混凝土預(yù)制樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì)

目錄HYPERLINK\l"_Toc308863647"一、設(shè)計(jì)題目1HYPERLINK\l"_Toc308863648"二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1HYPERLINK\l"_Toc308863649"2.1確定基礎(chǔ)持力層1HYPERLINK\l"_Toc308863650"地質(zhì)資料1HYPERLINK\l"_Toc308863651"工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)2HYPERLINK\l"_Toc308863652"2.2初選樁型和承臺(tái)埋深2HYPERLINK\l"_Toc308863653"樁型2HYPERLINK\l"_Toc308863654"承臺(tái)埋深d2HYPERLINK\l"_Toc308863655"樁長(zhǎng)3HYPERLINK\l"_Toc308863656"2.3確定單樁承載力3HYPERLINK\l"_Toc308863657"計(jì)算單樁豎向承載力3HYPERLINK\l"_Toc308863658"2.4初選樁數(shù)4HYPERLINK\l"_Toc308863659"2.5初選承臺(tái)尺寸4HYPERLINK\l"_Toc308863660"2.6樁基驗(yàn)算4確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值4HYPERLINK\l"_Toc308863661"2.6.2基樁豎向、水平驗(yàn)算5HYPERLINK\l"_Toc308863662"2.6.3樁基沉降驗(yàn)算6HYPERLINK\l"_Toc308863663"2.7承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算8HYPERLINK\l"_Toc308863664"柱對(duì)承臺(tái)的沖切8HYPERLINK\l"_Toc308863665"角樁對(duì)承臺(tái)的沖切8HYPERLINK\l"_Toc308863666"斜截面抗剪驗(yàn)算9HYPERLINK\l"_Toc308863667"承臺(tái)受彎承載力計(jì)算9HYPERLINK\l"_Toc308863668"承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算9HYPERLINK\l"_Toc308863669"2.8樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算及配筋10HYPERLINK\l"_Toc308863670"樁身起吊驗(yàn)算11HYPERLINK\l"_Toc308863671"樁的主筋計(jì)算11HYPERLINK\l"_Toc308863672"樁身強(qiáng)度驗(yàn)算11HYPERLINK\l"_Toc308863673"樁的箍筋計(jì)算11HYPERLINK\l"_Toc308863674"三、參考文獻(xiàn)：12HYPERLINK\l"_Toc308863675"四、施工圖12一、設(shè)計(jì)題目某寫字樓為多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，底層平面布置如圖1所示，已知上部結(jié)構(gòu)傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計(jì)值為軸力=1450kN，彎矩=100kN.m，柱截面尺寸為，土層分布及各土層的物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示，地下水位距離地表，根據(jù)地質(zhì)條件擬采用混凝土預(yù)制樁，試設(shè)計(jì)此樁基礎(chǔ)。圖1底層平面布置表1各土層物理力學(xué)指標(biāo)土層序號(hào)土層名稱層底埋深（m）容重含水量孔隙比液性指數(shù)抗剪強(qiáng)度壓縮模量(Mpa)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值（kpa）極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值（kpa）粘聚力(kpa)內(nèi)摩擦角①深黃色粉質(zhì)粘土土2.018.028.20.840.4831.525.26.540420②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土8.017.938.51.051.1615.019.84.835400③褐黃色粉質(zhì)粘土土15.018.035.01.020.8016.018.04.942500④暗綠色粉質(zhì)粘土土25.018.524.50.710.3236.525.68.0701000二、設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1確定基礎(chǔ)持力層2.1.1地質(zhì)資料擬建建筑物場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)，地勢(shì)平坦，建筑物場(chǎng)地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。地下水位距離地表，對(duì)混凝土沒有腐蝕性。土層分布及各土層的物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。表1各土層物理力學(xué)指標(biāo)土層序號(hào)土層名稱層底埋深（m）容重含水量孔隙比液性指數(shù)抗剪強(qiáng)度壓縮模量(Mpa)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值（kpa）極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值（kpa）粘聚力(kpa)內(nèi)摩擦角①深黃色粉質(zhì)粘土土2.018.028.20.840.4831.525.26.540420②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土8.017.938.51.051.1615.019.84.835400③褐黃色粉質(zhì)粘土土15.018.035.01.020.8016.018.04.942500④暗綠色粉質(zhì)粘土土25.018.524.50.710.3236.525.68.07010002.1.2工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)①深黃色粉質(zhì)粘土，處于中密、濕狀態(tài)，可塑，厚度不大，不宜作為樁基礎(chǔ)的持力層；②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，處于稍密、軟塑狀態(tài)，流塑，抗剪強(qiáng)度低，不宜作為樁基礎(chǔ)的持力層；③褐黃色粉質(zhì)粘土，含水量高，處于稍密、軟塑狀態(tài)，具有一定的承載力，可作為樁基礎(chǔ)的持力層；④暗綠色粉質(zhì)粘土，含水量較低，孔隙比較小，處于可塑狀態(tài)，承載力較高，可作為樁基礎(chǔ)的持力層；暫選定第四層土暗綠色粉質(zhì)粘土為持力層2.2初選樁型和承臺(tái)埋深2.2.1樁型采用鋼筋砼預(yù)制樁，其截面尺寸為：350mm*350mm。選擇此樁型的原因如下：1預(yù)制樁.樁身質(zhì)量易于保證和檢查；適用于水下施工；樁身砼的密度大，抗腐蝕性能強(qiáng)；施工工效高。因其打人樁的施工工序較灌注樁簡(jiǎn)單，工效也高；建筑物場(chǎng)地持力層上覆蓋為松軟土層，沒有堅(jiān)硬的夾層，且持力層頂面的土質(zhì)變化不大，采用預(yù)制樁，樁長(zhǎng)易于控制，可減少截樁或多次接樁；因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆?，柱底荷載大，不宜采用淺基礎(chǔ)。而鉆孔灌注樁因其泥水排泄不便，為減少對(duì)周圍環(huán)境的污染，也不宜采用。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，且因其已在工廠預(yù)制，故可大幅縮短工期。2.2.2承臺(tái)埋深d由于地下水位距離地表為1.0m，為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒有影響，所以選擇承臺(tái)埋深d為1.0m。承臺(tái)底層土地基承載力。2.2.3樁長(zhǎng)選擇第四層土為持力層，樁進(jìn)入持力層的長(zhǎng)度為1m，則樁基有效樁長(zhǎng)為：L=(2-1)+6+7+1=15m。2.3確定單樁承載力2.3.1計(jì)算單樁豎向承載力(1)確定單樁豎向承載力（按照靜力觸探法）當(dāng)根據(jù)單橋探頭靜力觸探資料確定砼預(yù)制樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，可按下式計(jì)算：當(dāng)時(shí),時(shí)，式中——分別為總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；——樁身周長(zhǎng)；——用靜力觸探比貫入阻力值計(jì)算的莊周第層土的極限側(cè)阻力及端阻力；——莊周第層土的厚度；——樁端附近的靜力觸探比貫入阻力標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)值）；Ap——樁端面積；——樁端全截面以上8倍樁徑范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值；——樁端全截面以下4倍樁徑范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值；——折減系數(shù)，見表3-1。表3-1折減系數(shù)7.512.51則：=4+=982.1KN單樁豎向承載力特征值：=式中——單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；K——安全系數(shù)，取K=2。則：=0.5982.1=491.05KN2.4初選樁數(shù)初步估算樁數(shù)，由于框架柱屬偏心受壓，故考慮一定的偏心放大系數(shù)，規(guī)范建議取1.1～1.2，現(xiàn)在取為1.2，即：==2.62暫取4根樁2.5初選承臺(tái)尺寸樁距：，取承臺(tái)底面尺寸為1.9m×1.9m。承臺(tái)高度：=1.0m，平齊地面。2.6樁基驗(yàn)算2.6.1確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值該樁屬于非端承樁，承臺(tái)底面不會(huì)與土脫離，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，采用群樁效應(yīng)系數(shù)法計(jì)算。承臺(tái)凈面積：承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值：因?yàn)闃斗植疾灰?guī)則，所以要對(duì)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：查表那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R：2.6.2基樁豎向、水平驗(yàn)算作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有F、G，G的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2，則樁頂平均豎向力：==<<=6288.9955KN偏心力F、作用用下滿足要求。2.6.3樁基基沉降驗(yàn)算算采用長(zhǎng)期效應(yīng)組組合的荷載載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)進(jìn)行樁基礎(chǔ)礎(chǔ)的沉降計(jì)計(jì)算。由于于樁基的樁樁距，所以以可采用分分層總和法法計(jì)算最終終沉降量。豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值值：基底處壓力：基底自重壓力：：基底處的附加應(yīng)應(yīng)力：樁端平面下的土土的自重應(yīng)應(yīng)力和附加加應(yīng)力（）計(jì)算如下：①：：在z=8m處，因此，本基礎(chǔ)取取z=8m計(jì)算沉降降量。沉降降量計(jì)算如如下表：點(diǎn)號(hào)(m)(mm)(mm)(mm)10100.2500000080000222.1000.170255340.5340.5800050.99344.2100.107111428.4487.94800013.17466.3200.0772463.234.7680005.21(其中所以樁基礎(chǔ)持力層性性能良好，取取沉降經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等等效距徑比比長(zhǎng)徑比承承臺(tái)表的長(zhǎng)長(zhǎng)寬比查表得：所以，四樁樁基基礎(chǔ)最終沉沉降量=因此樁基沉降量量滿足要求求。2.7承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算承臺(tái)混凝土強(qiáng)度度等級(jí)采用用C20,,承臺(tái)是正正方形，雙雙向配筋相相同。由于于樁的受力力可知，樁樁頂最大反反力，平均均反力,樁頂凈反反力：柱對(duì)對(duì)承臺(tái)的沖沖切因，承臺(tái)厚厚度H=1.00m,計(jì)算截截面處的有有效高度，承承臺(tái)底保護(hù)護(hù)層厚度取取80mmm.沖垮比當(dāng)，滿足0.2~11.0=125mm<<0.200=0..20×920==184mmm故取取＝184mmm。即：沖垮比沖切系數(shù)C柱截面取，混凝凝土的抗拉拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值沖切力設(shè)計(jì)值滿足要求。2.7.2角角樁對(duì)承臺(tái)臺(tái)的沖切因角樁沖垮比，?。?.2。角樁沖切系數(shù)滿足要求2.7.3斜截截面抗剪驗(yàn)驗(yàn)算計(jì)算截面面為=1\*ROMANI-=1\*ROMANI，截面有有效高度，截截面的計(jì)算算寬度，混混凝土的抗抗拉強(qiáng)度，該該計(jì)算截面面的最大剪剪力設(shè)計(jì)值值：剪跨比因因?yàn)椋嗜∪。?.3剪切系數(shù)：；滿足要求2.7.4承臺(tái)臺(tái)受彎承載載力計(jì)算承臺(tái)=1\*ROMANI-=1\*ROMANI截面面處最大彎彎矩=2\*ROMANII級(jí)鋼筋,..選用故整個(gè)承臺(tái)寬度度范圍內(nèi)用用鋼筋取11根，即（雙雙向布置）2.7.5承臺(tái)臺(tái)局部受壓壓驗(yàn)算C柱截面面積積，局部受壓凈面積積，局部受壓計(jì)算面面積混凝土的局部受受壓強(qiáng)度提提高系數(shù)滿足條件2.8樁身結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算算及配筋樁的截面尺寸為為，樁長(zhǎng)15m，箍筋為HPB2235級(jí)鋼筋，，鋼鋼筋保護(hù)層層為40mm，混凝土土設(shè)計(jì)等級(jí)級(jí)C30。2.8.1樁身身起吊驗(yàn)算算按兩個(gè)起吊點(diǎn)考考慮，根據(jù)據(jù)起吊時(shí)樁樁身跨中正正彎矩與吊吊點(diǎn)處負(fù)彎彎矩相等的的原則，即即確定起吊吊點(diǎn)，如圖圖：A點(diǎn)：B點(diǎn)：由：，，得：2.8.2樁的的主筋計(jì)算算樁長(zhǎng)為8m,采采用單點(diǎn)吊吊立的強(qiáng)度度進(jìn)行樁身身配筋設(shè)計(jì)計(jì)。吊立位位置在距樁樁頂、樁端端平0.2293L((L=8mm)處,起吊時(shí)樁樁身最大正正負(fù)彎矩，其其中K=11.3;。即為每每延米樁的的自重（11.2為恒恒載分項(xiàng)系系數(shù)）。樁樁身長(zhǎng)采用用混凝土強(qiáng)強(qiáng)度C300,級(jí)鋼筋筋，所以：：樁身截面有效高高度：樁身受拉主筋選用，因此整個(gè)個(gè)截面的主主筋為，配配筋率為>>％。其他構(gòu)造要求配配筋見施工工圖。2.8.3樁身身強(qiáng)度驗(yàn)算