基础工程实训

1、确定基础埋置深度d

d=1.6m (取黏土层为持力层)

基础顶面100mm覆土层

2、求修正后的地基承载力特征值fa

m=(1h1+2h2)/(h1+h2)=(0.4*18+1.1*19.8)/(0.4+1.2)=19.35KN/m3

假定b＜3m，即取b=3

根据e=0.58，Il=0.78

查表2--15得承载力修正系数ηb=0.3,ηd=1.6 fa=fak+ηb（b-3）+ηdm（d-0.5）

=180+0.3*19.8*(3-3)+1.6*19.35*(1.6-0.5)=214.2KPa

3、确定基地尺寸及持力承载力验算

① Fk1=680+93*4=1052KN

面积A=Fk1/（fa-d)=1052/（214.2-20*1.6)=5.8mm2

a1=b1≥A=2.35m,取a1=b1=2.4m

Pk1≤fa Gk=*a*b*d=20*2.4*2.4*1.6=184.3KN

Pk1=（Fk1+Gk）/A1=(1052+184.3)/(2.4*2.4)=213.2kPa＜fa=214.2KPa

设计满足要求

② Fk2=1100+93*4=1472KN

面积A=Fk2/（fa-d)=1472/（214.2-20*1.6)=8.1mm

a2=b2≥A==2.841，取a2=b2=2.84m

Pk2=（Fk2+Gk）/A2=(1472+258.1)/(2.84*2.84)=213.6KPa＜fa=214.2KPa

设计满足要求

③ Fk3=550+93*4=922KN

面积A=Fk3/（fa-d)=922/（214.2-20*1.6)=5.1mm

a3=b3≥A==2.253m，取

a3=b3=2.25m

Pk3=（Fk3+Gk）/A3=(922+162)/(2.25*2.25)=212.5KPa＜fa=214.21KPa 设计满足要求

4、软弱下卧层承载力验算

基础地面与软弱下卧层顶面的距离Z=2.8m

z1/b1=2.8/2.4=1.17，z2/b2=2.8/2.84=0.99，z3/b3=2.8/2.25=1.24

则z/b=均取0.50

黏土层与碎石层加权平均压缩模量:

Es=（Es*h2’+Es3h3)/(h2’+h3)

=(8.2*0.4+11.5*2.5)/(0.4+2.5)

=11.04MPa

Es/Es4=11.04/7.6=1.5

查表2--17得地基压力扩散角θ=23º，tan23º=0.42

地基底面处土的自重压力

Pco=1h1+2h2’=18*0.4+19.8*1.2=30.96KPa

下窝层底面以上土的自重应力：

Pcz=1h1+2h2+3h3=18*0.4+19.8*1.5+21*2.5=89.4KPa

软弱下卧层顶面埋深为d+z处，查表2--15得承载力修正系数

ηd=1.6

fd+z=fak+ηb（b-3）+ηdm（d-0.5）

=130+1.6*（（18*0.4+19.8*1.5+21*2.5）/（0.4+1.5+2.5））*)1.5+2.9-0.5）

=256.8KPa

① Pz1=（a1*b1*（Pk1+Pco）)/((a1+2*z*tanθ)*(b1+2*z*tanθ))

=（2.4*2.4*（213.2-30.96））/（2.4+2*2.8*0.42）2

=46.5KPa

Pz1+Pcz=46.5+89.4=135.9KPa＜fd+z=256.8KPa

设计满足要求

② Pz2=（a2*b2*（Pk2+Pco）)/((a2+2*z*tanθ)*(b2+2*z*tanθ))

=（2.84*2.84*（213.6-30.96））/（2.84+2*2.8*0.42）2

=62.8KPa

Pz2+Pcz=62.8+89.4=152.2KPa＜fd+z=256.8KPa

设计满足要求

③ Pz3=（a3*b3*（Pk3+Pco）)/((a3+2*z*tanθ)*(b3+2*z*tanθ))

=（2.25*2.25*（212.5-30.96））/（2.25+2*2.8*0.42）2

=41.2KPa

Pz3+Pcz=41.2+89.4=130.6Pa＜fd+z=256.8KPa

设计满足要求

5、变形验算

1）抗冲切验算

① Fk=1052KN a=b=2.4m as=50mm h=500mm ft=1430N/m2

h0=h-as=500-50=450mm

F=1.35Fk=1.35*1000=1420.2KN

H=500mm＜800mm取βhp=1.0

Bp=2（ac+bc+2h0）=2（0.5+0.5+2*0.45）=3.8

V=0.7βhpftbph0=0.7*1.0*1430*3.8*0.45=1711,71KN

FL=PjAC=(F*(a*b-（ac+2*h0）2））/A=(1420.2*(2.4*2.4-（0.5+2*0.45）2））/(2.4*2.4)=937.1KN

FL＜V设计满足要求

② Fk=1472KN a=b=2.84m

h0=450mm

F=1.35Fk=1.35*1472=1987.2KN

Bp=2（ac+bc+2h0）=2（0.5+0.5+2*0.45）=3.8

V=0.7βhpftbph0=0.7*1.0*1430*3.8*0.45=1711,71KN

FL=PjAC=(F*(a*b-（ac+2*h0）2））/A=(1987.2*(2.84*2.84-（0.5+2*0.45）2））/(2.84*2.84)=1503.0KN

FL＜V设计满足要求

③ Fk=922KN a=b=2.25m

h0=450mm

F=1.35Fk=1.35*922=1244.7KN

Bp=2（ac+bc+2h0）=2（0.5+0.5+2*0.45）=3.8

V=0.7βhpftbph0=0.7*1.0*1430*3.8*0.45=1711,71KN

FL=PjAC=(F*(a*b-（ac+2*h0）2））/A=(1244.7*(2.25*2.25-（0.5+2*0.45）2））/(2.25*2.25)=762.3KN

FL＜V设计满足要求

2）、抗剪切验算

① b=2.4m bc+2h0=0.5+2*0.45=1.4m

b＞bc+2h0

不需进行抗剪切验算

② b=2.8m bc+2h0=0.5+2*0.45=1.4m

b＞bc+2h0

不需进行抗剪切验算

③ b=2.25m bc+2h0=0.5+2*0.45=1.4m

b＞bc+2h0

不需进行抗剪切验算

6、抗弯曲破坏验算

① PJ=246.6KPa a=b=2.4m

22*MI=MII=PJ*（a-ac）（2b-bc）/24=246.6*（2.4-0.5）（2*2.4-0.5） /24=196.6N*m

AsI=AsII=M/(0.9*fy*h0）=196600000/（0.9*300*450）=1618.1mm2

每米板宽钢筋截面面积=AsI/2.4=1618.1/2.4=674.2mm2/m

查表得配筋10Φ110（实配As=714mm2）

根数=尺寸/间距=(2400/110)=22根

② PJ=246.4KPa a=b=2.84m

22b-b）2*MI=MII=PJ*（a-ac）（（2.84-0.5）（2*2.84-0.5）/24 =347.0N*m c/24=246.4*

AsI=AsII=M/(0.9*fy*h0）=347000000/（0.9*300*450）=2856.0mm2

每米板宽钢筋截面面积=AsI/2.84=2856.0/2.84=1005.6mm2/m

查表得配筋12Φ110（实配As=1028mm2）

根数=尺寸/间距=(2840/110)+1=26根

PJ=245.9KPa a=b=2.25m

22b-b）2*MI=MII=PJ*（a-ac）（（2.25-0.5）（2*2.25-0.5）/24 =156.9N*m c/24=245.9*

AsI=AsII=M/(0.9*fy*h0）=156900000/（0.9*300*450）=1291.4mm2

每米板宽钢筋截面面积=AsI/2.3=1291.4/2.25=574.0mm2/m

查表得配筋10Φ130（实配As=604mm2）

根数=尺寸/间距=(2250/130)+1=18根

配筋率=(2.3*574)/(2250*2250)=0.23%＞0.15%

配筋满足要求

7、地基沉降量计算

1）

Pk=213.2KPa Pco=30.96KPa

P0=Pk-Pco=213.2-30.96=182.24KPa

① 分层：

Z0=0

第一层：Z1=0.3m

第二层：Z2=1.3m

第三层：Z3=2.3m

第四层: Z4=2.8m

第五层：Z5=3m

第六层：Z6=3.8

第七层:Z7=4.8m

第八层:Z8=5.8m

② 各层处基地中心点下平均附加应力系数

第一层：L/b=2.4/2.4=1，Z1/b=0.3/2.4=0.13查表2--19，采用插入法得1=0.996

第二层：同理查表得2=0.0.881

第三层：同理查表得3=0.713

第四层：同理查表得5=0.641

第五层：同理查表得5=0.617

第六层：同理查表得5=0.523

第七层：同理查表得4=0.446

第八层：同理查表得5=0.385

③ 计算各层变形量

S1=P0（Z11-Z00）/Es1=182.24*0.299/8200=6.645*10-3m

S2=P0（Z22-Z11）/Es2=182.24*（1.145-.02999）/11500=13.407*10-3m

S3=P0（Z33-Z22）/Es3=182.24*（1.640-1.145）/11500=7.844*10-3m

S4=P0（Z44-Z33）/Es4=182.24 *（1.795-1.640））/7600=2.456*10-3m

S5=P0（Z55-Z44）/Es5=182.24*（1.851-1.795）/18200=1.343*10-3m

S6=P0（Z55-Z44）/Es5=182.24*（1.987-1.851）/18200=3.261*10-3m

S7=P0（Z55-Z44）/Es5=182.24*（2.141-1.987）/18200=1.542*10-3m

S8=P0（Z55-Z44）/Es5=182.24*（2.233-2.141）/18200=0.921*10-3m

④ 确定地基压缩层深度Zn

Zn=b(2.5-0.4lnb)=2.5(2.5-0.4In2.5）=5.33m，取Zn=5.4m

Zn范围内总变形量为

Sn’=S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8=6.645+13.407+7.844+2.456+1.343+3.261+1.542+0.921=37.419*10

-3m

从Zn=5.8m处往上取Z=0.6m，Zn-1=5.2m时，n-1=0.419，Zn=5.8m，

n=0.385

Z范围内总变形量为

Sn’=P0（Znn-Zn-1n-1）/Es

-3

=159.16*（5.4*0.42-5.3*0.427）/18200=0.543*10m

Sn’/Sn’=0.543*10-3/37.419*10-3=0.0145＜0.025所以Zn=5.8m

⑤ 确定s

nnEs=i1(ZiiZi1i1)((ZiiZi1i1)/si)/i1

=10.875MPa

查表2--18，使用插入法得s=0.71

⑥ 计算最终沉降量为

S=sSn’=0.71*37.419*10-3=26.57*10-3

2)Pk=213.61KPa Pco=30.96KPa

P0=Pk-Pco=213.6-30.96=182.64KPa

① 分层：

Z0=0

第一层：Z1=0.3m

第二层：Z2=1.1m,

第三层：Z3=1.9m，

第四层：Z4=2.8m，

第五层：Z5=3.6m，

第六层：Z6=3.8m

第七层：Z7=4.6m

第八层：Z8=5.4m

各层处基地中心点下平均附加应力系数

第一层：L/b=2.84/2.84=1，Z1/b=0.3/2.84=0.11查表2--19，采用插入法得1=0.993

第二层：同理查表得2=0.939

第三层：同理查表得3=0.829

第四层：同理查表得5=0.702

第五层：同理查表得4=0.611

第六层：同理查表得5=0.590

第七层：同理查表得5=0.520

第八层：同理查表得5=0.448

计算各层变形量

S1=P0（Z11-Z00）/Es1=182.64*（0.298-0）/8200=6.637*10-3m

S2=P0（Z22-Z11）/Es2=182.64*（1.033-0.298）/11500=11.673*10-3m

S3=P0（Z33-Z22）/Es3=182.64*（1.575-1.033）/11500=8.608*10-3m

S4=P0（Z44-Z33）/Es4=182.64*（1.966-1.575）/11500=6.210*10-3m

S5=P0（Z55-Z44）/Es5 =182.64*（2.200-1.966）/7600=5.620*10-3m

S6=P0（Z55-Z44）/Es5 =182.64*（2.244-2.200）/7600=1.057*10-3m

S7=P0（Z55-Z44）/Es5=182.64*(2.392-2.244) /18200=1.485*10-3m

S8=P0（Z55-Z44）/Es5 =182.64*(2.419-.392) /18200=0.271*10-3m

② 确定地基压缩层深度Zn

Zn=b(2.5-0.4lnb)=2.3(2.5-0.4In2.3）=4.984m，取Zn=5.4m

Zn范围内总变形量为

Sn’=S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8=6.637+11.673+8.608+6.210+5.620+1.057+1.485+0.271=41.561*10

-3m

从Zn=5.4m处往上取Z=0.6m，Zn-1=4.8m时，n-1=0.500，Zn=5.4m，

n=0.448

Z范围内总变形量为

Sn’=P0（Znn-Zn-1n-1）/Es

-3

=182.64*（5.4*0.448-4.8*0.500）/18200=0.191*10m

Sn’/Sn’=0.191/41.561=0.0055＜0.025所以Zn=5.4m

③ 确定s

nnEs=i1(ZiiZi1i1)((ZiiZi1i1)/si)/i1

=10.63MPa

查表2--18，使用插入法得s=0.63

④ 计算最终沉降量为

S=sSn’=0.63*41.561=30.34*10-3m

3）

Pk=212.5KPa Pco=30.96KPa

P0=Pk-Pco=212.5-30.96=181.54KPa

⑦ 分层：

Z0=0

第一层：Z1=0.3m

第二层：Z2=1.1m

第三层：Z3=1.9m

第四层: Z4=2.8m

第五层：Z5=3.6m

第六层：Z6=3.8m

第七层:Z7=4.6m

第八层:Z8=5.4m

⑧ 各层处基地中心点下平均附加应力系数

第一层：L/b=2.25/2.25=1，Z1/b=0.3/2.25=0.13查表2--19，采用插入法得1=0.993

第二层：同理查表得2=0.901

第三层：同理查表得3=0.760

第四层：同理查表得5=0.625

第五层：同理查表得5=0.524

第六层：同理查表得5=0.509

第七层：同理查表得4=0.440

第八层：同理查表得5=0.387

⑨ 计算各层变形量

S1=P0（Z11-Z00）/Es1=181.54*0.298/8200=6.597*10-3m

S2=P0（Z22-Z11）/Es2=181.54*（0.991-0.298）/11500=10.940*10-3m

S3=P0（Z33-Z22）/Es3=181.54*（1.444-0.991）/11500=7.151*10-3m

S4=P0（Z44-Z33）/Es4=181.54 *（1.750-1.444））/7600=4.831*10-3m

S5=P0（Z55-Z44）/Es5=181.54*（1.886-1.750）/18200=3.249*10-3m

S6=P0（Z55-Z44）/Es5=181.54*（1.934-1.886）/18200=1.147*10-3m

S7=P0（Z55-Z44）/Es5=181.54*（2.024-1.934）/18200=0.898*10-3m

S8=P0（Z55-Z44）/Es5=181.54*（2.090-2.024）/18200=0.658*10-3m

⑩ 确定地基压缩层深度Zn

Zn=b(2.5-0.4lnb)=2.5(2.5-0.4In2.5）=5.33m，取Zn=5.4m

Zn范围内总变形量为

Sn’=S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8=6.597+10.940+7.151+4.831+3.249+1.147+0.898+0.658=35.471*10

-3m

从Zn=5.4m处往上取Z=0.6m，Zn-1=4.8m时，n-1=0.42，Zn=5.4m，

n=0.387

Z范围内总变形量为

Sn’=P0（Znn-Zn-1n-1）/Es

-3

=181.54*（5.4*0.42-5.3*0.427）/18200=0.499*10m

Sn’/Sn’=0.499*10-3/35.471*10-3=0.014＜0.025所以Zn=5.4m

11 确定s

nnEs=i1(ZiiZi1i1)((ZiiZi1i1)/si)/i1

=10.697MPa

查表2--18，使用插入法得s=0.72

12 计算最终沉降量为

S=sSn’=0.72*35.471*10-3=25.53*10-3