土木工程(樁基礎(chǔ))畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、樁 基 礎(chǔ) 設(shè) 計(jì)刖百1、建筑設(shè)計(jì)資料(1)、設(shè)計(jì)原始資料(2)、建筑基地平面圖2、選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深(1)、選擇樁型(2)、選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深3、確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值(1)確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值4、確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸(1)一C柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定(2)計(jì)算樁頂荷載5、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算(1)、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算(2)、確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值(3)、九樁承臺(tái)承載力計(jì)算(一 C承臺(tái))(4)樁頂作用驗(yàn)算，樁承臺(tái)驗(yàn)算(一 C承臺(tái))6、 承臺(tái)設(shè)計(jì)(1)、柱對承臺(tái)的沖切(2)、角樁對承臺(tái)的沖切（ 3）、斜截面抗剪驗(yàn)算（ 4）、受彎計(jì)算7 樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算8 結(jié)論與建議結(jié)束

2、語參考文獻(xiàn)1 、 建筑設(shè)計(jì)資料（ 1）、設(shè)計(jì)原始資料擬建三明大酒店工程位于三明市東興五路以南，其東臨電子商城，西側(cè)為居民住宅，房地產(chǎn)公司。南側(cè)為兒童服裝設(shè)計(jì)公司。擬建建筑物為一框架結(jié)構(gòu)，地面以上9層，地下2層，總建筑面積27000品?；娱L約60ml寬約40ml基坑開挖深度6ml本次設(shè)計(jì)主要是對酒店的某根柱進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，作用于該柱（600m睇400mm柱底面（基礎(chǔ)頂面）處的荷載基本組合設(shè)計(jì)值有兩類：最大軸力組合：軸向力 F=6200kN,柱底彎矩為M=510 kN m,水平荷載V =285 kN;樁身采用C30的混凝土澆筑。最大彎矩組合：軸向力 F=4715kN,柱底彎矩為 M=670 kN

3、 - m,水平荷載 V =385 kN; （M H作用于柱的長邊方向且均為從左指向右）?；又苓厽o復(fù)雜管線，有利于基坑施工。根據(jù)鉆探揭露，擬建場區(qū)地貌單元為階地，地形較平坦，場地四周均無特殊情況分布。在基坑支護(hù)影響范圍內(nèi)，自上而下有下列土層：-1 層填土： 灰色， 稍密， 主要由碎石、 碎磚、 建筑垃圾組成， 硬質(zhì)含量 30-60%, 填齡大于 5 年。層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑硬塑，含少量鐵鎰結(jié)核，稍有光澤，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑，局部軟塑，稍有光澤，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。層細(xì)砂：褐黃，黃色，細(xì)砂為主，含少量粘性土，分選性較好，成分多為石英質(zhì)，含

4、云母，很濕飽和，稍密狀態(tài)。砂砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（丫 52（3）c）:淺肉紅色，原巖結(jié)構(gòu)基本保留，巖芯呈砂土狀，巖芯手可掰碎，遇水易散、易軟化，干鉆困難，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。該層全場地分布，層厚 5.00-16.50m測得孔內(nèi)初見水位埋深 2.006.50m,穩(wěn)定水位埋深2.206.20m。地下水位埋深按3米計(jì)算，場地地下水對混凝土無腐蝕性影響。場地土體情況一覽序號(hào)類別(名 稱)厚度h(m)重度kN/m 3 )土粒重度竿(kN/m3)含水率3(%)液限WL塑限WP滲透系 數(shù) k(m3/d)內(nèi)摩擦角機(jī)()黏聚力Ck(kPa)壓縮模量E(MPa)承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak(kPa)1填土1.518.52

5、8.520.727.917.70.005810-2粉質(zhì)粘土6.519.02921.328.318.20.0820185.501253粉質(zhì)粘土319.929.525.028.718.10.0725309.831704細(xì)砂520.530.520.8-1.327015.902205砂土 狀強(qiáng) 風(fēng)化 花崗山石1221.0-332835.0270(2)、建筑基地平面圖北環(huán)路4nx60TD;總平面圖2、選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深(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)。又因?yàn)楣嘧毒?有承載力能力高，施工方便，工期短，造價(jià)低，施工時(shí)無振動(dòng)、無地面隆起或側(cè)移， 對周邊建筑物

6、危害小，使用范圍大，適用于各種地質(zhì)條件。所以，根據(jù)施工場地屬 于市區(qū)，地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，應(yīng)該選擇灌注樁基礎(chǔ)。(2)、選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深因?yàn)榛娱_挖深度為6米；依據(jù)地基土的分布，第層灰色的填土，厚度為 1.5 米，第層是黃褐色粉質(zhì)粘土，厚度為 6.5米，既不用考慮；第層是黃褐色粉質(zhì)粘土，厚度為 3米，承載力低，土層太薄，不宜做持力層；第層是黃褐色、黃色細(xì)砂土，厚度為 5米，很濕飽和，稍密狀態(tài)，土層比較薄，樁承載力不夠，所以不宜做持力層；第層淺肉紅色砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（丫 52（3）c）,厚度為12米，樁端承載力也比較高；所以， 綜上各方面的情況應(yīng)該選擇第層為持力層。 樁端全

7、斷面進(jìn)入持力層 1.0m （2d）,工程樁入土深度為ho故： h 2 3 5 1 11m選擇承臺(tái)埋深為2.0m,樁基得有效樁長即為11-2=9.0m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層 min 0.4 %。所以，最終 3.14 300 4As 4 3.14 102 4 314mm2其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。2(cfcA fyAs) 1.0 (1.0 14.3 3.14 300 4 300 314) 千 小生目.十樁身強(qiáng)度：故滿足要求1104.495kN R 760.142KN如下圖所示:裝的截面圖樁的剖面圖01(2)、確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值該樁基屬于非端承樁，并n3,承臺(tái)底面下并非欠

8、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(3)、九樁承臺(tái)承載力計(jì)算(一C承臺(tái))承臺(tái)凈面積： A 352 9 3.14 0.352 4 11.385m2。承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值：qck 2 fka 2 170 340 KPaQckqck Ac 34011 .385430 .1kNQsk u qsikli 609 .945 kNQ DkADq D 721 .219 kNpk p

9、 p分項(xiàng)系數(shù)s p 1.65, c 1.70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:Sa 0.886 Ae 0.886 d、nb3.5 3.5、92.9530.35Be3.50.389l9群樁效應(yīng)系數(shù)查表得：s 0.8,1 .67承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)：cA：A ce Ace e cc .A c側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)端阻群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)土阻力阻群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)內(nèi)區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)外區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)土阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)Q 樁基中相應(yīng)于每一根樁的承臺(tái)底地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值（ ckqck承臺(tái)底-承臺(tái)寬度的深度范圍內(nèi)（l 5m）,地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)2值，可按地基規(guī)范中相應(yīng)的地基

10、土承載力標(biāo)準(zhǔn)值乘以2取值，（kN）;Ac 承臺(tái)底地基土凈面積（m2)。Aci 承臺(tái)內(nèi)區(qū)的凈面積e承臺(tái)外區(qū)的凈面積fk 承載力特征值，kPa承臺(tái)外區(qū)凈面積 A 352 (3.5 0.35)2 2.3275m2承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積 NAcA3.5293.140.35242.32759.057m2 m2ie查表得：c0.14 , c0e Ae9.057八 2.3275c Acc - 0.14 0 0.1114Ac11.38511.385那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值 R:RsQsks1.70QpkQck609.945 /p cj0.801.67p c1.65721.219430.1 0.1114 105

11、3.876kN1.65那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值 R:取R = 760.142KN(4)樁頂作用驗(yàn)算，樁承臺(tái)驗(yàn)算(一 C承臺(tái))荷載取 C柱的 Nmax組合：F=6200 kN , M= 510kN?rn Q=285 kN承臺(tái)高度設(shè)為1.3m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面，樁頂伸入承臺(tái) 60mm鋼筋保護(hù)層取80mm則承臺(tái)有效高度為h0=1.3-0.08=1.22m ,承臺(tái)的平均埋深d 2m；但因?yàn)榛娱_挖深度為6米，地下水位埋深按3米計(jì)算， 所以承臺(tái)埋置于地下水位以下。本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)0 = 1.0.則作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有Fk Gk 4592.593 3.52 2

12、 10 1.2作用在承臺(tái)底形心處的彎矩M樁頂受力計(jì)算如下：Fk GkM ymaxQmax/ 2、n(yi )F、G,但是G的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2.4886.593kN510 285 1.3 880.5kN4886.593 880.5 1.496 1.42647.776kNM ymax 4886.593（yi2）880.5 1.42337.505kN6 1.42Fk Gk4886.593542.955kNR 76Q142KN 符合要求Qmax 647.776 kN 1.2R 1.2760 .142912 .1704 kNQmin 0滿足要求Q 542 .955 kN R 760 .142 kN作用

13、于承臺(tái)底面的外力對通過群樁形心的x軸的力矩設(shè)計(jì)值yi第i樁至x軸的距離。荷載取 Mmax 組合：F=4715 kN , M= 670kN?m, Q=385 kNF G 4715 3.52 2 10 1.2 4715 294 5009kNM 670 385 1.3 1170.5kN樁頂受力計(jì)算如下:N maxM y max（y：）50091170.5 1.62556.5566 1.6121.927 678.483kNN minM y max（y：）50091170.5 1.6 = 556.5566 1.62121.927 434.629kN5009556.556kNmax 678.483kN1.

14、2R 1.2760.142 912.1704kNmin 0556.556kNR 760.142kN滿足要求6、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。樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱）由于樁的受力可知，樁頂最大反力 Nmax 678.483kN ,平均反力N 556.556kN ,樁頂一 一 GN j max N max678 .483凈反力：n3 52 2 10 12 678.483 32.667645.816 kNNjmin N G 523.889 kNn(1)、柱對承臺(tái)的沖切承臺(tái)厚度H=1.3m,計(jì)算截面處的有效高度h0 1300 80 1220mm,承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80m

15、m.當(dāng) 0 0.20h0時(shí)，取 0 0.20h。;當(dāng) 0 h0時(shí)，取 h ,滿足 0.21.00.2h0 244.mm a0x 1400 350/2 600/2 925mm h0 1220mm 00X0故取 的x 925 mm0.2h0 244. mm a0y 1400 350/2 400/2 1025mm h。1220mm故取 出y 1025 mmac 925即：沖垮比。x禧西0758oy沖切系數(shù)0x08408402 0.758 0.2ox0.877截面高度影響系數(shù)：當(dāng)hw800mm時(shí)，取aoy0y102512200.8400840.8402 0.840 0.2oy0.808Bh=1.0；當(dāng)

16、 h2000mm 時(shí)，取 Bh0 1200mm ay 1025mm ax 925mm：即 h0/ay 1 滿足要求h = 0.9,其間按線性內(nèi)插法取用；hp受沖切承載力截面高度影響系數(shù):hp1 0.911300 8002000 8000.968沖切力設(shè)計(jì)值：Fi F混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：ft 1100kPaQ 6200 1 760.142 5439.858 kN20 x bca0 y 0 y bca0x hp ft h02 0.8770.4 1.0250.8080.60.9250.9681100 1.226448.329 KNFl5439.858KN滿足要求(2)、角樁對承臺(tái)的沖切由圖 9.

17、1.1 , a1a0x 925mm; a1ya0y1025 mm; c1 c2525 mm角樁沖垮比1xa1 x0xh。0.758;0ya11 0.840 h0角樁的沖切系數(shù)0.560.561x0.20.758 0.20.5850.560.20.560.8400.20.5381y角樁的沖切系數(shù);1y角樁沖跨比，其值滿足0.2 1.0 ,1x1y hC1,C2從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣的距離(m),此處應(yīng)取樁的有效寬C1,C2 alx,a1y 從承臺(tái)底角樁內(nèi)邊緣引一450沖切線與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)，至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當(dāng)柱或承臺(tái)邊階處位于該450線以內(nèi)時(shí)，取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的

18、錐線。 1200mm av 1025mm axyx925mm：即h0/ay 1 滿足要求0.9250.5250.968 1100 1.222滿足要求31yaix1x92 ）1y（。 一） phfth0221.0250.585 0.525 0.53821478.602KNNmax 678.483KNiax（3）、斜截面抗剪驗(yàn)算截面有效高度ho 1.22m,截面的計(jì)算寬度bo 3.5 2 0.08 3.34m,混凝土的抗壓強(qiáng)度ft 1100kPa ,該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值：截面高度影響系數(shù)：hs800/h0 1/4800/1220 /1/4 0.9對I I斜截面對于柱下正方形獨(dú)立承臺(tái)，只需要對

19、柱的一個(gè)軸進(jìn)行驗(yàn)算承臺(tái)的斜截面抗 剪承載力即可。樁基規(guī)范規(guī)定，剪切破裂面為通過柱邊和樁邊連接線形成的 斜截面，抗剪驗(yàn)算應(yīng)滿足：nVx VxnVy V0y式中：Vx垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計(jì)算截面一側(cè)的樁 頂凈反力設(shè)計(jì)值總和（kN ）;V y垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計(jì)算截面一側(cè)的樁 頂凈反力設(shè)計(jì)值總和（kN）；V 0x 垂直于X方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計(jì)值（kN）V y 垂直于y方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計(jì)值（kN）hs fcbyh。，n -延軸方向一邊的樁數(shù)hs fcbxh。，V0x =V0y =ax 925mmi剪跨比xII 0當(dāng) 03時(shí)，取 =0.3;當(dāng) 3.

20、0時(shí)，取0.922一、, 一一 1 751 75所以： x 0.758 ; 剪切系數(shù)7二 一7 0.955x 1.0 0.758 1.0 xV 3N jmax 3 645 .8161937 .448 kNhs fcbyh。0.9 0.955 1100 3.34 1.223852.520 kN V 3N jmax3 645.816 1937.448kN 滿 足要求對 II II 斜截面： ay 1025 mm ;剪跨比y0.840剪切系數(shù)f 蒜九0.951V 3N 3 556.5561669 .668 kNhs fcbxho 0.9 0.951 1100 3.34 1.22 3836.383kN

21、3 556.556 1669.668kN 滿足要求(4)、受彎計(jì)算：承臺(tái)I-I截面處最大彎矩My 3N jmaxX 3 645.816 (1.4 0.3) 1937.448 (1.4 0.3)V 3N2131.193kNmAsMy0.9fyh。2131.193 1060.9 300 1220 26469.924mm2級(jí)鋼筋 fy 300N/mm2, ft 1100 kPafc 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；bh。一一構(gòu)件截面面積；As 一全部縱向鋼筋的截面面積;fy縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;因?yàn)?A 6469.9244 0.1588%b0h03340 1220min 0.15%所以:2A s 6

22、469.924mm承臺(tái)IIII 截面處最大彎矩 Mx 3N 1669.668 (1.4 0.2)2003.602 kN.m混凝土的抗拉強(qiáng)級(jí)鋼筋 縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)彳1: fy 300N/mm2 ,度設(shè)計(jì)值：ft 1100kPaM x2003.602 1062Asx6082.580mm20.9fyh00.9 300 1220As6082.58因?yàn)?0.1493% min 0.15% b0h03340 1220所以，選用33 16 間距為 S 100 mm, As 6631（雙向布置）如下圖所示：X截面樁基剖面圖600 -1一-一145014501/V2.68 mm 6469.924 mmAo

23、 o!L截面樁基剖面圖40015501550 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S 1.4m 6d 6 0.35 2.1m ,所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。樁基的最終沉降量表達(dá)式為：m nj Pj jzijij z i 1 j i 1 jEsi式中：S 樁基的最終沉降量（mm）;S按分層總和法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（ mm）；S按分層總和法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)無地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可參考：非軟土地區(qū)和軟土地區(qū)樁端有良好持力層時(shí)，=1 ；軟土地區(qū)，且樁端無良好持力層7l 100時(shí)，當(dāng) lW25m,=1.7;當(dāng) l 25m,=59l 20;S l樁長（m ）

24、；e樁基等效系數(shù)e 樁基等效系數(shù)。定義為：群樁基礎(chǔ)按明德林解計(jì)算沉降量Sm與按布氏解計(jì)算沉降量Sb之比，可按下式簡化計(jì)算：nB,Lc叫1c0) nb“nb 1) C2式中：C。，C1, C2 反映群樁不同距徑比 且，長徑比L,及承臺(tái)的長寬比 上 ddBc等因素的系數(shù)，可查基礎(chǔ)工程的附錄IV表。Lc, Bc, n分別為矩形承臺(tái)的長、寬及樁數(shù)。nb 矩形布樁時(shí)的短邊布樁數(shù)，當(dāng)布樁不規(guī)則時(shí)可按nb 混,近似，當(dāng)nb計(jì)算值小于1時(shí)，取nb = 1m 角點(diǎn)法計(jì)算點(diǎn)對應(yīng)的矩形荷載分塊數(shù)P0j 角點(diǎn)法計(jì)算點(diǎn)對應(yīng)的第j塊矩形底面長期效應(yīng)組合的附加力，kNn樁基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)Esi 等效作用底

25、面以下第I層土的壓縮模量（MPa）；采用地基土自重壓力至自重壓力加附加應(yīng)力作用時(shí)的壓縮模量,z樁端平面第j塊何 在計(jì)算點(diǎn)至第i層土，第i 1層土底面的距離(m)ij， i 1 j樁端平面第j塊荷載計(jì)算點(diǎn)至第I層土，第i 1層土底面深度范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)，可按規(guī)范附錄 G采用矩形基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降nzii zi 1 i 1e POiEsi式中：i, i1 根據(jù)矩形長寬比芻及深度比馬 紅毛知 bb BcbBc查附錄G地基沉降計(jì)算深度Zn,按應(yīng)力比法確定，且Zn處的附加應(yīng)力z與土的自重應(yīng)力c應(yīng)該符合下式要求：z 0.2 c計(jì)算各層土的自重應(yīng)力：si i hisi第i層土底的自重應(yīng)力，kPai 第i層

26、土的重度，在地下水位以下用浮重度hi第i層土的厚度，m由于：LC阻11_9_25.7-sa二44Bc3.5d0.35d0.35查表得：用內(nèi)插法算得 C0 =0.061Ci=1.603C2=11.505nbnBc3 e c0 0.061 U 0.197:Lcc1(nb 1) c21.603 (3 1) 11.505豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值:Fk 4715/1.35 3492.593kN基底自重應(yīng)力:Gk d l 2 19 3 19.9 5 20.5 1 21 /11 102 9111 .2kPa底處應(yīng)力：PkFk Gkk kA3492.593 3.52 111.23.5 3.5396.310 kPa實(shí)體深基礎(chǔ)基地處原有 的土中自重應(yīng)力基c d l 2 19 3 19.9 5 20.5 1 21 /11 102 9111.2kPac底處的附加應(yīng)力：P0 Pkc 396.310 111.2 285.110kPa樁端平面下的土的自重應(yīng)力c和附加應(yīng)力z ( z 4 p0)計(jì)算如下：一下不是特殊值用內(nèi)插法計(jì)算：a(下面中的l b 3.5/2 1.25m分別是小矩形的長與寬).當(dāng)在樁基下z=0時(shí)的自重應(yīng)力：c1ihi 19 10 2 19.910 3 (2