基礎(chǔ)工程課程設(shè)計報告

1、.基礎(chǔ)工程課程設(shè)計名稱：樁基礎(chǔ)設(shè)計姓名：文嘉毅班級： 051124學(xué)號： 20121002798指導(dǎo)老師：黃生根.樁基礎(chǔ)設(shè)計題高層框架結(jié)構(gòu)（二級建筑）的某柱截面尺寸為 1250×850mm，該柱傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載為： F=9200kN ，M=410kN?m ，H=300kN ，采用 6-8 根 800 的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)，設(shè)地面標(biāo)高為± 0.00m，承臺底標(biāo)高控制在 -2.00m ，地面以下各土層分布及設(shè)計參數(shù)見附表，試設(shè)計該柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)。設(shè)計計算內(nèi)容：1. 確定樁端持力層，計算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 Quk；2. 確定樁中心間距及承臺平面尺寸；3. 計算

2、復(fù)合基樁豎向承載力特征值 Ra 及各樁頂荷載設(shè)計值 N，驗(yàn)算基樁豎向承載力；計算基樁水平承載力 RHa并驗(yàn)算；4. 確定單樁配筋量；5. 承臺設(shè)計計算；6. 繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。項(xiàng)濕孔液性壓縮承載力層鉆孔灌注樁樁基參數(shù)重隙指數(shù)模量特征值厚極限側(cè)極限端地基土水平抗目度比阻力 阻 力力系數(shù)的比例標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值eI Lsf aK系數(shù)EqsikqPK43MPakPamkPam(MN/m)kN/mkPa層粉土19.00.9026.0804.3236層粉細(xì)砂19.60.9006.51053.8209層細(xì)砂19.80.8607.81252.82813層粉土19.60.81010.51402.34015層 1 粉細(xì)

3、砂19.70.857.01154.42812層粉細(xì)砂19.70.77016.01703.04885028層粉質(zhì)粘土19.80.6830.258.51602.56625層粉土19.80.75013.71702.95825層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11455.76014層 1粉砂20.00.77014.01900.85282037層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11454.56071014層粉土20.40.70013.01953.56236層粉質(zhì)粘土19.90.7060.278.21704.86828層細(xì)砂20.20.69022.022017.770150045.設(shè)計內(nèi)容一確

4、定樁端持力層，計算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk1. 確定樁端持力層及樁長根據(jù)設(shè)計要求可知，樁的直徑d =800mm。根據(jù)土層分布資料，選擇層厚為4.5m 的層粉質(zhì)粘土為樁端持力層。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度，對粘性土、粉土不宜小于 2d。因此初步確定樁端進(jìn)入持力層的深度為2m。則樁長 l 為：l =4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+2-2=32.5m2. 計算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值因?yàn)橹睆?800mm的樁屬于大直徑樁， 所以可根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范 中的經(jīng)驗(yàn)公式計算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk ：Quk Qsk Qpkusiqs

5、iklip qpk Ap（1-1）其中樁的周長 u = d =2.513m；樁端面積 Ap = d 2/ 4 =0.503 ；si 、p 為si = 0.8 / d1/51/5別為大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)，=1， p = 0.8/ D=1。根據(jù)所給土層及參數(shù)，計算Quk ：Quk =2.513 ×1×23 ×(4.3-2)+20×3.8+28 ×2.8+40 ×2.3+28 ×4.4+48 ×3.0+66 ×2.5+58×2.9+60 ×5.7+52 ×0.8+60 &

6、#215;2+1 ×710×0.503=3883.6kN確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk 后，再按下式計算單樁豎向承載力特征值：Ra1 QukK（ 1-2 ）其中 K 為安全系數(shù)，取 K =2。則 Ra =3883.6/2=1941.8kN 。.二確定樁中心間距及承臺平面尺寸樁數(shù) n =F/ Ra =9200/1941.8=4.7 ，所以暫取樁數(shù)為6 根。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，非擠土灌注樁的最小中心距為 3d，邊樁中心至承臺邊緣的距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長， 且樁的外邊緣至承臺邊緣的距離不應(yīng)小于 150mm。取樁中心距 Sa 為 2.5m，邊樁中心距承臺邊緣的距離取為0

7、.8m。則承臺長度 Lc =2×(2.5+0.8)=6.6m ，承臺寬度 Bc =2×0.8+2.5=4.1m 。承臺平面示意圖如下：三計算復(fù)合基樁豎向承載力特征值R 及各樁頂荷載設(shè)計值N ，驗(yàn)算基樁豎向承載力；計算基樁水平承載力Rha 并驗(yàn)算1. 確定復(fù)合基樁豎向承載力特征值根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法，對于此類情況，應(yīng)按下式確定其.復(fù)合基樁的豎向承載力特征值：RRa c f ak Ac（3-1）其中c 為承臺效應(yīng)系數(shù)，可根據(jù) Sa / d 、 Bc / l 等參數(shù)查表得到。當(dāng)計算樁為非正方形排列時，SaA / n ， A 為承臺計算域面積， n 為樁數(shù)。Sa6.64

8、.1/ 6 =2.124 ，Sa / d2.124 / 0.8 =2.655 ，Bc / l4.1/ 32.5 =0.126 ，通過查表，可取c 為 0.06 。fak 為承臺下 1/2 承臺寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值的厚度加權(quán)平均值，由資料可得，fak 為 80kPa。Ac 為計算基樁所對應(yīng)的承臺底凈面積，AcAnAps / n ， Aps 為樁身截面面積。則 Ac =(6.6 ×4.1-6 ×0.503)/6=4.007。則復(fù)合基樁的豎向承載力特征值R Ra c f ak Ac =1941.8+0.06 ×80×4.007=1961.

9、1kN2. 確定各樁頂荷載設(shè)計值 N ，驗(yàn)算基樁豎向承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范 中介紹的方法，各樁頂荷載設(shè)計值可由下式計算：FGMxkyM yk xikkiNikny j2x j2（ 3-2 ）式中 Fk 為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下作用，作用于承臺頂面的豎向力；Gk 為樁基承臺和承臺上土自重標(biāo)準(zhǔn)值， 對穩(wěn)定的地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力，此處承臺上土的重度取為10kN/m3； M xk 、 M yk 分別為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，作用于承臺底面，繞通過樁群形心的x 、 y 主軸的力矩； xi 、 xj 、 yi 、 y j 分別為第 i 、 j基樁或復(fù)合基樁至y 、 x 軸的距離。暫取承臺高度為 1.

10、8m，M與長邊方向（ x 軸方向）一致。樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16 號樁。各樁頂荷載設(shè)計值如下：.N1kN 4 k(9200+2×6.6 ×4.1 ×10)/6+(410+300 ×1.8)×2.5/(4×2.5 ×2.5)=1718.5kNN2 kN5 k(9200+2×6.6×4.1×10)/6=1623.5kNN 3kN6 k(9200+2×6.6×4.1×10)/6-(410+300×1.8) ×2.5/(4 ×2

11、.5 ×2.5)=1528.5kN由計算結(jié)果可得：N k min =1528.5kN0，基樁不受上拔力。N k max =1718.5kN1.2R , 基樁豎向承載力滿足要求。3. 計算基樁水平承載力 Rha 并驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時，可按下式估算樁身配筋率小于0.65%的灌注單樁水平承載力特征值：Rha0.75m ftW0 1.25 22 g1N N（3-3）mm ft An為樁的水平變形系數(shù)，5mb0，其中 m 為地基土水平抗力系數(shù)的比例EI系數(shù)；b0 為樁身的計算寬度， 對于圓形樁，當(dāng)直徑 d 1m時，b00.9 1.5d 0.5 ；EI 為

12、樁身抗彎剛度， 對于鋼筋混凝土樁， EI0.85Ec I 0 ， Ec 為混凝土彈性模量，I 0 為樁身換算截面慣性矩：圓形截面I 0W0d0 / 2 ； W0 為樁身換算截面受拉邊緣的截面模量，此處 W0d d 22(E 1)g d02 ； d0 為扣除保護(hù)層的樁直徑； E32為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；g 為樁身配筋率；m 為樁截面模型塑性系數(shù)，圓形截面m =2； ft 為樁身混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；m 為樁身最大彎矩系數(shù)； N 為樁頂豎向力影響系數(shù)，豎向壓力取0.5 ； An 為樁身換算截面積，圓形截面 And 21 ( E 1) g ； N 為在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)呢Q向力。

13、4.m(4.3-2)×6+3.8 ×9+2.8 ×13+2.3 ×15+4.4 ×12+3×28+2.5 ×25+2.9 ×25+5.7 ×14+0.8×37+2×14/32.5=16.25MN/m4b00.9 ×(1.5 ×0.8+0.5)=1.53m若樁身采用 C30的混凝土，其彈性模量 Ec 為 3 104N / mm2 ，混凝土保護(hù)層的厚度取為 60mm，采用 HRB335規(guī)格的鋼筋，其彈性模量Es 為 2 10 5 N / mm2 。d0 =800-2&#

14、215;60=680mmE =(2105 ) / (3 104 ) =6.67當(dāng)樁徑為 300-2000mm時，樁身正截面的配筋率可取0.65%-0.2%，暫取樁身配筋率g 為 0.58%。W01 0.80.822 6.6710.58%0.6820.053m332I 00.5 ×0.053 ×0.68=0.01802 m4EI0.8531040.018024.5951105 kNm25 162501.530.558 m 1459510C30混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值ft 為 1.43MPa。樁身最大彎矩系數(shù)m 可根據(jù) h的值查表獲得，m 為 0.926 。An0.25 0.82

15、15.67 0.58%0.519m2所以基樁水平承載力Rha 為：Rha= 0.750.55821.43 0.053 1.25 220.58%10.516230.92621.430.519=51.69kN群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值應(yīng)考慮由承臺、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng)，可按下列公式確定：Rhh Rha（3-4）.hirlb（ 3-5 ）bPcn1n2 Rh（ 3-6 ）Sadi0.015n 20.450.15n10.10n21.9（3-7）Pcc f ak A nAps（3-8）式中 h 為群樁效應(yīng)綜合系數(shù)；i 為樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)；r 為樁頂約束效應(yīng)系數(shù)；l 為承臺側(cè)向土水平抗力

16、效應(yīng)系數(shù) （承臺外圍回填土為松散狀態(tài)時取l =0）； b 為承臺底摩阻效應(yīng)系數(shù)；Sa / d 為沿水平荷載方向的距徑比；n1 、n2 分別為沿水平荷載方向與垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)；為承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)； Pc 為承臺底地基土分擔(dān)的豎向總荷載標(biāo)準(zhǔn)值。沿水平荷載方向的距徑比Sa / d =2.5/0.8=3.125。沿水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)n1 =3，垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)n2 =2。3.1250.01520.450.678 。樁的相互影響效應(yīng)系數(shù) i30.120.151.9通過查表可得， r =2.05 。承臺側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù) l=0。Pc 0.06 80 (6

17、.6 4.1 6 0.503)115.4kN通過查表，可取承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)為 0.3。.b(0.3 115.4) / (3251.69)0.112h 0.678 2.05 0 0.112 1.502由此可得，群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值為Rh 1.502 51.6977.6kN基樁水平力設(shè)計值H300H k50kN 77.6kN，所以基樁水平承載力滿足n6要求。四確定單樁配筋量由配筋率g =0.58%可得，單樁中縱向鋼筋的截面面積為：Asg1 d20.58% 10.822915 mm244根據(jù)灌注樁的配筋要求，選用8 根 22 的 HRB335鋼筋，其截面面積為3041mm2 ，滿

18、足要求。樁頂縱向主筋應(yīng)錨入承臺內(nèi)，錨入長度取為800mm。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 規(guī)定，柱及其他受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)做成封閉式；其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d （ d 為縱筋最小直徑），且不應(yīng)大于400mm，也不大于構(gòu)件橫截面的短邊尺寸。箍筋直徑不應(yīng)小于d /4 （ d 為縱筋最大直徑），且不應(yīng)小于 6mm。根據(jù)箍筋的配置要求，箍筋選用8 的 HPB235級鋼筋，采用間距為200mm的螺旋式箍筋。五承臺設(shè)計計算1. 承臺構(gòu)造根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范 要求，樁嵌入承臺內(nèi)的長度對中等直徑樁不宜小于 50mm，對大直徑樁不宜小于 100mm。承臺底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度， 當(dāng)有.混凝土墊層時，不應(yīng)

19、小于50mm，無墊層時，不應(yīng)小于70mm，并不小于樁頭嵌入承臺內(nèi)的長度。取承臺高度為 1.8m，樁頭嵌入承臺內(nèi)的長度為100mm，承臺底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度取為120mm。2. 抗剪切計算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范 規(guī)定，柱下獨(dú)立樁基承臺斜截面受剪承載力應(yīng)按下列規(guī)定計算：V（ 5-1 ）hsft b0 h01.751（ 5-2 ）8001/4hs（5-3）h0式中 V 為不計承臺及其上土自重， 在荷載效應(yīng)基本組合下， 斜截面的最大剪應(yīng)力設(shè)計值； ft 為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值； b0 為承臺計算截面處的計算寬度；h0 為承臺計算截面處的有效高度；為承臺剪切系數(shù)；為計算截面的剪跨比，xax /

20、h0 ，yay / h0 ，此處， ax 、 ay 為柱邊（墻邊）或承臺臺階處至y 、 x 方向計算一排樁的樁邊的水平距離；hs 為受剪切承載力截面高度影響系數(shù)。計算示意圖如下：.有效高度 h0 =1800-120=1680mm。1/4800hs0.8311680根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對于圓柱及圓樁，計算時應(yīng)將其截面換算成方柱及方樁，換算樁截面邊長bp0.8d0.80.80.64m。柱邊至 y 、 x 方向計算一排樁的樁邊的水平距離：ax250012506401555mm， ay2500850640505mm222計算截面的剪跨比：x15550.926 ， y5050.3011680168

21、0承臺剪切系數(shù)：1.751.750.909 ，1.751.751.345xx 10.9261y10.3011y.樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16 號樁。（ 1）對于截面： b0x =6.6mV1N1kN 2 kN3k1718.51623.51528.5 =4870.5kNhsy f t b0xh00.8311.3451430 6.61.68 17722kN4870.5kN，所以滿足要求。（ 2）對于截面： b0 y 4.1mV2N1kN 4k1718.5 1718.53437.0kNhsx ft b0 yh00.831 0.909 14304.1 1.68 7440kN 3437.0k

22、N，所以滿足要求。3. 抗沖切計算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，沖切破壞椎體應(yīng)采用自柱（墻）邊或承臺變階處至相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的椎體， 椎體斜面與承臺底面之夾角不應(yīng)小于45°。椎體斜面與承臺底面之夾角arctan h0arctan 168047.2 °，所以夾角滿ax1555足要求。（ 1）承臺受柱沖切的承載力計算對于柱下矩形獨(dú)立承臺受柱沖切的承載力可按下列公式計算：Fl20 xbca0 y0 yhca0 xhp ft h0（5-4 ）FlFQi（ 5-5 ）0.8400.2（ 5-6 ）.式中 Fl 為不計承臺及其上土重， 在荷載效應(yīng)基本組合下作用于沖切破壞椎體上的沖切力

23、設(shè)計值；ft 為承臺混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；hp 為承臺受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng) h 800mm時， hp 取 1.0 ， h 2000mm時，hp 取 0.9 ，其間按線性內(nèi)插法取值； hc 、bc 分別為 x 、 y 方向的柱截面的邊長；0 為柱（墻）沖切系數(shù)；為沖垮比，a0/ h0 ， a0 為柱邊或承臺變階處到樁邊水平距離，當(dāng) 0.25時，取 =0.25 ，當(dāng)1.0 時，取 =1.0 ； F 為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下柱（墻）底的豎向載荷設(shè)計值；Qi 為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合基樁的反力設(shè)計值之和。0.840.840.74

24、6 ，0.840.840 x0.926 0.20 y0.21.677x 0.2y0.301 0.2根據(jù)線性插值法計算得到，hp =0.917 。因?yàn)闆_切破壞椎體內(nèi)無基樁，所以Qi =0。沖切力設(shè)計值為：FlFQi920009200kN承臺受柱沖切的承載力為：20 x bca0 y0 y hca0xhp ft h020.7468505051.677125015550.9171.43168025179kN Fl因此，承臺受柱沖切的承載力滿足要求。（ 2）承臺受基樁沖切的承載力計算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，四樁以上（含四樁）承臺受角樁沖切的承載力可按下列公式計算：Nl1xc2 a1 y / 21 y

25、c1 a1 x / 2hp f t h0（ 5-7 ）.1x（ 5-8 ）0.561x0.20.561y1y0.2（ 5-9 ）式中 Nl 為不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁（含復(fù)合基樁）反力設(shè)計值；1x 、 1y 為角樁沖切系數(shù)； a1 x 、 a1 y 為從承臺底角樁頂內(nèi)邊緣引 45°沖切線與承臺頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離，當(dāng)柱（墻）邊或承臺變階處位于該45°線以內(nèi)時，則取由柱（墻）邊或承臺變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切椎體的椎線； c1 、c2 為角樁內(nèi)邊緣到承臺外邊緣距離；h0 為承臺外邊緣的有效高度； 1x、 1 y 為角樁沖垮比，1x1x0，1ya1y / h0，其值均應(yīng)滿a/ h足 0.251.0 的要求。a1xa0 x1555mm， a1 ya0 y505mm1xx0.926 ， 1 yy0.301則角樁沖切系數(shù)0.560.560.4971x0.20.9261x0.20.560.56=1.1181y0.20.3011y0.2c1c2800 640 1120mm2不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁反力設(shè)計值最大值為：FM Hhxmax9200(410 300 1.8) 2.51628.3kNN l maxxi264 2.52n承臺受基樁沖切的承載力為：