土力學(xué)與地基基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)報(bào)告

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

某場(chǎng)地土層情況如下，第一層為雜填土，厚度1m，第二層為淤泥，流塑狀態(tài)，厚度6.5m，第三層為粉質(zhì)粘土，IL=0.25，厚度大。現(xiàn)需設(shè)計(jì)一框架柱，截面為300mm×450mm，樁預(yù)采用預(yù)制樁基礎(chǔ)。柱底在地面處的設(shè)計(jì)值為：軸向力Fk=2500KN，彎矩Mk=180KNM，水平力H=100KN，水平力合彎矩方向均自沿長(zhǎng)度方向左向右，初選柱截面350mm×350mm，樁基等級(jí)為二級(jí)。試設(shè)計(jì)此樁基礎(chǔ)。

1、建筑資料：第一層雜填土厚度1m第二層淤泥厚度6.5m第三層粉質(zhì)粘土厚度大

柱底在地面處的設(shè)計(jì)值為：軸向力Fk=2500KN彎矩Mk=180KNM，水平力H=100KN，水平力合彎矩方向均自沿長(zhǎng)度方向左向右，初選柱截面350mm×350mm，樁基等級(jí)為二級(jí)

2、確定樁長(zhǎng)及單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。

取承臺(tái)埋深d=1m，樁端進(jìn)入粉質(zhì)粘土層3.5m（〉2d），樁的計(jì)算長(zhǎng)度l=6.5m+3.5m=10m

查表8-1得qsik的值。淤泥層：流塑狀態(tài)的淤泥（偏好）可取qs1k=15kpa,,該層中心點(diǎn)埋深4.85〈5m,修正系數(shù)是0.8。

得：qsik=15×0.8kpa=12kpa。

13粉質(zhì)黏土層：埋深：2+6.5+1=9.25m，故修正系數(shù)為0.96，按照I1=0.25

2得：qs2k=82×0.96kpa=78.7kpa。

查表8-2取粉質(zhì)黏土層的qpk值：按I1=0.25和入土深度h=11m，查表，近似取qpk=4400kpa。

單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

=0.35×4×(12×6.5+78.7×3.5)KN+4400×0.35KN=1033.83KN

（2）確定基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值。

由于承臺(tái)下為高靈敏度的淤泥，故不考慮承臺(tái)效應(yīng)，取ηC=0，按及

Bc=0.2lSa=3,查表得ηs=0.80，ηp=0.4,γP=γs=1.65，于是基樁（估計(jì)樁數(shù)超過3根）的d豎向承載力設(shè)計(jì)值為：R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γP=0.8×494.83/1.65KN+1.64×539/1.65KN=775.65KN

（3）初選樁的根數(shù)和承臺(tái)尺寸。

樁的根數(shù)：n>F/R=2500/775.65=3.2取n=4

取樁距Sa=3.0d=3.5×0.35m=1.225m,（4）基樁的豎向承載力驗(yàn)算。

N=(F+G)/n=(2500+1.2×20×1.75×1)/4KN=643.4KN

Nmax=N+MyXmax/∑Xj=643KN+（81+100×1）×0.525/4×0.525KN=776.7KN

γsafN=1.0×643.4KN=643.4KN,重力式擋土墻

設(shè)計(jì)一漿砌快石擋土墻，墻高5m，墻背豎直，光滑，墻后填土水平，墻后兩層土體，第一層土為碎石土，層厚2m，物理力學(xué)指標(biāo)：重度γ=-15KN/m，內(nèi)摩擦角Φ=35°，粘聚力c=5KPa，第二層土為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，重γ=22KN/m，內(nèi)摩擦角Φ=30,粘聚力C=10KPa，基底摩擦系數(shù)u=0.4,地基承載力設(shè)計(jì)值fa=300KPa。

1、初步確定擋土墻的頂寬、底寬和高度:

擋土墻截面尺寸的選擇：根據(jù)規(guī)范要求可知H=5.則取頂寬0.8cm，底寬2.6m

2、擋土墻斷面的初步設(shè)計(jì)：

(1)主動(dòng)土壓力計(jì)算：根據(jù)朗肯土壓力理論則Kal1，Kal2：

Kal1＝tan（45°－35°/2）＝0.27

Kal2＝tan（45°－30°/2）＝0.33

（2）墻頂土壓力強(qiáng)度為：

σa＝qka1－2c1ka1＝0×ka1－2c1ka1＝0－2×5×0.27=-100.27＝-5.2kpa

設(shè)臨界深度為z0，則有

σaz0＝γ1z0ka1＋qka1－2c1ka1＝0

可得:18z0×0.27＋0－2×50.27＝4.86z0＋0－100.27＝0

4.86z0－5.2＝

z0＝1.07m

(3)第一層底部土壓力強(qiáng)度

σa＝γ1h1ka1＋qka1－2c1ka1

＝18×2×0.27kpa－2×50.27＝4.52kpa

第二層頂部土壓力強(qiáng)度

σa＝γ1h1ka2＋qka2－2c2ka2

＝18×2×0.33－2×100.33＝0.39kpa

第二層底部土壓力強(qiáng)度

σa＝(γ1h1＋γ2h2)ka2＋qka2－2c2ka2

＝(18×2＋22×3)×0.33－22×100.33＝22.171kpa

墻背上的主動(dòng)土壓力為

Ea＝1/2×4.52(2－1.07)kn/m＋0.39×3kn/m＋1/2(22.171－0.39)×3kn/m

＝35.94kn/m

Ea的作用點(diǎn)距墻底的距離x為:x＝1/3×5＝1.67m

擋土墻自重及重心：將擋土墻截面分成一個(gè)三角形和一個(gè)矩形，分別計(jì)算它們的

自重：Ｗ1＝1/2×(2.6－0.8)×5×22kn/m＝99kn/m

Ｗ2＝0.8×5×22kn/m＝88kn/m

Ｗ1與Ｗ2的作用點(diǎn)離Ｏ點(diǎn)的距離分別為：a1＝2/3×1.4＝0.93m

a2＝1.4m＋1/2×0.8＝1.8m

3、擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算

（1）抗傾覆穩(wěn)定運(yùn)算：

Kt＝（Ｗ1×a1＋Ｗ2×a2)/EaＸ＝（99×0.93＋88×1.8）/（35.94×1.67）

＝4.17>1.6滿足條件

（2）抗滑動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)算：

Ks＝〔（Ｗ1＋Ｗ2）×u〕/Ea＝〔（99＋88）×0.4〕/35.94＝2.08>1.3

滿足條件

4、擋土墻的排水設(shè)計(jì)

擋土墻應(yīng)設(shè)置池水孔，其間距宜取2-3m，外斜坡度宜為5％，孔眼尺寸不宜

小于Φ100mm。林宗元.巖石土層治理手冊(cè)[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1993馮國棟.土力學(xué)[M].北京：水利電力出版社，1988.

張力霆.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)樁基工程[M].,北京：高等教育出版社，201*楊進(jìn)良.土力學(xué)[M].2版.北京：中國水利電力出版社，201*.

黃生根,張希浩,曹輝.地基處理與基坑支護(hù)工程[M].北京:中國地質(zhì)大學(xué)

出版社,1999.

夏明耀，曾進(jìn)倫.地下工程設(shè)計(jì)與計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999

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湖南交通工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院

班級(jí)：鐵工0908學(xué)號(hào)：201*00001497姓名：朱亞

指導(dǎo)老師：王年生

時(shí)間：201*年12月26-201*年12月31

目錄

第一章：概述

1、橋墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)已知資料2、設(shè)計(jì)資料

3、橋墩上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖第二章：天然地基淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、復(fù)核各土層的物理學(xué)指標(biāo)2、初步確定基礎(chǔ)埋深及各部尺寸3、確定持力層及軟弱下臥層的容許承載力4、基礎(chǔ)自重的計(jì)算

5、基礎(chǔ)臺(tái)階土重的計(jì)算（按計(jì)浮力與不計(jì)浮力兩種情況）6、根據(jù)《規(guī)范》要求進(jìn)行最不利荷載組合

7、地基強(qiáng)度及偏心計(jì)算（按計(jì)浮力與不計(jì)浮力兩種情況）8、基礎(chǔ)穩(wěn)定性檢算第三章：地基沉降計(jì)算

1、各分層自重應(yīng)力及平均自重應(yīng)力計(jì)算2、附加應(yīng)力及平均附加應(yīng)力計(jì)算3、地基總沉降量計(jì)算

一．檢算土的物理指標(biāo)

第一層土的篩分實(shí)驗(yàn)分析表

篩孔直徑(mm)分計(jì)篩余量（g）分計(jì)篩余百分率（%）累計(jì)篩余百分率(%)1、根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果查表1-12知，該土屬于中砂2、確定土的密實(shí)程度:

相對(duì)密實(shí)度：Dr=emax-e/emax-emin=0.71-0.66/0.71-0.51=0.25查表1-5知，該土屬于稍松狀態(tài)3、確定土的狀態(tài)及名稱：

塑性指數(shù)：IP=WL-WP=32.3-18.1=14.2查表1-8可知，該土屬于砂黏土

液性指數(shù)：IL=W-WP/IP=24.6-18.1/14.2=0.46查表1-9可知，此砂黏土處于硬塑狀態(tài)4、確定土層的基本承載力：由e=0.66,IL=0.46；

查表6-5知，基本承載力σ0=318kPa

021456289100021241727110>1010～2～0.521852150.5～0.251540.25～0.1246100

第二層土的計(jì)算與分析

1、確定土的狀態(tài)及名稱：塑性指數(shù)：IP=WL-WP=35-15=20查表1-8可知，該土為黏土

液性指數(shù)：IL=W-WP/IP=30-15/20=0.75查表1-9可知，此黏土處于軟塑狀態(tài)2、確定土層的基本承載力：由e=0.88，IL=0.75；

查表6-6可知，基本承載力σ0=175kPa

二、設(shè)計(jì)計(jì)算

（一）、初步擬定基礎(chǔ)埋置深度和尺寸

本橋址河流的沖刷總深度為91.2-90.3=0.9m,根據(jù)最小埋深的有關(guān)規(guī)定，基底必須埋置在最大可能沖刷線以下的深度為2.0+0.9×10%=2.09m,取2.3m，初步擬定為兩層，形狀為矩形，基底標(biāo)高為88.00m，詳細(xì)尺寸見尺寸長(zhǎng)度寬度高度襟邊寬體積層數(shù)上層下層合計(jì)(m)(m)(m)(m)0.50.81.3(m)自重(kN)水浮力(kN)157.6312.54.793.291.06.394.891.011.188.182.015.76362.4831.25718.7547.011081.23470.1

（二）、基礎(chǔ)本身強(qiáng)度檢算

基礎(chǔ)正交方向的坡線與直線所成的夾角α值，見表

夾角α層數(shù)上層下層arctg0.5=26°arctg0.8=38°arctg0.5=26°arctg0.8=38°45°45°橫向夾角α縱向夾角ααmax上下層夾角均不大于剛性角αmax值，故基礎(chǔ)強(qiáng)度合格。

（三）、確定持力層及軟弱下臥層頂面容許承載力

1、持力層為黏性土：基本承載力σ0=318kPa

容許承載力[σ]=σ0+k1γ1(b-2)+k2γ2(h-3)因?yàn)閔

=333.55kPa

考慮主力加附加應(yīng)力[σ]可提高20%[σ]主+附=1.2×333.55=400.26kPa

(四)、持力層及軟臥下層頂面強(qiáng)度檢算（按計(jì)浮力計(jì)算）

1、作用于基礎(chǔ)底面下臥層的荷載計(jì)算

(1)、基礎(chǔ)自重

N1=47.01×23=1081.23kN(2)、基礎(chǔ)襟邊上覆土重①墩身各部分面積計(jì)算

基頂處墩身截面面積:d=2.29A1=1.5×2.29+π/4×2.29=7.55

局部沖刷線墩身截面面積:d=(2.29/2-0.3/51)×2=2.28A2=1.5×2.28+π/4×2.28=7.50

一般沖刷線墩身截面面積:d=(2.29/2-0.8/51)×2=2.26A3=1.5×2.26+π/4×2.26=7.40低水位沖刷線墩身截面面積:d=(2.29/2-1.9/51)×2=2.22A4=1.5×2.22+π/4×2.22=7.20常水位沖刷線墩身截面面積:d=(2.29/2-3.2/51)×2=2.16A5=1.5×2.16+π/4×2.16=6.90

設(shè)計(jì)頻率水位處墩身截面面積:d=(2.29/2-4.2/51)×2=2.13A6=1.5×2.13+π/4×2.13=6.76②墩身各部分體積計(jì)算基頂至局部沖刷線處墩身體積

V1=h1/3(A1+A2+A1A2)=0.3/3(7.55+7.50+7.55×7.5)=3.57m基頂至一般沖刷線處墩身體積

V2=h2/3(A1+A3+A1A3)=0.8/3(7.55+7.40+7.55×7.0)=5.98m基頂至低水位沖刷線處墩身體積

V3=h3/3(A1+A4+A1A4)=1.9/3(7.55+7.20+7.55×7.20)=14.01m基頂至常水位沖刷線處墩身體積

V4=h4/3(A1+A5+A1A5)=3.2/3(7.55+6.90+7.55×6.90)=23.11m基頂至設(shè)計(jì)頻率水位處墩身體積0.

V5=h5/3(A1+A6+A1A6)=4.2/3(7.55+6.76+7.55×6.76)=30.04m③考慮設(shè)計(jì)頻率水位時(shí)，基礎(chǔ)襟邊上覆土重，自局部沖刷線算至基頂N2=(6.39×4.89×1.8-5.98-31.25)×20.3=386kNN2=(6.39×4.89×1.8-5.98-31.25)×10.3=195.85kN④考慮設(shè)常水位時(shí)，基礎(chǔ)襟邊上覆土重，自局部沖刷線算至基頂N3=(6.39×4.89×1.3-2.26-31.25)×20.3=144.36kNN3=(6.39×4.89×1.3-2.26-31.25)×10.3=73.25kN

(3)、水浮力計(jì)算

由于基底于透水層中，故浸水部分的墩身及基礎(chǔ)均受浮力考慮設(shè)計(jì)頻率水位時(shí)，墩身及基礎(chǔ)的體積:V6=30.04+47.01=77.05m

水的浮力:N4=77.05×10=770.5kN考慮常水位時(shí)，墩身及基礎(chǔ)的體積:V7=23.11+47.01=70.12m

水的浮力:N5=70.12×10=701.2kN

2、按設(shè)計(jì)資料所給的荷載表，將荷載移至基礎(chǔ)底面。即增加基底水平力對(duì)基底產(chǎn)生的附加彎矩，也增加基礎(chǔ)自重及基頂土重，得到基底所受的荷載，見表

作用于基礎(chǔ)底面的荷載計(jì)浮力：

一孔輕載一孔重載雙孔重載恒載荷載∑N∑M∑H∑N∑M∑H∑N∑M∑H∑N種類(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)基頂5109343427254623557272611431192724024荷載基礎(chǔ)1081.231081.231081.231081.23自重臺(tái)N195.85195.85195.85195.85階2

受N土3重N浮4N力5水平附加彎矩基底荷載5650.53978827286795.4410127237563.2366327234561.654454454473.2573.2573.2573.25-543.6-543.6-543.6-543.6-612.9-612.9-612.9-612.9

不計(jì)浮力：

一孔輕載一孔重載雙孔重載恒載荷載∑N∑M∑H∑N∑M∑H∑N∑M∑H∑N種類(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)基頂5109343427254623557272611431192724024荷載基礎(chǔ)1081.231081.231081.231081.23

自重臺(tái)N368368368368階2受N土3重水平附加彎矩基底荷載6334.53978927236911.2410127237563.2366327235105.2544544544144.36144.36144.36144.363、持力層強(qiáng)度檢算

三種荷載組合比較，以第三種荷載為最不利荷載組合σmax=ΣN/A+ΣM/W=5650.58/31.25+3978/25.47

=337kPa

σmin=ΣN/A-ΣM/W=5650.58/31.25-3978/25.47

=24.64kPa

σmax=337kPa<[σ]主+附=1.2×318=381.6kPa持力層強(qiáng)度檢算合格4、軟弱下臥層頂面強(qiáng)度檢算σ=γh+z(h+z)×α(σh-γhh)上式中γh+z=γh=γ=10.3kN/m

基底尺寸a=6.39mb=4.89ma/b=6.79/4.89=1.3h=2.8mz=88.0-83.2=4.8m

z/b=4.8/4.89=0.98

K0=y/e=2.445/0.63=3.9>1.5合格

三、地基沉降量檢算

1、計(jì)算各分層上土的自重應(yīng)力及平均自重應(yīng)力

已知：a=6.39mb=4.8m基礎(chǔ)埋深2.8m恒載ΣN=4024kN分層厚度的規(guī)定，分層厚度取2m

2、從一般沖刷線起計(jì)算各底面處的自重應(yīng)力及各分層的平均自重應(yīng)力列于表：

自重應(yīng)力計(jì)算（不透水）

平均自分層點(diǎn)編號(hào)土的容重γ土層厚γihi(kPa)i(kN/m)度hi(m)(kPa)(kPa)自重應(yīng)力重應(yīng)力一般沖刷線基底0ABCD20.320.320.320.319.22.8220.8256.8440.640.616.2438.480.84121.44162.04178.28216.6852.24101.14141.75170.16197.4824自重應(yīng)力計(jì)算（透水）

平均自分層點(diǎn)編號(hào)土的容重γ土層厚γihi(kPa)i(kN/m)度hi(m)(kPa)(kPa)自重應(yīng)力重應(yīng)力一般沖刷線基底0ABCD

3、計(jì)算基底底面處的附加應(yīng)力：

基底應(yīng)力：σ=N/ab=4757.48/6.39×4.89=152.24kPa

基底附加應(yīng)力：σzo=σ-γh=112.02-20.3×2.8=95.4kPa(不透水)σzo=σ-γh=112.02-10.3×2.8=123.4kPa(透水)4、計(jì)算各分層面處的附加應(yīng)力及各分層的平均附加應(yīng)力見表

附加應(yīng)力計(jì)算（不透水）

分層點(diǎn)編號(hào)基底0

2.8220.8228.420.620.68.2438.4028.449.4470.0478.28216.6839.1459.7474.16197.4810.310.310.310.319.2基底下距離z(m)01.30195.4附加平均附加a/bz/bα0σz0應(yīng)力應(yīng)力(kPa)(kPa)95.4

ABCD244.86.81.31.31.31.30.380.760.911.290.8520.5450.4490.28195.495.495.495.481.2851.9942.8326.8188.3466.6447.4134.82附加應(yīng)力計(jì)算（透水）表9

分層點(diǎn)編號(hào)基底下距離z(m)基底00A2B4C4.8D6.8a/bz/bα1.31.31.31.31.300.380.760.911.290Σzo10.8520.5450.4490.281123.4123.4123.4123.4123.4附加應(yīng)平均附加應(yīng)力力(kPa)(kPa)123.4105.14114.2767.2586.2055.4161.3334.6845.055、確定壓縮層厚度

分層點(diǎn)4處的自重應(yīng)力及附加應(yīng)力分別為：σz/σcz=26.81/216.68=0.12

號(hào)（kPa）(kPa)e1i)0A39.14114.27153.410.6830.6440.017AB59.7486.2145.940.6730.6460.014BC74.1661.33135.490.6680.6490.011CD197.4845.051242.530.8250.8060.010

容許沉降量：[S]20√L=98mm

總沉降量：S=16+20+3.2+10=49.2mm(不透水)

S=34+28+8.8+20=90.8mm(透水)S透水與S不透水都小于[S]，所以合格

H(mm)si(mm)201*34201*288008.8201*20

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