基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、江蘇省重點(diǎn)專業(yè)（土木工程）材料淮陰工學(xué)院課程設(shè)計(jì)書課程名稱：基礎(chǔ)工程班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)： 任課老師：劉灌注樁基課程設(shè)計(jì)11 設(shè)計(jì)題目 本次課程設(shè)計(jì)的題目：灌注樁基設(shè)計(jì)。12 設(shè)計(jì)荷載 柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值和柱底荷載效應(yīng)基本組合值分別如表11、表12所示。表11 柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值表12 樁底荷載效應(yīng)基本組合值 （1）題號(hào)：24號(hào)。 （2）柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下。軸荷載：Fk=1875kN Mk=205kN.M Vk=139kN軸荷載：Fk=2160kN Mk=204kN.M Vk=149kN軸荷載：Fk=2080kN Mk=213kN.M Vk=134kN （3）柱底荷載效應(yīng)基本組合

2、值如下。軸荷載：F=2320kN M=215kN.M V=181kN軸荷載：F=3310kN M=214kN.M V=166kN軸荷載：F=2780kN M=238kN.M V=174kN設(shè)計(jì)軸柱下樁基，、軸柱下僅設(shè)計(jì)承臺(tái)尺寸和估算樁數(shù)。1.3地層條件及參數(shù)自上而下土層依次如下： 號(hào)土層：素填土，層厚15m，稍濕，松散，承載力特征值。 號(hào)土層：淤泥質(zhì)土，層厚33m，流塑，承載力特征值。 號(hào)土層：粉砂，層厚66m，稍密，承載力特征值。 號(hào)土層：粉質(zhì)黏土，層厚42m，濕，可塑，承載力特征值。 號(hào)土層：粉砂層，鉆孔未穿透，中密一密實(shí)，承載力特征值。 巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 巖土設(shè)計(jì)參數(shù)如表11和表12所示

3、。表11 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)表12 樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 單位：kPa1.4灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1.4.1 灌注樁基設(shè)計(jì)建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案采用混凝土沉管灌注樁，具體設(shè)計(jì)方案如下：室外地坪標(biāo)高為-0.45m,自然地面標(biāo)高同室外地坪標(biāo)高。該建筑樁基屬丙級(jí)建筑樁基，擬采用直徑400mm的混凝土沉管灌注樁，以號(hào)土層粉質(zhì)粘土為持力層，樁尖深入深入持力層0.6m（對(duì)于砂土不小于1.5d=750mm）,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15.0m，預(yù)制樁尖長(zhǎng)0.5m，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)高0.95m，承臺(tái)底面埋置深度-1.60m，樁頂伸入承臺(tái)50mm。1.4.1.1單樁承載力計(jì)算根據(jù)以上設(shè)計(jì)，樁頂標(biāo)高為-1.6m，樁底標(biāo)高為-

4、16.6m，樁長(zhǎng)15m。1. 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： Quk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqpk 由于 Qsk=3.14400（1.522+3.328+6.645+4.260+0.675）=903.6kN Qpk= Quk=903.6+301=1205kN 2. 基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算 承臺(tái)底部地基土為較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮承臺(tái)土效應(yīng)取 c=0，則有 R= Ra =602.5kN根據(jù)上部荷載初步估計(jì)粧數(shù)為 n= =3.45則設(shè)計(jì)粧數(shù)為7根。1.4.1.2 樁基的驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008），當(dāng)按

5、單樁承載力特征值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，荷載應(yīng)取其效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場(chǎng)地內(nèi)無(wú)可液化砂土，因此不進(jìn)行地震效應(yīng)的承載力驗(yàn)算。下面進(jìn)行基樁豎向承載力的驗(yàn)算根據(jù)樁數(shù)設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，邊長(zhǎng)為2.8m2.8m，矩形布樁，樁中心距取1.4m，樁心距承臺(tái)邊緣為400mm。(見(jiàn)圖) 承臺(tái)及其上土壤的總重為 Gk =2.82.81.620=250.88kN計(jì)算時(shí)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則Nk =583.5 kNR（=602.5kN）Nkmax= Nk+=583.5+85=668.35KNNkmin= Nk-=583.5-85=498.28 KN因此Nkmax=644.12kN1.2R(=1.2*6

6、02.5=723 kN)Nkmin=498.28kN0滿足設(shè)計(jì)要求,故初步設(shè)計(jì)是合理的1.4.1.3承臺(tái)設(shè)計(jì)根據(jù)以上樁基設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，承臺(tái)尺寸為2.2m3.6m，預(yù)估承臺(tái)厚0.95m，(見(jiàn)上圖)，承臺(tái)選用選用C25，t=1.27N/mm2，c=11.9N/mm2；承臺(tái)鋼筋選用HRB400級(jí)鋼筋，y=300N/mm2.。1.承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算采用荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，則基樁凈反力設(shè)計(jì)值為N/max =+=+kN N/min =-=-kN N=kN2.承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算為防止承臺(tái)產(chǎn)生沖切破壞，承臺(tái)應(yīng)具有一定厚度，初步設(shè)計(jì)厚度0.95m，承臺(tái)底保護(hù)層厚度50mm，則h0=950-60=

7、890mm。分別對(duì)柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計(jì)算，以驗(yàn)算承臺(tái)厚度的合理性。由于基樁為圓形樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方樁，則換算方樁截面邊寬為 bp =0.8d=0.8400=320mm下圖所示承臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)圖中的樁基即是換算后邊長(zhǎng)為320mm的方樁。（1） 柱對(duì)承臺(tái)沖切。 承臺(tái)受樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式： Fl20x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0由于Fl=F-=2780-0=2780kN，則沖垮比為 ox=0.382（在0.25到1.0之間） oy=1.1691.0取oy=1.0 沖切系數(shù)為 =1.44 =0.7020x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0=21.44（0.

8、4+1.04）+0.7（0.4+0.34）112700.89=5858.6kNF1（=2780kN）故厚度為0.95m的承臺(tái)能夠滿足柱對(duì)承臺(tái)的沖切要求。（2） 角樁沖切驗(yàn)算 承臺(tái)受角樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式： Nl（+）+（+）hpth0由于Ft= N/max =761.3kN，從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)邊緣距離為c1=c2=0.56m a1x=0.34m a1y=0.89m 1x=0.382 1y=1 （在0.25到1.0之間） 1x=0.962 1x=0.467 1x（c2+）+1y（c1+）hpth0 =0.962(0.56+)+0.467(0.56+)112700.89=1478kNN/max

9、（=788.7kN）故厚度為0.95m的承臺(tái)能夠滿足角樁對(duì)承臺(tái)的沖切要求。3. 承臺(tái)受剪承載力驗(yàn)算承臺(tái)剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，對(duì)于I-I截面oy=1.35（介于0.25-3之間）剪切系數(shù)為=0.774受剪切承載力高度影響系數(shù)計(jì)算：I-I截面剪力為 V=2N/max=2761.9=1523.8KN則 tbh0=0.9740.7441.2710002.20.89 =1802kNV故滿足抗剪切要求。4. 承臺(tái)受剪承載力計(jì)算承臺(tái)計(jì)算截面彎矩如下。對(duì)于I-I截面，取基樁凈反力最大值N/max=696.72KN進(jìn)行計(jì)算， Mx=Niyi=2761.91.2=1828.56kN.m A

10、sl=7609.45mm2因此，承臺(tái)長(zhǎng)邊方向都選用 鋼筋直徑22110，鋼筋數(shù)為 n=2200/110+1=21實(shí)際鋼筋A(yù)s=21380.1=7982 mm2，滿足要求。 對(duì)于II-II截面，取基樁凈反力平均值N=695KN進(jìn)行計(jì)算。此時(shí) ho=950-80=870mm則 My=NiXi=26950.68=875.7kN.m As2=3727mm2因此，承臺(tái)短邊方向選用鋼筋直徑16140，鋼筋根數(shù)為n=2800/140+1=21，實(shí)際鋼筋A(yù)s=21201.1=4223.4mm2，滿足要求。5. 承臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)混凝土樁樁頂伸入承臺(tái)長(zhǎng)度為50mm，兩承臺(tái)間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.65m，與承臺(tái)平

11、齊，根據(jù)構(gòu)造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內(nèi)主筋上下共4C12通長(zhǎng)配筋，箍筋采用 8200.承臺(tái)底做100mm厚C10素混凝土墊層，墊層挑出承臺(tái)邊緣100mm。1.4.1.4 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沉管灌注樁選用C25混凝土，預(yù)制樁尖選用C30混凝土，鋼筋選用HRB300級(jí)。1. 樁身軸向承載力驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范，樁頂軸向壓力應(yīng)符合下列規(guī)定： NmaxccAps Nmax=+ =+ =770.02+93.7 =863.7kN計(jì)算樁基軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù)=1；對(duì)于擠土灌注樁，基樁施工工藝系數(shù)c=0.8；C35級(jí)混凝土，c=11.9N/mm2，則 ccA=10.8

12、11.9103 =1195712N=1196KN Nmax（=854.41 kN）故樁身軸向承載力滿足要求。2. 樁身水平承載力驗(yàn)算由設(shè)計(jì)資料得柱底傳至承臺(tái)頂面的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為134KN，每根樁基承受水平荷載為Hik= Hk/n=134/4=33.5KN樁身按構(gòu)造要求配筋，樁身配514縱向鋼筋，As=796 mm2，則樁身配筋率為滿足0.2%0.65%之間的要求。 對(duì)于配筋率小于0.65%的灌注樁，單樁水平承載力特征值按下式計(jì)算：Rha 樁身為圓形截面，故=2,=0.5由于 根據(jù)灌注樁周主要土層的類別，查表，取樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=25圓形樁樁身的計(jì)算寬度為根據(jù)對(duì)C25級(jí)混凝土，有

13、對(duì)HRB400級(jí)鋼筋，有扣除保護(hù)層后的樁直徑為 = = 則樁頂最大彎矩系數(shù)取值：由于樁的入土深度h=15.0m，樁與承臺(tái)為固接，取，由表查得。取在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)淖钚∝Q向力（用該值計(jì)算所得單樁水平承載力特征值最?。?，由前面計(jì)算得，則 =故樁身水平承載力滿足要求。3. 配筋長(zhǎng)度計(jì)算基樁為端承摩擦型樁，配筋長(zhǎng)度應(yīng)不小于樁長(zhǎng)的2/3，（即2/3x15=10m），同時(shí)不宜小于4.0/a=4.0/0.951=4.21，則配筋長(zhǎng)度取10m。鋼筋錨如承臺(tái)35倍主筋直徑，即35x12=420m。4. 箍筋設(shè)置采用鋼筋直徑6200螺旋式箍筋，由于鋼筋籠長(zhǎng)度超過(guò)4m，需每隔2m設(shè)一道直徑12焊接加今箍筋。1.4.1.5 估算A.B軸線柱下樁數(shù)1. 樁數(shù)估算設(shè)計(jì)A、B 軸線下的樁基礎(chǔ)的方法和C軸線下相同。單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為1205KN，基樁豎向承載力特征值為602.5KN. A軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=1875kN Mk=205kN.M Vk=139kN根據(jù)A軸下荷載初步估算A軸柱下根數(shù)， n=3.11 取n=4則A軸下設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。 B軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=2160