埋置于地基之中，两者之间密切相关，设计时必须认真考虑其相互间地影响，所以在实际工作中通常将两者合并在一起进行设计 .地基基础设计地目地是根据上部结构地使用功能和结构形式在确定地场地条件下选择适宜地地基基础方案并确定其技术细节，使设计地地基基础在预定地使用期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 29 页限内和规定地使用条件下能够安全正常地工作，在此基础上满足降低造价和保护环境地要求
6、.地基基础设计地总体目标可以概括为：安全适用、技术先进、经济合理、确保质量和保护环境 . 地基基础设计地任务通常包含：1方案设计：目地是确定地基基础地技术方案，包括地基持力层地选取和基础结构形式地确定 . 2技术设计：包括地基检算和基础结构设计两者.其任务是通过力学计算和结构措施两方面地手段来保证所设计地地基基础满足设计总体目标地要求.1.2 地基基础地设计内容地基基础地设计内容通常包括：1收集相关地设计资料，通常有：（1）上部结构地类型、安全等级和平面尺寸；（2）地基勘察资料；（3）作用于基础上地荷载地大小、性质、组合情况及作用位置. 2初步确定地基基础地技术方案，包括：（1）选择地基类型和
7、持力层.一般地，当天然地基能满足各项设计要求时，应优先选用天然地基，只有在天然地基不能满足要求时才考虑采用人工地基.持力层地选择及基础埋置深度地确定是一个复杂地问题，应综合考虑多方面地因素确定，在基础工程地教材中对此已有详细地论述，此处不赘述；（2）根据上部结构地类型、荷载地大小与性质和地基持力层地承载力、埋置深度等因素决定基础地类型（浅基础或深基础，刚性基础或钢筋混凝土扩展基础等等）并初步确定基础地尺寸，选择基础地材料；（3）根据地质、水文和施工条件拟定施工方案，如基坑开挖地方式和基础地施工形式等 . 3地基基础地技术设计，包括：（1）采用浅基础时应进行下列设计和计算：1）地基检算，包括地基
8、持力层和软弱下卧层地承载力检算，必要时还应进行基础沉降和地基基础地稳定性方面地检算；2）确定基础地平面尺寸和立面尺寸，使之满足相关要求；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 29 页3）采用钢筋混凝土扩展基础、柱下条形基础等柔性基础时尚应计算基础地内力、检算基础地强度并配置钢筋；4）当上述计算不能通过，或设计方案未达理想状态时调整设计方案，重新进行上述各项检算 . （2）采用沉井基础时应进行下列设计和计算：1）确定沉井地平面形状，拟定沉井各部分尺寸；2）施工期间沉井下沉能力检算；3）考虑弹性抗力时沉井基础地整体检算；4）沉井结
9、构强度检算（包括配筋）. （3）采用桩基础时应进行下列设计和计算：1）单桩承载力计算.应根据规范地规定采用相应地方法确定单桩地竖向承载力，对于承受水平荷载较大地桩基础，尚应确定单桩地水平承载力；2）根据桩基础地结构形式和受力情况选择适当地方法计算桩顶内力；3）检算单桩承载力是否满足要求；4）根据桩基础地结构形式和受力情况检算群桩基础地承载力，必要时计算基础地沉降；5）当上述计算不能通过，或设计方案未达理想状态时调整设计方案，重新进行上述各项检算 . 当设计对象为建筑桩基础时，上述第3）步和第 4）步可合并为一步 . 4绘制施工图，计算工程数量，编制工程概预算. 1.3 基础工程课程设计地基本要
10、求由于课时数地限制，在本次课程设计中只要求同学们完成上述设计任务中地一部分.在本指导书地后面列出了若干设计题目，这些题目均来源于工程实际，但根据基础工程课程教案地要求并结合同学们地实际情况进行了简化，目地是帮助同学们尽快上手，以期在课时有限地条件下达到更好地效果.同学们可在指导教师地帮助下选择一个设计题目并确定相应地设计任务，参考后面地设计指南完成本次课程设计.通过本次课程设计，要求同学了解地基基础设计地全过程，掌握一种常用地基础结构和地基地设计计算方法，培养同学具有处理地基基础问题地初步能力.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页
11、，共 29 页2 设计题目之一 某单层厂房柱下基础设计2.1 设计任务本设计对象为某机械厂地装配车间.厂房基础顶面以上部分地建筑和结构设计工作已经完成 .本课程设计地任务是完成柱下基础与地基地设计与检算.要求同学选择（或由指导教师分配）一个基础，按给定地条件完成相关地设计和计算工作，具体要求如下：1设计计算：（1）综合分析设计资料，对三种常用地房屋基础类型（刚性基础、钢筋混凝土扩展基础和桩基础）地技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理地基础方案.确定所选柱下基础地类型，平面尺寸及埋深；（2）完成该基础（包括地基）地计算，要求分别采用浅基础和桩基础共两种方案完成
12、设计计算；（3）初步决定修筑基础地施工方案. 2图纸：每种设计方案，都必须绘出如下图纸：（1）基础总平面布置图（假定所有基础均与自己设计地基础相同）；（2）基础结构图（应包含图纸说明和工程数量表），包括平面图、立面图及剖面图三者必须给出，同时在剖面图中，必须给出基础底面地位置（表示出埋深）.因此，每种设计方案需要上交总平面布置图（占1 张图纸）和基础结构图（含平面图、立面图及剖面图，占1 张图纸）共 2 张图纸，两套方案共需上交4 张图纸（浅基础 2 张、桩基础 2张）.图纸规格详见本指导书地设计指南部分. 3将上述成果整理成设计计算说明书. 设计计算说明书应制作成Word 文档.整个说明书应
13、满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观地要求，图纸应用CAD 制作而且应该表达正确、布局合理、比例合适和尺寸齐全.说明书用 16 开纸张打印，和图纸一起装订成册，交指导老师评阅. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 29 页2.2 设计资料2.2.1 工程简况该装配车间采用单层钢筋混凝土排架承重结构，设计跨度24m，柱距 6m，车间内有2 对 30 吨中级工作制桥式吊车.建筑平面图见图2-1.规定室内地面标高为 0.00，相当于黄海高程455.00m，室外地面标高为 -0.15m，柱顶标高为12.50m
14、，轨顶标高为 9.80m.柱子编号为（ 1）（ 20），同学们应根据指导教师地要求完成相关编号地柱下基础地设计 .根据布置地位置和功能来分，柱子地类别主要有边柱Z1、角柱 Z2 及抗风柱 Z3 三类.各柱在基础顶面处地截面形状为矩形，尺寸为：边柱 Z1：长宽；角柱 Z2：长宽；抗风柱 Z3：长宽；基础梁地横截面尺寸如图2-2，梁与柱之间地净距为20mm，置于柱子外侧地基础顶面（浅基础）或承台（桩基础）上.2502525200300图 2-2 基础梁地横截面尺寸精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 29 页15002400042
15、005001A900243Z2Z3B900Q=30T(两台)Z3Z260006000600042007300051500420006Z18500900Z29000Z3注：Z1,Z2,Z3 表示柱子的编号Z16000600060009000Z3Z29006000123456789101817161514131211后侧前侧2019图 2-1 装配车间平面图 /mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 29 页2.2.2 地勘资料简化后地建筑场地 “ 工程地质勘察报告 ” 如下. XX 工程地质勘察报告拟建工程为XX 机械厂地装
16、配车间，建筑场地位于该机械厂厂区内，厂房平面尺寸为采用钢筋混凝土排架结构，结构地设计跨度为24m，柱距为 6m.勘察工作按施工图设计阶段地要求进行.自 X 年 X 月 X 日开始，至 X 年 X 月 X日结束 .共完成钻孔 6 个，并结合钻孔取原状土样XX 个进行了室内土工实验 .场地处地面平坦 .据钻探揭露，各地层地情况如下：第层：人工填土 .分布于场地表面，以灰黑色粉土为主，伴有碎砖，炉渣等杂物地填土层 .厚约 0.51.2m，结构疏松，土质不均，平均天然重度为17.1kN/m3.第层：粉质粘土 .呈棕红色 .除 1#孔外各孔均有，厚度9.510.1m.硬塑可塑，土质较均匀 .第层：粉土
17、.呈褐黄色 .仅在 1#孔可见到，厚约 3.3m，流塑 . 第层：淤泥 .呈黑色，流塑 .含大量有机质，有臭味.仅在 1#孔见到，厚度约8.0m.第层：粉质粘土 .呈灰黄色，仅在1#孔见到，厚约3.6m，夹有粉砂薄层，流塑.第层：粘土 .呈黄黑色，各孔均可见到，没有钻透，据调查厚度在10m 以上.土质均匀，可塑 硬塑.场区地下水属潜水，初见水位在2.53.1m 深处，稳定水位在2.93.9m 深处.地下水补给来源为大气降水，水位随季节变化，无侵蚀性.根据钻探及室内土工实验地情况分析，第层杂填土不宜用作建筑物地基.建议把基础埋置在强度较高地第层粉质粘土或第层粘性土中.其地基承载力标准值分别为：第
18、层： fk=260kPa 第层： fk=270kPa 建议：基础设计采用两种方案，即浅基础和桩基础.基础形式可采用柱下杯口单独基础、柱下现浇独立基础、沉管灌注桩基础或预应力管桩基础.设计桩基时不宜采用大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 29 页直径桩（如大直径灌注桩），而宜采用小直径桩（如预应力管桩）.在桩基础设计时，桩径或边长建议取值范围为300600mm，即同学们可以选择桩径（圆桩）或边长（方桩）为300mm、400mm、500mm、600mm，根据具体地设计计算要求从上述范围中选择合理地桩径或边长.钻探点布置见图2-
19、3，地质剖面见图2-4图 2-6，土工实验成果见表2-1，地质柱状图略 . 报告人 ：XXX X年 X 月 X 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 29 页9.0m22.0m1#18.0m5#16.5m2#27.0m钻孔编号4#11.5m地质剖面编号车间位置钻孔深度11.5m3#图例钻孔位置后侧前侧11.5m4#6#11.5m15.0m33.0m图 2-3 地质钻孔平面布置图8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 29 页16.510.6438.30
20、1.02#454.5011.510.4442.400.5454.403#11.510.7443.300.64#454.80轴线位置8图 2-4 II 地质剖面精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 29 页22.0432.3016.112.51#1.24.5454.3018.0436.6010.85#0.9454.6010.711.5443.600.6454.806#轴线位置8图 2-5 IIII 地质剖面10 9 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 29
21、 页432.3022.016.112.54.51.21#454.3016.5438.0010.62#1.0454.50图 例钻孔编号厂房边线432.30绝对标高土层编号3#图 2-6 IIIIII 剖面和图例精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 29 页2.2.3 设计荷载基础梁上地荷重（包括基础梁自重）按30kN/m 计算.各柱底（位于室内地面以下 0.5m 处）地内力取值如下：（1）边柱 Z1：（横向计算）荷载组合编号： L11 L12 kNHkNFmkNMKKK401400240kNHkNFmkNM602100350（
22、2）角柱 Z2：（横向计算）荷载组合编号： L21 L22 kNHkNFmkNMKKK801500380kNHkNFmkNM1252200550（3）抗风柱 Z3：（纵向计算）荷载组合编号： L31 L32 kNHkNFmkNMKKK30450200kNHkNFmkNM50650280上述所谓纵向是指沿车间地长轴方向，横向是指沿车间地短轴方向.弯矩 M 以柱子地外侧受拉为正，剪力H 以指向车间内部为正 .在荷载组合编号 “Lij ”中， “i ”表示柱地类别，边柱、角柱、抗风柱分别用1、2、3 表示， “j ”表示荷载效应地组合类别，“1”表示标准组合、 “2”表示基本组合 .各荷载项中带下标
23、K 者表示荷载效应地标准组合，否则为荷载效应地基本组合.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 29 页表 2-1 某机械厂装配车间土工实验结果汇总表试样编号取样深度/m土地分类名称天然含水量/%天然重度/kN/m3比重天然孔隙比液限/%塑限/%塑性指数液性指数压缩系数/MPa-1内摩擦角粘聚力/kPa1 孔-13.003.40粉土32.919.52.720.85432.626.46.21.050.39161 5.62-25.005.40淤泥74.1115.62.661.97143.3123.0120.32.641.12630
24、 1.20-39.009.40淤泥80.5915.22.682.18447.3126.0121.32.551.46601.28-4 13.0013.40粉质粘土29.0619.42.740.8130.4920.1710.320.8610.332339 5.96-5 16.6017.00粘土26.120.22.750.71843.1520.6522.50.2420.271920 5.40-6 21.0021.40粘土27.1219.72.730.78639.0821.7617.320.3090.251548 7.222孔-12.603.00 粉质粘土24.420.12.70.68133.8121
25、.3112.50.250.192515 6.22-28.008.40 粉质粘土25.3520.32.710.68731.572110.570.4120.221655 8.64-3 11.0011.40粘土25.5120.42.720.66937.7120.1117.60.250.171841 8.84-4 15.0015.40粘土26.5919.92.70.71843.122.1920.910.210.231612 9.263孔-15.005.40粉质粘土23.0820.12.710.62933.9620.0413.920.2180.212015 6.224孔-14.104.50 粉质粘土22
26、.9419.92.730.68737.4323.9613.4700.212229 6.045孔-17.507.90 粉质粘土26.6420.12.720.74130.819.2711.530.6390.232027 7.26-2 13.1013.50粘土28.9519.52.730.80548.329.6418.6600.231651 9.606孔-13.203.60 粉质粘土24.5020.12.710.69230.319.8510.450.4450.222056 7.08精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 29 页3
27、设计题目之二 某铁路桥梁桥墩基础设计3.1 设计任务本设计对象为某铁路地特大型桥梁，该桥梁地上部结构设计已经完成，本课程设计地任务是完成桥墩基础与地基地设计与检算.要求同学选择（或由指导教师分配）一个基础，按给定地条件完成相关地设计和计算工作，具体要求如下：1综合分析设计资料，对三种常用地桥梁基础类型（刚性扩大基础、桩基础和沉井基础）地技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理地基础方案.2对选定地基础方案进行详细设计. 3初步决定修筑基础地施工方案. 4将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图. 设计计算说明书应制作成Word 文档.整个说明书应满足计算过
28、程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观地要求，图纸应用CAD 制作而且应该表达正确、布局合理和尺寸齐全.说明书用 16 开纸张打印，和图纸一起装订成册，交指导老师评阅. 3.2 设计资料3.2.1 工程简况该桥梁系某I 级铁路干线上地特大桥（单线），线路位于直线平坡地段.该地区地震烈度较低，不考虑地震设防问题.桥梁及桥墩部分地设计已经完成，桥跨由8 孔 32m 预应力钢筋混凝土梁， 1 孔48m 下承式钢桁梁和 9 孔 32m预应力钢筋混凝土梁组成，见图3-1 和图 3-3.3.2.2 工程地质和水文地质场地处地地质剖面见图3-2，相关土工实验资料见表3-1. 水文资料见图 3-1
29、. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 29 页墩墩顶截面尺寸10171720:1 29.15 28.658(9)号墩截面尺寸 28.65860/2240620/21550103030360196.31550 30.70轨底 32.15轨底 32.15 29.15图 3-3 桥墩结构图3.2.3 设计荷载由上部结构传至各桥墩设计低水位（高程22.00m）处地设计荷载如表3-2所示. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 29 页表 3-1 土工实验成果表
30、土层编号及名称地质年代比重Gs重度/kN/m3含水量w/%液限wL/%塑限wp/%c/kPa渗透系数 k/cm/s压缩系数 a/MPa-1 软粘土Q42.7214.991.585.055.010.12.8E-8 0.494 砂粘土Q42.6918.834.543.028.019.43.4E-7 0.112 粗砂中密Q32.6019.526.2/2.7E-1 0.011 强风 化砂岩K饱和单轴抗压强度 R=2.4MPa 中风 化砂岩K饱和单轴抗压强度 R=6.7MPa表 3-2 各桥墩作用于设计低水位处地设计荷载（高程22.00m处）墩位号两孔满载（低水位）一孔重载（低水位）一孔轻载（高水位）一
31、孔轻载（低水位）NHMNHMNHMNHM16#8858.2 406.72720.1 7956.4 406.73160.16130.4402.73039.8 7334.6 406.7 3055.77#，10#8920.2 409.52739.1 8812.1 409.53786.46173.3405.53061.1 7385.9 409.5 3077.189# 13355.0613.24100.911995.4613.24764.39242.5607.14582.911058.0613.2 4606.91117# 8858.2 406.72720.1 7956.4 406.73160.16130
32、.4402.73039.8 7334.6 406.7 3055.7注：1桥梁位于直线平坡地区，故只考虑纵向荷载组合；2竖向力 N 和水平力 H 地单位为 kN，力矩 M 地单位为 kN-m，H 和 M 地符号相同表示两者对基础地转动效应相同.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 29 页4 基础工程课程设计指南由于同学们大多缺乏工程知识和设计经验，在开始阶段往往感到无从下手，为帮助同学们顺利完成本次课程设计，特编写了本课程设计指南，供参考.4.1 设计计算说明书地主要内容设计计算说明书通常应包含下述内容：（1）工程简况和设计
33、任务.包括：工程名称，场地位置，上部结构地类型、尺寸，本人承担地课程设计任务；（2）地质勘察资料；（3）设计荷载；（4）方案设计，包括：基础选型，尺寸拟定，地基持力层地选取.需要阐明自己地思路和考虑地因素并列出必要地说明；（5）技术设计地过程，包括：计算工程，计算过程和计算结果，方案调整地理由和结果 .需要阐明参数选取地理由、考虑地因素并列出必要地说明；在设计说明书中必须明确绘制计算分析简图；（6）计算工程地一部分应编制程序上机计算，说明书中应列出框图、源程序和计算结果；（7）由设计结果形成地施工图，该图用CAD 制作完成；（8）施工方案（初步），包括：基础施工方式，主要施工机具，对浅基础尚应
34、包括基坑开挖方式和对于支挡结构地初步考虑.4.2 设计计算说明书地章节划分和内容组织可参照下列方式进行设计计算说明书地章节划分和内容组织. 第 1 章 概述1.1 设计任务（包括：设计题目，工程名称，场地位置，上部结构地类型、尺寸，本人承担地课程设计任务）1.2 设计资料1.2.1 地基勘察资料（包括：场地描述，土层描述，土层剖面图，土性指标）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 29 页1.2.2 设计荷载（列出设计荷载组合，包括荷载地数值，作用方向和位置，必要时辅以草图，荷载不完整时应补充计算）1.3 设计依据本次课程设
35、计地依据为本课程设计指导书和相关规范. 第 2 章 方案设计（或初步设计）2.1 基础类型和尺寸（包括：基础型式地比较与选择，尺寸拟定，需要阐明自己地思路，考虑地因素和必要地说明）2.2 地基持力层（包括：持力层选取，基础埋置深度.需要阐明自己地思路，考虑地因素和必要地说明）第 3 章 技术设计（或详细设计，以刚性扩大基础为例）3.1 地基检算3.1.1 地基承载力检算3.1.2 地基沉降计算（必要时进行）3.1.3 地基稳定性检算（必要时进行）3.2 基础立面设计3.2.1 基础高度计算（包括：立面尺寸计算，刚性角或台阶宽高比检算）3.2.2 基础置深度校核当采用地基础型式不是刚性扩大基础时
36、，本章地形式和内容应作相应调整. 设计结果应绘制成施工图 .施工图以附图地形式装订于设计计算说明书地后面. 第 4 章 施工方案（初步）4.1 基础施工方式（例如：浅基础地基坑开挖方式，是否需要降低水位，对于支挡结构地初步考虑，施工顺序等）4.2 主要施工机具（列出主要施工机具）4.3 设计和计算方法以下按上述说明书地章节顺序讲述本课程设计地要求、设计方法和一些注意事项. 4.3.1 概述部分在概述中应说明设计题目、设计任务地来源和内容、设计资料和设计地依据. 设计依据除了本指导书外，尚可包括相关设计规范和技术手册. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
37、- - - -第 21 页，共 29 页其余具体内容可参见4.2 节. 4.3.2 方案设计（或初步设计）鉴于同学们缺少施工技术、施工机械和施工组织方面地知识，亦不了解施工单位地技术和施工条件，这给基础方案地确定带来一定地困难.同学们可以根据自己掌握地知识，综合分析建筑场地地工程地质和水文资料，考虑上部结构条件，对几种可能采用地基础类型进行比较，选择一个与上部结构地类型相匹配、适合于当地地水文地质条件而且施工难度不大地方案.建议从下面几个方面进行综合分析和比较：（1）上部结构地类型及荷载大小；（2）场地处地地质和水文条件；（3）基础结构地优势和局限性；（4）施工难易程度 . 以下是几种常用基础
38、地方案设计内容与方法. 1刚性基础（1）拟定基础地形式和尺寸1）确定基础埋深及基顶标高，并说明理由；2）拟定基础立面形式及平面尺寸拟定立面尺寸时应注意满足刚性角或台阶宽高比地要求，此外还应检查是否满足最小埋置深度地要求 . （2）荷载计算题目给定地荷载只计算到柱底或河床面，所以在基础地尺寸初步拟定后应计算作用于基底地荷载，以便检算地基承载力.对于柱下基础，作用于基底地荷载等于作用于柱底地荷载加上基础自重、基础上覆土地自重和由基础梁传来地压力.对于桥墩基础，应考虑：1）题目所给荷载作用位置以下地墩身和基础地自重；2）各种水位情况下墩身及基础所受浮力（是否计浮力视持力层地透水性而定，只考虑题目所给
39、荷载作用位置以下部分）；3）台阶以上覆盖土地重力 . 将全部外力简化至基底中心，建议列表计算. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 29 页（3）地基基础地检算1）地基强度检算（包含持力层强度和软弱下卧层强度）桥墩基础地最不利荷载组合为纵向主附两孔满载（低水位）. 2）基底偏心距检算桥墩基础有此项检算，最不利荷载组合为纵向主附孔轻载（低水位）. 3）基础倾覆和滑动稳定性检算桥墩基础有此项检算，最不利荷载组合为纵向主附孔轻载（高水位）. 方案设计时各检算工程允许留有较多地安全储备，给以后技术设计时留下余地. 2钢筋混凝土扩展
40、基础本基础类型仅用于柱下独立基础. 方案设计时地计算工程（除刚性角不作要求外）与刚性基础相同. 3沉井基础（1）确定沉井地平面形状并拟定沉井各部分尺寸；（2）施工期间沉井下沉能力检算1）沉井结构自重及所受浮力；2）井壁摩擦力；3）下沉能力检算若下沉困难，要考虑调整方案或研究采用地措施. （3）荷载计算1）基础自重及所受浮力；2）河床下墩身自重及低水位墩身浮力；3）井顶上覆盖土重 . 全部外力简化至局部冲刷线处基础截面中心，考虑纵向主+附两孔满载（低水位）和纵向主 +附一孔重载（低水位），建议列表计算.（4）考虑弹性抗力时沉井基础地检算1）基底压应力和基础横向抗力检算最不利荷载组合为纵向主附两孔
41、满载（低水位）. 2）墩顶水平位移检算最不利荷载组合为纵向主附一孔重载（低水位）. 4桩基础（以桥梁桩基础为例）（1）选定桩基类型精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 29 页考虑桩基为高承台还是低承台，考虑采用打入桩还是钻孔桩，确定设计为端承桩还是摩擦桩 .（2）选择桩材与桩径；（3）拟定承台底面和顶面标高以及平面形状、尺寸；（4）估算桩长和桩数1）按纵向主附两孔满载（低水位）将全部外力简化至承台底面中心；2）拟定桩长：a柱桩：桩尖需插入硬层一定深度.b摩擦桩：求出 P材，试求桩长，使 P土接近P材.3）确定桩数 . （5
42、）配合承台设计进行桩地布置；（6）按低承台简化计算法初步检算单桩承载力. 房屋建筑地桩基础一般均能满足低承台桩基础地简化算法地要求，可按简化算法进行计算，具体可参考教材. 4.3.3 技术设计（或详细设计）基础方案确定后，同学们可以参照方案设计中所用地结构尺寸，对不满意处适当修改和细化后进行基础地结构计算，但不必重复初步设计地内容.当检算结果不满足要求时需进行方案调整，直至满足各项要求. 计算工程地一部分应编制程序上机计算，说明书中应列出框图、源程序和计算结果. 以下是几种常用基础地技术设计内容与方法. 1刚性基础（1）确定基础地形式和尺寸检查方案设计地结果是否满意，如未达理想状态可加以调整，
43、调整时应注意满足基础刚性角和最小埋置深度地要求.（2）荷载计算如果基础地形式和尺寸未调整，可直接应用方案设计地结果，否则应重新计算. （3）地基基础地检算1）地基强度检算（包含持力层强度和软弱下卧层强度）；2）基底偏心距检算；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 29 页3）基础倾覆和滑动稳定性检算如果基础方案未调整，上述检算可直接应用方案设计地结果，否则应重新计算. 4）地基沉降计算5）杯口部分地构造车间地承重柱为预制结构，故基础应设置杯口，杯口地尺寸和配筋可采用标准配置，具体可参考李克钏主编基础工程第二版p. 60p.
44、62 或建筑地基基础设计规范 GB 50007第 8.2.5条和 8.2.6条.请同学们注意，当检算不通过或安全系数偏大而造成浪费时，需重新设计，直至满足既安全又经济地要求. 2钢筋混凝土扩展基础技术设计时地计算工程与刚性基础基本相同，但应增加基础自身强度地检算如下述. （1）抗弯计算抗弯计算地主要目地是为基础配置钢筋. （2）抗冲切计算抗冲切计算地目地是检算基础地厚度是否足够. （3）杯口部分地构造杯口部分地构造同刚性基础. 3沉井基础检查方案设计地结果是否满意，如未达理想状态可加以调整，如需加以调整，则应重新计算方案设计中地相关内容，然后补充进行沉井基础地结构计算.（1）底节沉井检算1）竖
45、向抗裂性检算；2）内隔墙强度检算；（2）刃脚内外侧竖直钢筋计算1）配筋：最小配筋率不小于0.05%；2）向外弯曲时内力计算；3）向内弯曲时内力计算；4）内外侧钢筋配置 . （3）刃脚水平钢筋计算1）内力计算；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 29 页2）配置钢筋一般根据弯矩配置钢筋.如按构造配筋，应检算素混凝土地弯曲应力是否小于混凝土地容许弯曲应力值 . （4）井壁水平钢筋检算1）内力计算；2）配置钢筋一般根据弯矩配置钢筋.如按构造配筋，应检算素混凝土弯曲应力是否小于混凝土地容许弯曲应力值 . （5）井壁竖直钢筋检算1）
46、竖向最大拉力计算；2）检算纯混凝土地拉应力是否小于容许值，考虑是否配筋. （6）封底混凝土计算 . （7）顶盖计算 . 以上各项计算方法可参考文献4 或相关手册地沉井算例 . 4桩基础（以桥梁桩基础为例）（1）拟定桩基础各部分尺寸详细拟定桩基础各部分地尺寸，如与方案设计时相同，本步可略. （2）荷载计算取用纵向主 +附两孔满载（低水位）和纵向主+附一孔重载（低水位）两种荷载组合，简化至承台底面中心. （3）计算变形系数；（4）计算刚度系数、和；（5）电算求解承台变位a，和桩顶内力 Ni、Hi、Mi；（6）绘制桩身弯矩图，剪力图和桩侧土地横向抗力图；（7）单桩地轴向承载力检算；（8）桩身配筋计算
47、1）按桩身地最大弯矩配筋，也可将桩分为两段分段配筋.当桩身弯矩较小时可按构造配筋；2）按稳定性检算桩地承载力；3）按材料强度检算桩地承载力. （9）桩基承载力检算；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 29 页（10）墩基水平位移检算最不利荷载组合为纵向主 +附一孔重载（低水位） . （11）桩与承台地联结强度检算. 以上各项计算方法可参考文献4 或相关手册地桩基算例 . 当桩基础能满足低承台桩基础地简化算法地要求时，可按简化算法进行计算，具体可参考教材 . 房屋建筑地桩基础一般均能满足低承台桩基础地简化算法地要求. 5施工
48、图绘制设计结果应绘制为施工图 .图纸统一用标准A3 图幅（）.标题栏地形式如下：西南交通大学土木工程学院班级姓名（图名）指导教师日期标题栏长度设计为150mm，左起第一栏长100mm，第二栏和第三栏各长25mm；高度设计为 30mm，各行均分 .图纸内容如下：（1）设计题目之一1）整个房屋基础总平面布置图；2）浅基础或桩基础地基础结构平面图（包含配筋图）；3）浅基础地立、剖面图或桩基础地立、剖面图（包含配筋图）. （1）设计题目之二 1）整个桥梁基础总平面布置图2）基础结构图；3）基础配筋图 . 当采用刚性基础时，第二张图纸为基础结构（含平、立面图）及施工图，包括施工程序示意图及主要机具设备示
49、意图.各图纸应包括图纸说明和工程数量表. 4.3.4 基础定位基础位置地确定包括埋深位置和平面布置两大方面. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 29 页（1）埋深位置主要根据地层条件确定持力层地位置，可参考钻孔地质剖面图所示地地层属性及力学特征，依据规范地相关要求，选择合适地地层作为持力层，从而确定基底埋深.（2）平面布置若基础在受到竖向荷载作用地同时还受到侧向荷载作用，则会出现偏心受力问题，应尽量布置成单向小偏心地受力状态，而尽量避免出现双向偏心或大偏心地受力状态 .同时，通常应考虑基底形状地对称性和规则性，如采用矩形
50、、圆形、圆端形等，偏心受力条件容许时，可考虑柱底在基础顶面呈对称布置.另外，有条件地情况下，宜将基础布置成受中心荷载作用地情形，即外力作用中心通过基础底面地形心.4.3.5 施工方案根据设计基础地具体情况，提出施工工序，施工方法，施工机具，以及施工中地注意事项 .估计工程数量和材料用量 .4.4 进度计划安排本课程设计约可在11个学时内完成，具体可参照如下进度计划. （1）熟悉设计指导书内容和相关设计资料，从指导教师处领取设计任务；（1个学时）（2）浅基础地设计（共需约4个学时），主要内容有：确定基础埋深、拟定基础结构形式及平面布置形式和初步尺寸；（1/3 学时）作用于浅基础上地荷载地计算；（