精编完整版土木工程设计岩土工程综合毕业论文.docx
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精编完整版土木工程设计岩土工程综合毕业论文
岩土工程综合课程设计
土木工程专业
专业名称：
土木工程
年级班级：
岩土10-1
摘要
本课程设计共分三篇，分别为：
柱下条形基础，桩基础和挡土墙。
涵盖了基础工程，土力学，边坡工程等多门课程的知识，通过此次设计，不仅巩固与运用了已学知识，还间接的学会了使用各种规范及查阅资料和手册的能力，此外，还学会了如何去设计一个工程。
第一篇是柱下条形基础，在设计柱下条形基础基础梁时需计算条形基础的内力，计算条形基础的内力是采用反梁法基础梁可按在均布线地基反力作用下以柱为支座的五跨等跨梁，计算内力是采用弯矩分配法和系数法，总弯矩为两者叠加；基桩设计时先计算单桩承载力，进一步确定桩数，并验算桩基竖向承载力满足。
承台设计时先计算承台内力，然后进行冲切承载力验算，角柱冲切暗算，其次依据承台受剪受弯承载力计算配筋，最后进行吊装验算；挡土墙所受主动土压力采用库伦理论计算，首先假定破裂面交于荷载内，计算破裂角，再利用破裂角校核破裂面是否与假定相符，若与假定不符，则应根据计算的破裂角重新假定破裂面，按相应的公式重复上述计算，直至相符为止，最后根据破裂角计算最大主动土压力。
然后根据最大主动土压力设计挡土墙截面。
关键词：
条形基础；基础梁设计；桩基础；承台设计；破裂面；最大主动土压力；挡土墙截面
目录
摘要I
目录II
第一篇柱下条形基础设计1
第一章设计资料2
1.1设计任务要求2
1.2基础材料2
1.3工程地质资料2
第二章基础尺寸确定3
2.1基础高度及埋深3
2.2地基承载力特征值3
2.3初步选择基底尺寸3
第三章配筋计算5
3.1基础梁内力计算5
3.2基础底板配筋计算7
3.3基础梁配筋计算9
第二篇桩基础设计14
第一章设计资料15
1.1设计荷载15
1.2地层条件及其参数15
第二章预制桩基设计18
2.1单桩承载力计算18
2.2基桩竖向承载力设计值计算18
2.3桩基的验算18
2.4承台设计19
2.5承台厚度及受冲切承载力验算20
2.6柱对承台冲切20
2.7角桩冲切验算21
2.8承台受剪承载力验算22
2.9承台配筋计算22
2.10承台构造设计23
第三章桩身结构构造设计及验算24
3.1桩身结构设计24
3.2桩身构造设计24
3.3吊装验算25
第四章估算
，
轴线柱下桩数26
4.1桩数估算26
4.2承台平面尺寸确定26
第三篇挡土墙设计28
第一章设计资料29
1.1地形29
1.2工程地质条件29
1.3墙身及墙后填料参数29
1.4荷载参数29
1.5水文地质条件29
1.6设计荷载29
第二章挡土墙设计30
2.1主动土压力计算30
2.2设计挡土墙截面33
2.3设计说明37
参考文献38
第一篇
柱下条形基础设计
第一章设计资料
1.1设计任务要求
图1-1柱网平面图
1）柱网尺寸=5700mm，③号土层地基承载力特征值=160kPa。
2）柱底的竖向荷载效应标准组合值：
=1730kN,=1520kN。
3）柱底的竖向荷载效应基本组合值：
=2340kN，=2050kN。
4）框架柱截面尺寸为400㎜×400㎜,室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。
1.2基础材料
基础采用C30混凝土，HPB300，RRB400级钢筋。
1.3工程地质资料
①号土层：
耕植土，厚度约0.7m，黑色，原为农田，含大量有机质。
②号土层：
黏土，厚度约1.8m,软塑，潮湿，承载力特征值=120kPa。
③号土层：
粉砂，层厚约2.6m，软塑，潮湿，承载力特征值=160kPa。
地下水位与地表下0.9m。
第二章基础尺寸确定
2.1基础高度及埋深
预估基础高度为：
===11.12
则设计粧数为12根。
2.3桩基的验算
算时，荷载应取其效应标准组合值。
由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土，因此不进行地震效应的承载力验算。
下面进行基桩竖向承载力的验算。
根据桩数设计矩形承台，边长为3.5m×4.9m，矩形布桩，桩中心距取1.4m，桩心距承台边缘为350mm。
（见图2-1）。
承台及其上填土的总重为
Gk=3.5×4.9×2×20=686kN
计算时取荷载的标准组合，则
Nk===388kN
﹤R（=427kN）
Nkmax=Nk+=388+54=422KN
Nkmin=Nk-=388-54=334KN
图2-1承台平面布置图
因此
Nkmax=442kN＜1.2R=1.2427=512.4kN
承台平面布置图Nkmin=334kN＞0
满足设计要求,故初步设计是合理的
2.4承台设计
根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为3.5m×4.9m，预估承台厚1m（见图2-2），承台选用C25，ƒt=1.27Nmm2，ƒc=11.9Nmm2；承台钢筋选用HRB400级钢筋，ƒy=360Nmm2.
1.承台内力计算
承台内力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为：
Nmax=+=+=422.5+42.2=464.7kN
Nmin=-=-=422.5-42.2=380.3kN
N´===422.5kN
图2-2承台计算简图
2.5承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度1m，承台算，以验算承台厚度的合理性。
2.6柱对承台冲切
承台受桩冲切的承载力应满足下式：
Fl≤2{β0x（bc+aoy）+βoy（bc+aox）}βhpƒth0
由于Fl=F-=5070-0=5070kN，则冲垮比为
===1.09>1
取=1.0
===0.346
冲切系数为
===0.7
===1.5
2{β0x（bc+aoy）+βoy（bc+aox）}βhpƒth0
=2×{0.7×（0.4+0.325）+1.5×（0.4+1.025）}×0.983×1270×0.94
=6207kN＞F1（=2556kN）
故厚度为1.0m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
2.7角桩冲切验算
承台受角桩冲切的承载力应满足下式：
Nl≤{（+）+（+）}βhpƒth0
由于Ft=Nmax=764.4kN，从角桩内边缘至承台边缘距离为
c1=c2=0.525m
a1x=0.940m
a1y=0.940m
λ1x===1
λ1y===1
β1x===0.47
β1x===0.47
{β1x（c2+）+β1y（c1+）}βhpƒth0
={0.47×（0.525+）+0.47×（0.525+）}×0.983×1270×0.94
=1098kN＞Nmax（=764.4kN）
故厚度为1.0m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
2.8承台受剪承载力验算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于I-I截面
λoy===1.09（介于0.25-3之间）
剪切系数为
α===0.84
受剪切承载力高度影响系数计算：
I-I截面剪力为
V=3×Nmax=3×422.5=1267.5KN
αƒtbh0=0.96×0.83×1270×3.5×0.94
=3329kN＞V
故满足抗剪切要求。
2.9承台配筋计算
承台计算截面弯矩如下。
对于I-I截面，取基桩净反力最大值Nmax=464.7KN进行计算，
Mx=∑Niyi=3×（464.7×1.9+436.6×0.5）=3303.69kN·m
Asl===10848mm2
实际钢筋As=25×490.9=12272.5mm2，满足要求
对于II-II截面，取基桩净反力平均值N＇=422.5KN进行计算
此时
=+1=36，
实际钢筋As=36×201.1=7239.6mm2，满足要求
2.10承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-1.0m，与承台顶平齐，根据构造要求，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上垫层挑出承台边缘100mm。
第三章桩身结构构造设计及验算
3.1桩身结构设计
预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30混凝土，钢筋选用HRB400级。
根据《建筑桩基技术规范》，桩顶轴向压力应符合下列规定：
Nmax≤φψcƒcAps
Nmax=+
=+
=491.1+42.2
=533.3kN
计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数φ=1；对于预制桩，基桩施工工艺系数ψc=0.85；C30级混凝土，ƒc=14.3Nmm2，则
ΦψcƒcA=1×0.85×14.3×103×
=1489kN＞Nmax（=533.3kN）
故桩身轴向承载力满足要求。
3.2桩身构造设计
桩身按构造要求配筋，桩身配8Φ14的HRB400级钢筋通长钢筋；箍筋选用Φ6的HRB300级钢筋，间距200㎜，距桩顶2m范围内间距50㎜，距桩顶2~4m㎜，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50㎜，桩身主筋混凝土保护层厚30㎜。
3.3吊装验算
由于桩的长度不大，桩身吊装是采用二点起吊，吊点位置如图3-1所示。
起吊点距桩两端距离为
图3-1吊点位置
a=0.207L=0.20712=2.48
则起吊时桩身最大弯矩为
=0.0214kql=0.02141.3（0.3525）12
=12.27kN·m
桩身配筋验算：
混凝土采用C30级，钢筋采用HRB400级，则,,
由于b=350㎜，=350-40=310㎜，每边配筋314，=461㎜，则
所以
>
故桩身配筋满足吊装要求。
第四章估算
，
轴线柱下桩数
4.1桩数估算
设计
、
轴线下的桩基础的方法和
轴线下相同。
单桩极限承载力标准值为854KN，基桩竖向承载力特征值为427KN.
轴柱下荷载标准组合值为Fk=3130kN,Mk=323kN,Vk=211kN。
根据
轴下荷载初步估算
轴柱下根数，
n===8.06取n=9
则A轴下设计桩数为9根。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=3950kN，Mk=316kN，Vk=230kN。
根据
轴下荷载初步估算
轴柱下根数，
n===10.18取n=11
则B轴下设计桩数为11根。
4.2承台平面尺寸确定
根据估算的桩数和承台构造要求，设计
轴线承台平面尺寸为3.5m×3.5m，桩中心距取1.4m，桩心与承台边缘距离350mm;设计
轴线承台平面尺寸为2.7m×6.7m，桩中心距取1.4m，桩心与承台边缘距离350mm。
，
轴承台布置示意图如图4-1所示。
（a）（b）
图4-1
，
轴承台布置示意图
（a）
轴承台（b）
轴承台
根据以上计算，可绘制出桩基平面布置图和桩基大样图。
第三篇
挡土墙设计
第一章设计资料
1.1地形
平原山地过渡地带，为一系列呈带状延伸的平行岭谷分布区，以丘陵、台地为主。
1.2工程地质条件
自上而下土层一次如下：
①号土层：
人工填土，层厚约，黄褐色，含杂质较多。
②号土层：
含砂粉质黏土，层厚，地基容许承载力。
③号土层：
中风化泥岩，厚度为揭露，地基容许承载力。
1.3墙身及墙后填料参数
墙身容重填料容重。
基底摩擦系数，挡墙墙身的容重为，截面容许应力，。
填土边坡。
1.4荷载参数
车辆荷载换算等代土层厚度为，布置在全宽的路基上。
1.5水文地质条件
本次勘探未见到地下水，可不考虑地下水的影响。
1.6设计荷载
本次设计选用挡土墙高，墙后填土高度为。
第二章挡土墙设计
根据给定的设计资料，初步确定墙身尺寸如下：
挡土墙高,地基埋置深度不小于，持力层为②号土层含砂粉质黏性土层，墙背仰斜角度为1:
0.25（），墙面为平行于墙背的直线，墙顶宽,墙身分段长为。
为增大墙身抗滑稳定性，设置基底按坡度0.2:
1内倾。
如下图2-1所示为挡土墙的基本参数资料。
图2-1挡土墙示意图
2.1主动土压力计算
2.1.1破裂角
假设破裂面交于荷载内，按表中公式计算，即：
=0.844
则
验核破裂面位置如下：
堤顶破裂面距墙踵距离为：
（4。
7+2）×0.844=5.655m
荷载内边缘距墙踵距离为：
3+4。
7×0.25=4.175m
载外缘至墙踵距离为：
5.655+4.175=9.83m
由于4.175<5.655<9.83,故破裂面交于荷载内，与设计相符，可采用所选计算公式。
2.1.2求主动土压力系数K和
主动土压力系数K和计算如下：
8
由于
则
2.1.3求主动土压力E及其作用点位置
主动土压力E为：
主动土压力的作用点位置为:
2.2设计挡土墙截面
由于墙面平行墙背，基底倾斜0.2:
1（）。
通过试算得出的结果为墙顶墙宽。
2.2.1计算墙身重G及其力臂
说明：
下表3-1中的数据的计算正是基于右图2-1的挡土墙断面计算简图，在计算过程中相关不仅要条件简化处理。
作用于挡土墙的力系，按照其作用性质分为分为永久力系（主要作用）、可变力系（附加作用）和偶然作用（特殊力系）。
其中的永久作用是指经常作用在挡土墙上的各种压力。
挡土墙的自重就是其中的一个方面，因此在此计算要考虑在内。
在一般地区，挡土墙的设计仅考虑主要力系；在浸水地区，还要考虑附加力系；而在地震地区，还要考虑地震力对挡土墙的影响。
根据本设计中的挡土墙的所在的条件，不是浸水地区和地震的影响区域，因此在计中主要考虑的是主要作用力系。
表2-1墙身重G及其力臂计算结果
体积
自重
力臂
图2-1挡土墙断面计算图
=
=2×4.7﹣
0.191×2
=8.636
=190.00
=0.125×4.7
+0.476×2
=1.54
=0.095×2
=0.38
=8.36
=0.651×2
=1.30
=9.02
G=+
=198.36
2.2.2滑动稳定性验算
抗滑稳定系数为：
>1.30
2.2.3倾覆稳定验算
104.62×=
104.62×=
因基底倾斜，土压力对墙趾的力臂改为：
1.64-0.191×2=1.258m
0.952×2+1.64×0.25=2.314m
则
稳定性验算的结果表明，断面尺寸由滑动控制，上述估计符合实际。
2.2.4基底应力验算
=0.040m<=0.317m
=
R（=250）
2.2.5截面应力验算
墙面与墙背为平行的直线，界面的最大应力出现于接近基点处。
由基底应力验算可知，偏心距及基底应力均满足地基的要求，则截面应力肯定也满足墙身材料的要求，故可不作演算。
通过上述验算，所拟截面符合各项要求，决定采用此截面，顶宽为。
根据计算，绘制浆砌石重力式路堤墙立面图、断面图及大样图见CAD图纸。
图2-2挡土墙立面示意图
图2-3挡土墙断面做法示意图
图2-4浆砌片石重力式挡土墙增大样图
2.3设计说明
（1）墙身为片石砌筑，片石的厚度不小于，体积不小于。
石料应采用无风化石材，面石要平整，挡土墙外露面采用水泥砂浆勾凸缝。
（2）挡土墙采用水泥砂浆砌筑，施工前做好配比试验，强度要求达到设计等级，砌筑时砂浆要密实、包满、不得有空洞。
（3）挡土墙分段：
每设置一条沉降缝，缝宽，外露面，缝宽竖直美观，可用混凝土角石砌筑，沉降缝内用浸沥青软木板分割。
（4）应先把挡土墙后原土坡放成坡，然后施工挡土墙。
基坑开挖应搞好地面排水，保持基坑干燥，基础施工完毕应及时回填、夯实。
墙后回填料的干密度大于或者等于。
回填料应分层夯实。
（5）挡土墙基槽开挖至持力层下，然后做混凝土垫层厚，宽度每边基础底边放大。
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