樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).doc

基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)-青海大學(xué)土木工程專業(yè)（交通土建）目錄1 .設(shè)計(jì)資料11.1 上部結(jié)構(gòu)資料11.2 建筑物場地資料12 .選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深12.1 選擇樁型12.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深23 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值33.1 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值34 .確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸44.1 C柱的樁和承臺(tái)的確定45 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值55.1 四樁承臺(tái)承載力計(jì)算（C承臺(tái)）56 .樁頂作用驗(yàn)算66.1 四樁承臺(tái)驗(yàn)算（C承臺(tái)）67 .樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算77.1 C柱沉降驗(yàn)算78 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算98.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算99 .承臺(tái)設(shè)計(jì)109.1 四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱）1010.參考文獻(xiàn)131 設(shè)計(jì)資料1.1 上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為七層框架，其框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。底層層高3.4m（局部10m，內(nèi)有10 t橋式吊車），其余層高3.3m，底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載見附圖。1.2 建筑物場地資料擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi)，地勢平坦,建筑物場地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。 場地地下水類型為潛水，地下水位離地表2.1米，根據(jù)已有資料，該場地地下水對混凝土沒有腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見表1.2.1。表1.2.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)土層編號(hào)土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kN/m）含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土1.51.515.52灰褐色粉質(zhì)粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥質(zhì)粘土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.21004黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485灰-綠色粉質(zhì)粘土27.118.925.30.7232.518.833.024.78.2198作者：陳永臣 第 1 頁 共 24 頁 時(shí)間：2009-6-14 11:24:002. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深2.1 選擇樁型 因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆?，柱底荷載大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場地、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因轉(zhuǎn)孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對周圍環(huán)境污染，采用靜壓預(yù)制樁，這樣可以較好的保證樁身質(zhì)量，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)，同時(shí)，當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量、施工設(shè)備以及材料供應(yīng)也為采用靜壓樁提供可能性。2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深依據(jù)地基土的分布，第層是灰褐色粉質(zhì)粘土，第層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土，且比較厚，而第層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土，所以第層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（2d），工程樁入土深度為h。故：由于第層厚1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對承臺(tái)沒有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第層土0.6m，即承臺(tái)埋深為2.1m，樁基得有效樁長即為22.8-2.1=20.7m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層3,承臺(tái)底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺(tái)底面不會(huì)于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺(tái)的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計(jì)算豎向承載力設(shè)計(jì)值。目前，考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法。地基規(guī)范采用等代實(shí)體法，樁基規(guī)范采用群樁效應(yīng)系數(shù)法。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法計(jì)算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值5.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算（C承臺(tái)） 承臺(tái)凈面積：。 承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值： 分項(xiàng)系數(shù) 因?yàn)闃斗植疾灰?guī)則，所以要對樁的距徑比進(jìn)行修正，修正如下： 群樁效應(yīng)系數(shù)查表得： 承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù): 承臺(tái)外區(qū)凈面積 承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積m2 查表 那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R: 6 .樁頂作用驗(yàn)算6.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算（C承臺(tái)）（1）荷載取C柱的組合：F=3121 kN ，M= 32kNm，Q=20 kN 承臺(tái)高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面。 本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)=1.0.由于柱處于軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內(nèi)填土比室外高，設(shè)為0.3m，即室內(nèi)高至承臺(tái)底2.4m，所以承臺(tái)的平均埋深。作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2.作用在承臺(tái)底形心處的彎矩樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求（2）荷載取組合：F=3002 kN ，M= 197kNm，Q=62 kN 樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求7 樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算采用長期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。7.1 C柱沉降驗(yàn)算 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基底處壓力 基底自重壓力 基底處的附加應(yīng)力 樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力（）計(jì)算如下：在z=0時(shí)： =172.54 在時(shí)： 在時(shí) 在時(shí) 將以上計(jì)算資料整理于表7.1.1表7.1.1的計(jì)算結(jié)果（C柱）Z(m)0172.54100.25676.192189.1412.10.0785212.3244.3208.2314.50.021858.965.7220691600.01335.162在z=5.7m處，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量。計(jì)算如表7.1.2表7.1.2計(jì)算沉降量（C柱）Z(mm)平均附加應(yīng)力系0100.250200012.10.17025340.5340.51100083.72430014.50.10175437.52596.0251100023.61570016.00.0805458.8521.32582007.03故：S=83.72+23.61+7.03=114.46mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長徑比，承臺(tái)的長寬比，查表得：所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算8.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算兩端樁長各11m,采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長采用混凝土強(qiáng)度C30, 級(jí)鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個(gè)截面的主筋胃，配筋率為。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強(qiáng)度 =913.025 故滿足要求9 承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C20,承臺(tái)是正方形，雙向配筋相同。9.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱）由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： （1） 柱對承臺(tái)的沖切 由圖9.1.1，承臺(tái)厚度H=1.0m,計(jì)算截面處的有效高度，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm.沖垮比 當(dāng)，滿足0.21.0=125mm 20m）所以采用摩擦樁，選第層硬塑-可塑的粉質(zhì)黏土作為持力層，承臺(tái)埋深為1.9m，假設(shè)承臺(tái)底面以下的柱長為4m，只穿越第層土層。二： 確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk由表5-6查得樁的極限 阻力標(biāo)志值qsik為粘性土：Il=0.412 因?yàn)閐=1.9+2=3.95.0m所以qsik的修正系數(shù)為0.8，所以qsik=樁的入土深度：h=1.9+4=5.9m9m粘性土：Il=0.412，h=5.9m，查表得qpk=1600kPa故單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為：=2(0.3+0.3) 614+16000.30.3=292.8+144=436.8kN三：初步估算所需樁數(shù)n在估算樁數(shù)時(shí)，首先需計(jì)算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R由于樁的布置和樁數(shù)未知，先不考慮承臺(tái)效應(yīng)和群樁效應(yīng)。從表5-19查得， 得確定樁數(shù)時(shí)，由于承臺(tái)尺寸還未確定，可先根據(jù)單樁承載力設(shè)計(jì)值R和上部結(jié)構(gòu)物荷載初步估算確定中心荷載時(shí)，估算樁數(shù)，=1.1，F(xiàn)=846.02kN 取n=4，即采用4根樁。四：進(jìn)行樁位布置和確定承臺(tái)尺寸（1）樁在平面上采用行列式布置，由于預(yù)制樁根數(shù)9，所以S3d=0.9m。在x方向取樁間距Sx=1.1m，因?yàn)槌信_(tái)邊緣至邊樁中心的距離不應(yīng)小于樁的邊長，即承臺(tái)bx=1.1+20.3=1.7m在y方向取樁間距Sy=3d=30.3=0.9m，即承臺(tái)by=0.9+20.3=1.5m平面布置如下：圖3-1承臺(tái)平面圖（2）承臺(tái)埋深1.9m，承臺(tái)高0.7m，樁頂伸入承臺(tái)50mm，鋼筋保護(hù)層取35mm，則承臺(tái)有效高度h。=0.7-0.050-0.035=0.615m=615mm承臺(tái)平面布置如下：五：計(jì)算考慮群樁效應(yīng)下的基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R并驗(yàn)算樁數(shù)是否合適，其中（1）求系數(shù)和，以和，按樁為粘性土、從表5-20得，（2）求系數(shù)，按5-70計(jì)算，首先求出承臺(tái)內(nèi)區(qū)、外區(qū)的凈面積、和承臺(tái)底地基土凈面積查表5-21得， 得（3）求R。先基樁的承臺(tái)底地基t，極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值Qck經(jīng)深度修正，d=1.9+1/2*1.5=2.65m；因?yàn)閎=1.5m3.0m,所以不需進(jìn)行寬度修正。=200+1.6*18.25*(2.65-0.15-0.5)=258.4kPa， n=4從表5-19查得，且得基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R：（4）驗(yàn)算考慮承臺(tái) 和群樁效應(yīng)下的樁數(shù)承臺(tái)及其 G=1.2*1.7*1.5*1.9*20=116.28kN根說明取n=4根可以滿足要求六：樁頂荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算豎向力：F+G=962.30KN；承臺(tái)高0.7m，則承臺(tái)底所受的彎矩（繞y軸） 則樁頂平均豎向力設(shè)計(jì)值為，七：基樁豎向抗壓承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)是偏心受壓：兩項(xiàng)驗(yàn)算均滿足要求。八：水平承載力驗(yàn)算水平力H=50kN，水平力和豎向力的合力與鉛垂線的夾角，故可以不驗(yàn)算基樁的水平承載力。九：承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算（1）柱對承臺(tái)的沖切驗(yàn)算在x方向，在y方向 取故取， 承臺(tái)混凝土選用C20，滿足要求（2）角柱對承臺(tái)的沖切驗(yàn)算：應(yīng)驗(yàn)算受樁頂荷載最大的角柱對承臺(tái)的沖切 所以取 而滿足要求十：承臺(tái)受剪切承載力計(jì)算最危險(xiǎn)截面為A-A截面，因其右側(cè)的兩樁承受的荷載最大，且縱向