基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

1、目 錄1 設(shè)計資料11.1 上部結(jié)構(gòu)資料11.2 場地工程地質(zhì)條件12 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深22.1 樁型22.2 樁長23 確定單樁極限承載力標準值33.1 計算單樁豎向承載力34 樁數(shù)和平面布置的確定44.1 荷載組合44.2 初步估算樁數(shù)44.2 初選承臺尺寸45 樁頂作用驗算56 軟弱下臥層驗算67 樁基礎(chǔ)沉降驗算77.1計算沉降量77.2 確定沉降經(jīng)驗系數(shù)98 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算108.1單點起吊108.2樁身強度驗算119 承臺設(shè)計129.1柱對承臺的沖切（沖切錐內(nèi)無樁體）129.2 角樁對承臺的沖切129.3 斜截面抗剪驗算139.3 斜截面抗剪驗算1310 參考文獻1

2、5 柱下獨立承臺鋼筋混凝土預(yù)制樁基礎(chǔ)設(shè)計 1 設(shè)計資料 1.1 上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實驗樓，上部結(jié)構(gòu)為十層框架，其框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強度等級為C30。上部結(jié)構(gòu)傳至柱底的相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合的荷載如下：豎向力：4500kN， 彎矩：50 kN m， 水平力：30kN擬采用預(yù)制樁基礎(chǔ)，預(yù)制樁截面直徑為500mm。1.2 場地工程地質(zhì)條件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；不考慮承臺效應(yīng)。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)指標見下表：地基各

3、土層物理、力學(xué)指標表土層編號土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kN/m）天然含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）內(nèi)聚力（kPa）內(nèi)摩擦角( 0 )壓縮模量(MPa)地基承載力特征值(kPa)1雜填土1.51.515.52粉質(zhì)黏土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103黏土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.21004粉土27.15.318.328.00.8833.018.016.922.111.01605淤泥質(zhì)黏土27.116.945.31.26.04.71.2502 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深2

4、.1 樁型 根據(jù)任務(wù)書的說明，擬采用混凝土預(yù)制樁基礎(chǔ)，樁截面形式采用圓形，半徑為R=500mm。2.2樁長依據(jù)地基土的分布：第二層為厚8.3M的粉質(zhì)粘土，地基承載力為110kpa。第三層為12M厚的黏土，地基承載力為100kpa。第四層為厚5.3M的粉土，地基承載力為160kpa。宜選擇第第四層為樁基礎(chǔ)持力層，樁端全斷面進入持力層2m。樁長確定有以下考慮因素： 尖全截面進入持力層的厚度不小于2R,此處取2000mm2R=1000mm 樁頂伸入承臺長度不小于50mm，取60mm; 尖的錐尖長度（1.31.5）R,取1.4R=1.4500=700mm 設(shè)計承臺埋深為1.5m 樁的計算長度：8300

5、+12000+2000=22300mm 樁身總長度:22300+60+700=23060mm，近似取為23m3 確定單樁極限承載力標準值 3.1 計算單樁豎向承載力l 根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)范經(jīng)驗公式 樁側(cè)土的極限側(cè)阻力標準值（KPa）查建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94- 2008 5.3.5內(nèi)插法如下表土層液性指數(shù)孔隙比粉質(zhì)黏土層0.870.9047黏土層0.611.0661粉土層0.670.88632593.3l 由地基基礎(chǔ)規(guī)范經(jīng)驗公式： 則單樁豎向承載力特征值： 4 樁數(shù)和平面布置的確定4.1 荷載組合 荷載組合：4.2 初步估算樁數(shù)由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范中建議取，現(xiàn)在取1.1的

6、系數(shù)，即：初步曲取n4根4.3 初選承臺尺寸承臺的最小寬度不應(yīng)小于500。為滿足樁頂嵌固及抗沖切的需要，邊樁中心至承臺邊緣的距離不宜小于樁的直徑或邊長，且樁的外邊緣至承臺邊緣的距離不小于150，所以樁的外邊緣至承臺邊緣的距離取200mm樁距: ，滿足構(gòu)造要求。承臺長邊承臺短邊為滿足承臺的基本剛度、樁與承臺的連接等構(gòu)造需要，柱下獨立樁基礎(chǔ)承臺的最小厚度為300，其最小埋深為500。暫取承臺埋深為1.5m，承臺高度h為1m ，樁頂伸入承臺50mm，鋼筋保護層取70mm,則承臺有效高度為：承臺底面尺寸為 ：。確定樁數(shù)：,所以取4根樁。 5 樁頂作用驗算（1） 荷載取組合：. 承臺高度設(shè)為1.2m等厚

7、，荷載作用于承臺底面。（2） 基樁平均豎向力：（3）樁頂受力計算 作用在承臺底形心處的彎矩 樁頂受力計算如下：（4）驗算，,故滿足要求。（5）單樁水平承載力計算單樁水平承載力滿足要求，不需要進一步的驗算。6 樁基軟弱下臥層承載力驗算 軟弱下臥層經(jīng)深度z修正后的地基承載力特征值公式: 該軟弱下臥層為淤泥質(zhì)土，查地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB5007-2002,表5.2.4 則faz=50+0+17.68（27.1-0.5）=264.3kpa 樁群外圍樁邊包絡(luò)線內(nèi)矩形長,寬分別為: ,硬持力層厚度,持力層與軟弱下臥層之比為, 查樁基規(guī)范JCJ94-2008表5.4.1,內(nèi)插法求得。對于樁距不超過的群樁基礎(chǔ),

8、樁端持力層下存在承載力低于樁端持力層承載力的軟弱下臥層時,可按照下列公式驗算軟弱下臥層的承載力:取,軟弱下臥層頂面土的自重應(yīng)力為: 所以: ,滿足要求。7 樁基礎(chǔ)沉降驗算7.1計算沉降量 采用長期效應(yīng)組合的荷載標準值進行樁基礎(chǔ)的沉降計算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用修正后的分層總和法計算最終沉降量。 豎向荷載標準值 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)力計算如下:. 在時:. 在時: . 在時: . 在時: . 在時: . 在時: . 在時: . 在時: 將計算資料整理于下表:表3 的計算結(jié)果Z(mm)0.20.001.000.000.250

9、00180.8478836.1681000.001.000.830.19625189.14618.5837.8282000.001.001.670.10675197.44336.47639.4883300.001.002.750.05875208.23185.1841.6464000.001.003.330.03405213.06107.325642.6125000.001.004.170.02530219.9679.745643.9926000.001.005.000.01800226.8656.73645.3727000.001.005.830.01382233.7643.5606446.

10、752在處, ,滿足要求。將計算資料整理于表4表4計算沉降量Z(mm)(mm)010.00 0.2500 788.000 0.000 100010.83 0.2332 735.046 233.200 233.2001100066.8224200011.67 0.2007 632.480 401.320 168.12048.330012.50 0.1451 485.566 462.150 60.8309.400013.33 0.1248 393.244 499.040 36.8901200167.500014.17 0.1079 340.164 539.600 40.560106.5376600

11、015.00 0.0906 285.571 543.600 4.00010.700015.83 0.0828 260.986 579.600 36.00094.56分層總和法計算樁基中點沉降S(mm)504.7.2 確定沉降經(jīng)驗系數(shù)等效沉降系數(shù)：其中： , ，.內(nèi)插法得到：,. 計算樁基沉降經(jīng)驗系數(shù)： 表6壓縮模量當(dāng)量值計算層號(m)000.000011000233.20.616705.622000168.12.5612043.505453300033.8326658.042423.4400063.8950345.3241954.433335500040.5631961.2826634.466

12、0004.0031522626.7700036.002836823640=.8=.0636Es=Ai/Ai/Esi3.（查樁基規(guī)范5.5.11），計算樁基沉降：滿足規(guī)范要求。8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算8.1單點起吊兩端樁長各23m,采用單點吊立的強度進行樁身配筋設(shè)計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=6m)處，起吊時樁身最大正負彎矩，其中K=1.3; 即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項系數(shù)）。圖8.2 單點吊運計算圖 樁身長采用混凝土強度C30,鋼筋采用，所以:樁在用兩點平吊至預(yù)定樁位時，需要采用單點吊立就位。截面設(shè)計:樁身長采用混凝土強度C30可知：，。,.受力筋為II級鋼筋HRB335

13、()，箍筋為HPB300級（），所以：樁身截面有效高度故滿足適筋條件；算所需鋼筋截面面積:樁身受拉主筋，選用（），滿足要求。因此整個截面的主筋用，總其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。8.2樁身強度驗算 混凝土預(yù)制樁取滿足要求。箍筋采用8200,在樁頂和樁尖應(yīng)適當(dāng)加密，樁尖長，取，樁頂設(shè)置三層850鋼筋網(wǎng)，層距，具體見樁身結(jié)構(gòu)施工圖。9 承臺設(shè)計承臺混凝土強度等級采用C30，由荷載規(guī)范采用基本組合的荷載分項系數(shù)，取1.35。相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時作用于柱底的荷載設(shè)計值為：承臺預(yù)設(shè)高1m，樁頂伸入承臺60mm，鋼筋的保護層取按有墊層取為50mm。則承臺有效高度： 。承臺混凝土強度等級采用C30。 9.1

14、柱對承臺的沖切（沖切錐內(nèi)無樁體） ，沖切力： ，承臺厚度H=1.2m,計算截面處的有效高度：。沖跨比， 沖切系數(shù)滿足要求。9.2 角樁對承臺的沖切扣除承臺和其上填土自重后的樁頂豎向力設(shè)計值：從角柱內(nèi)邊緣至承臺邊緣距離為：， 角樁沖垮比： 角樁的沖切系數(shù)： 滿足要求。9.3 斜截面抗剪驗算剪跨比與以上沖跨比相同。剪跨比 剪切系數(shù) 受剪切承載力截面高度影響系數(shù) 計算：對錐形承臺1-1斜截面： 滿足要求。對錐形承臺2-2斜截面與1-1斜截面相同。9.4 受彎計算承臺最大彎矩受力筋為II級鋼筋HRB335()。 選用（），滿足要求。 鋼筋間距，滿足間距要求。沿平行x，y軸方向均勻布置。詳細配筋圖見所附施工圖。參 考 文 獻1 中華人民共和國國家標準. 建筑樁基設(shè)計規(guī)范 （JGJ94-2008）. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，20082 中華人民共