清华大学-土力学-桩基础设计

《土力学与地基基础》课程设计指任导务书书城建系市政教研室2011-5-18一、《基础工程》课程设计任务书1、设计题目：桥梁工程钻孔灌注桩基础设计2、设计目的《土力学地基基础课程设计》目的是培养学生的设计和应用能力，经过本课程设计的学习，要求学生能够掌握桥梁地基桩基础设计方法。

本课程的主要任务是培养学生：（1）树立正确的设计思想，理论联系实际，具有创新思想；（2）提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力；（3）学会运用桥梁地基基础工程设计的基本理论、基本知识和基本技能，了解基础工程设计的一般规律；（4）具有运用标准、规范，查阅技术资料的能力和分析计算能力，以及运用计算机绘图的能力。

3、设计内容（1）通过上部结构形式及荷载的要求，确定基础类别和形式；（2）通过对地质资料的分析，确定基础的埋深及对地基的验算内容；（3）根据设计题目要求的内容，通过查阅有关资料确定设计的详细内容和设计步骤；（4）验算桩基和承台的强度并进行配筋计算（选做）；（5）编写课程设计报告；（6）绘制所设计的基础施工图。

4、设计要求（1）绘图符合规范要求；（2）提交纸质和电子文档设计成果各一份；（3）其余按学院、系规定。

5、评分标准采用五级记分制：优秀、良好、中等、及格、不及格。

优秀：能独立完成课程设计，计算书内容准确无误，内容全面，书写清楚。

图纸图面整洁，内容全面，图面标注正确，符合制图标准。

在设计过程中能独立思考，发现问题、解决问题。

上课不缺席。

良好：能独立完成课程设计，计算书内容有少量一般性计算错误，内容全面，书写清楚。

图纸图面较整洁，内容全面，图面标注经提问后基本能符合制图标准。

上课不缺席。

中等：能独立完成课程设计，计算书内容有少量一般性计算错误，内容不全，书写较清楚。

图纸图面不够整洁，内容不全，图面标注基本能符合制图标准。

上课不缺席。

及格：尚能独立完成课程设计，计算书有明显错误，内容不全，书写潦草。

图纸图面较脏，内容不全，图面标注有明显错误，经提问后尚能正确回答。

(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖 的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地 带形成的沉积物。
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元 (图1—7)。
2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)。
(三)其它沉积物 除了上述四种成囚类型的沉积物外，还有海洋沉积物 (Q”)、 湖泊沉积物(Q‘)、 冰川沉积物(Q”)及风积物(Q”‘)等，它们是分别由海洋， 湖泊、冰川及风等的地质作用形成的．
(2)毛细水 毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自 由水．毛细水存在于地下水位以上的透水土层中。毛细 水按其与地下水面是否联系可分为毛细悬挂水(与地下水 无直接联系)和毛细上升水(与地下水相连)两种。 当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面和 土粒接触处的表面引力反作用于土粒上，使土粒之间由 于这种毛细压力而挤紧(图1—14)，土因而具有微弱的粘 聚力，称为毛细粘聚力。 (二)土中气 。 I 土中的气体存在于土孔隙中未被水所占据的部位。 三 、土的结构和构造 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及 其联结关系等因素形成的综合特征。一般分为单粒结构、 蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。
(1)强结合水 强结合水是指紧靠土粒表面的结合水 (2)弱结合水 弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。 2自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它 的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0℃，有 溶解能力。 自由水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水 和毛细水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水， 它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮 力作用。
3．洪积物(Q”) · 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时ห้องสมุดไป่ตู้山洪急流， 具有很大的剥蚀和搬运能力。

2—3 土的物理性质指标（三相比例指标）
上节介绍了土的 组成，特别是土颗粒 的粒组和矿物成分， 是从本质方面了解土 的性质的根据。但是 为了对土的基本物理 性质有所了解，还需 要对土的三相——土 粒(固相)、土中水(液 相)和土中气(气相)的 组成情况进行数量上 的研究。 土的三相比例指标：土粒比重、含水量、密度、干密度、 饱和密度、有效密度、孔隙率、孔隙比、饱和度。
三.本课程的重要性
1.地基与基础工程工期长，造价高；
2.地基与基础工程在地面之下，属于隐蔽工程。
四、土力学的发展简况 1.十八世纪中叶以前——感性认识阶段； 2.十八世纪产业革命至二十世纪初——半经验分析阶段； 3.二十世纪以后——理论与实践相结合的研究阶段。
第二章 土的物理性质及分类
2—1 概 述
地下水在土中的渗透速度一般可按达西 Darcy)根据实验得到的直线渗透定律计算，其
v 公式如下(图1—25)： ki
粘性土的达西定律
v k(i i')
2—8 地基土(岩)的分类
地基土(岩)分类的任务是根据分类用途和土 (岩)的各种性质的差异将其划分为一定的类别。
土(岩)的合理分类具有很大的实际意义，例 如根据分类名称可以大致判断土(岩)的工程特性、 评价土(岩)作为建筑材料的适宜性以及结合其他 指标来确定地基的承载力等等。阅读33-39页内容。
2—4 无粘性土的密实度
无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的 关系，呈密实状态时，强度较大，可作为良好的 天然地基，呈松散状态时，则是不良地基。对于 同一种无粘性土，当其孔隙比小于某一限度时， 处于密实状态，随着孔隙比的增大，则处于中密、 稍密直到松散状态。
以下介绍与无粘性土的最大和最小孔隙比、相 对密实度等有关密实度的指标。

F 不计桩身压缩量及桩与土间的相对
位移，以假想基础为刚性整体，验
B0
算桩端以下土的沉降
l
A
G
A' (B0 2ltg)(L0 2ltg) av
4
p0 p (d l)
p F G A'
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6.4 桩基沉降计 算
• 实体深基础方法：扣除侧阻方法
F
B0 G
l
第43页/共77页
土 岩石
第46页/共77页
6.5 桩基设计
群桩效应
• • • • • • • •
承沉应荷约地扰挤
台降力载束面动密
承增叠的效与与效
担加加调应桩超应
部
节
的静
分
作
侧孔
荷
用
移压
载
与力
上
浮
第47页/共77页
6.5 桩基设计
承台底土作用
Aci
Ace
94《桩基
规范》对此 有详细说明
注意：在动荷载、湿陷性黄土、可液化土、饱 和软土有固结可能时，底土承载作用不可靠
中心荷载下：
Q F G R n
偏心荷载下：
R－ 单桩承载力设计值
Qmax 1.2R
此处与02规范相近
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6.6 关于桩基设计规范的说明
89《地基规范》 (2) 验算地基土强
度
假想实体深基础方法
F
A' (B0 2ltg )(L0
中心荷载
2ltg );
av
4
p F G f
本章目录
6.1 概述 6.2 单桩竖向承载力 6.3 桩的其它受力方式及相关承载力 6.4 桩基沉降计算 6.5 桩基设计 6.6 关于桩基设计规范的说明 6.7 桩基技术进展及深基础简介