樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-4"\z1.設(shè)計(jì)資料 11.1上部結(jié)構(gòu)資料 11.2建筑物場(chǎng)地資料 12.選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深 12.1選擇樁型 12.2選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深 23.確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 33.1確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 34.確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸 44.1=1\*GB3①—C柱的樁和承臺(tái)的確定 45.確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值 55.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算（=1\*GB3①—C承臺(tái)） 56.樁頂作用驗(yàn)算 66.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算（=1\*GB3①—C承臺(tái)） 67.樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算 77.1C柱沉降驗(yàn)算 78.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 98.1樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 99.承臺(tái)設(shè)計(jì) 109.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱） 1010.參考文獻(xiàn) 131．設(shè)計(jì)資料1.1上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差。柱截面尺寸均為，橫向承重，柱網(wǎng)布置如圖1.2建筑物場(chǎng)地資料擬建建筑物場(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。場(chǎng)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(chǎng)地地下水對(duì)混凝土沒(méi)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(biāo)見表表3.1地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號(hào)土的名稱孔隙比含水量液性指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N壓縮模量承載力特征值①素填土5.0②淤泥質(zhì)土1.0462.41.083.869③粉砂0.8127.6147.5115④粉質(zhì)黏土0.7931.20.749.2170續(xù)表⑤粉砂層0.583116.8285表3.2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：土層編號(hào)土的名稱側(cè)阻力端阻力土層編號(hào)土的名稱側(cè)阻力端阻力①素填土23④粉質(zhì)黏土61920②淤泥質(zhì)土28⑤粉砂層732450③粉砂462.選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深2.1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)。根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因轉(zhuǎn)孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對(duì)周圍環(huán)境污染，采用靜壓預(yù)制樁，這樣可以較好的保證樁身質(zhì)量，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)，同時(shí)，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。2.2選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深依據(jù)地基土的分布，第②層是灰褐色粉質(zhì)粘土，第=3\*GB3③層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土，且比較厚，而第=4\*GB3④層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土，所以第=4\*GB3④層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（>2d），工程樁入土深度為h。故：由于第=1\*GB3①層厚1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒(méi)有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第=2\*GB3②層土0.6m，即承臺(tái)埋深為2.1m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為22.8-2.1=20.7m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層<10時(shí),樁邊長(zhǎng)取300～400,故取350mm×3.確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3.1確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算：式中---樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94---―對(duì)于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計(jì)算其樁側(cè)阻力。表2.3.1極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序液限指數(shù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法I②粉質(zhì)粘土0.86742.552③淤泥的粉質(zhì)粘土0.60856.912④粉質(zhì)粘土0.80038.8001391.428按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：＝＝＝估算的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值（）所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，即采用，初步確定樁數(shù)。4.確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸下面以=1\*GB3①—C的荷載計(jì)算。柱底荷載設(shè)計(jì)值如下：最大軸力組合：最大軸力3121kN，彎矩32kNm，剪力20kN最大彎矩組合：軸力3002kN，最大彎矩197kNm，剪力62kN最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值：2400kN4.1=1\*GB3①—C柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定最大軸力組合的荷載：F=3121kN，M=32kNm，Q=20kN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的系數(shù)，即：取n＝4根，樁距,樁位平面布置如圖4.1.1，承臺(tái)底面尺寸為5.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n>3,承臺(tái)底面下并非欠固結(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?！兜鼗?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5.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算（=1\*GB3①—C承臺(tái)）承臺(tái)凈面積：。承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值：分項(xiàng)系數(shù)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m2查表那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R:6.樁頂作用驗(yàn)算6.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算（=1\*GB3①—C承臺(tái)）（1）荷載取C柱的組合：F=3121kN，M=32kNm，Q=20kN承臺(tái)高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面。本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)=1.0.由于柱處于=1\*GB3①軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內(nèi)填土比室外高，設(shè)為0.3m，即室內(nèi)高至承臺(tái)底2.4m，所以承臺(tái)的平均埋深。作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2.作用在承臺(tái)底形心處的彎矩樁頂受力計(jì)算如下：滿足要求（2）荷載取組合：F=3002kN，M=197kNm，Q=62kN樁頂受力計(jì)算如下：滿足要求7．樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算采用長(zhǎng)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)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。7.1C柱沉降驗(yàn)算豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算如下：=1\*GB3①．在z=0時(shí)：=172.54=2\*GB3②．在時(shí)：=3\*GB3③．在時(shí)=4\*GB3④．在時(shí)將以上計(jì)算資料整理于表7.1.1表7.1.1的計(jì)算結(jié)果（C柱）Z(m)0172.54100.25676.192189.1412.10.0785212.3244.3208.2314.50.021858.965.7220．6916．00.01335.162在z=5.7m處，，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量。計(jì)算如表7.1.2Z(mm)平均附加應(yīng)力系0100.250200012.10.17025340.5340.51100083.72430014.50.10175437.52596.0251100023.61570016.00.0805458.8521.32582007.03故：S’=83.72+23.61+7.03=114.46mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長(zhǎng)徑比，承臺(tái)的長(zhǎng)寬比，查表得：所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量=滿足要求8．樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算8.1樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算兩端樁長(zhǎng)各11m,采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩，其中K=1.3;。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長(zhǎng)采用混凝土強(qiáng)度C30,級(jí)鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個(gè)截面的主筋胃，配筋率為％>％。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強(qiáng)度=913.025故滿足要求9．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。9.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱）由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力：（1）柱對(duì)承臺(tái)的沖切由圖9.1.1，，承臺(tái)厚度H=1.0m,計(jì)算截面處的有效高度，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm.沖垮比當(dāng)，滿足0.2—1.0=125mm<0.20=0.20mm故?。?84mm。即：沖垮比沖切系數(shù)C柱截面取，混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值沖切力設(shè)計(jì)值(2)角樁對(duì)承臺(tái)的沖切由圖9.1.1，角樁沖垮比，滿足0.2—1.0，故?。?.2。角樁的沖切系數(shù)滿足要求（3）斜截面抗剪驗(yàn)算計(jì)算截面為=1\*ROMANI-=1\*ROMANI，截面有效高度，截面的計(jì)算寬度，混凝土的抗壓強(qiáng)度，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值：剪跨比當(dāng)時(shí)，?。?.3；當(dāng)時(shí)，取由于，故取剪切系數(shù)滿足要求（4）受彎計(jì)算承臺(tái)=1\*ROMANI-=1\*ROMANI截面處最大彎矩級(jí)鋼筋,.選用整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用鋼筋取15根，即（雙向布置）（5）承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算C柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計(jì)算面積混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù)滿足條件10、參考文獻(xiàn)【1】中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)·《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ94—94）》·北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002【2】中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)·《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007—2002）》·北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002【3】中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)·《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB20010—2002）》·北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002【4】丁星編著·《樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與設(shè)計(jì)實(shí)例》·成都：四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，2006【5】王廣月，王盛桂，付志前編著·《地基基礎(chǔ)工程》·北京：中國(guó)水利水電出版社，2001【6】趙明華主編，徐學(xué)燕副主編·《基礎(chǔ)工程》·北京：高等教育出版社，2003【7】陳希哲編著·《土力學(xué)地基基礎(chǔ)》·北京：清華大學(xué)出版社，2004【8】熊峰，李章政，李碧雄，賈正甫編著·《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》·北京：科學(xué)出版社，2002一：樁基類型和樁尺寸的選擇并確定樁端持力層和承臺(tái)埋深樁型采用預(yù)制方樁，擬尺寸為300mm×300mm方樁。由于地面以下很大深度沒(méi)有基巖（d>20m）所以采用摩擦樁，選第②層硬塑-可塑的粉質(zhì)黏土作為持力層，承臺(tái)埋深為1.9m，假設(shè)承臺(tái)底面以下的柱長(zhǎng)為4m，只穿越第②層土層。二：確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk由表5-6查得樁的極限阻力標(biāo)志值qsik為粘性土：Il=0.412因?yàn)閐=1.9+2=3.9<5.0m所以qsik的修正系數(shù)為0.8，所以qsik=樁的入土深度：h=1.9+4=5.9m<9m粘性土：Il=0.412，h=5.9m，查表得qpk=1600kPa故單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為：=2×(0.3+0.3)×61×4+1600×0.3×0.3=292.8+144=436.8kN三：初步估算所需樁數(shù)n在估算樁數(shù)時(shí)，首先需計(jì)算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R由于樁的布置和樁數(shù)未知，先不考慮承臺(tái)效應(yīng)和群樁效應(yīng)。從表5-19查得，，得確定樁數(shù)時(shí)，由于承臺(tái)尺寸還未確定，可先根據(jù)單樁承載力設(shè)計(jì)值R和上部結(jié)構(gòu)物荷載初步估算確定中心荷載時(shí)，估算樁數(shù)，μ=1.1，F(xiàn)=846.02kN取n=4，即采用4根樁。四：進(jìn)行樁位布置和確定承臺(tái)尺寸（1）樁在平面上采用行列式布置，由于預(yù)制樁根數(shù)<9，所以S≥3d=0.9m。在x方向取樁間距Sx=1.1m，因?yàn)槌信_(tái)邊緣至邊樁中心的距離不應(yīng)小于樁的邊長(zhǎng)，即承臺(tái)bx=1.1+2×0.3=1.7m在y方向取樁間距Sy=3d=3×0.3=0.9m，即承臺(tái)by=0.9+2×0.3=1.5m平面布置如下：圖3-1承臺(tái)平面圖（2）承臺(tái)埋深1.9m，承臺(tái)高0.7m，樁頂伸入承臺(tái)50mm，鋼筋保護(hù)層取35mm，則承臺(tái)有效高度h。=0.7-0.050-0.035=0.615m=615mm承臺(tái)平面布置如下：五：計(jì)算考慮群樁效應(yīng)下的基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R并驗(yàn)算樁數(shù)是否合適，其中（1）求系數(shù)和，以和，按樁為粘性土、從表5-20得，（2）求系數(shù)，按5-70計(jì)算，首先求出承臺(tái)內(nèi)區(qū)、外區(qū)的凈面積、和承臺(tái)底地基土凈面積查表5-21得，得（3）求R。先基樁的承臺(tái)底地基t，極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值Qck經(jīng)深度修正，d=1.9+1/2*1.5=2.65m；因?yàn)閎=1.5m<3.0m,所以不需進(jìn)行寬度修正。=200+1.6*18.25*(2.65-0.15-0.5)=258.4kPa，n=4從表5-19查得，，且得基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R：（4）驗(yàn)算考慮承臺(tái)和群樁效應(yīng)下的樁數(shù)承臺(tái)及其G=1.2*1.7*1.5*1.9*20=116.28kN根說(shuō)明取n=4根可以滿足要求六：樁頂荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算豎向力：F+G=962.30KN；承臺(tái)高0.7m，則承臺(tái)底所受的彎矩（繞y軸）則樁頂平均豎向力設(shè)計(jì)值為，七：基樁豎向抗壓承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)是偏心受壓：兩項(xiàng)驗(yàn)算均滿足要求。八：水平承載力驗(yàn)算水平力H=50kN，水平力和豎向力的合力與鉛垂線的夾角，故可以不驗(yàn)算基樁的水平承載力。九：承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算（1）柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算在x方向，在y方向取故取，，承臺(tái)混凝土選用C20，滿足要求（2）角柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算：應(yīng)驗(yàn)算受樁頂荷載最大的角柱對(duì)承臺(tái)的沖切所以取而滿足要求十：承臺(tái)受剪切承載力計(jì)算最危險(xiǎn)截面為A-A截面，因其右側(cè)的兩樁承受的荷載最大，且縱向兩樁間的距離比橫向要大，見平面圖，可知，取故剪切系數(shù)，截面處的計(jì)算寬度為所以滿足要求。十一：承臺(tái)受彎承載力計(jì)算（1）計(jì)算柱邊截面的彎矩Ⅱ-Ⅱ載面，Ⅰ-Ⅰ載面，（2）配筋計(jì)算（采用HPB235鋼筋，）a:沿x方向配筋：按混規(guī)進(jìn)行配筋，得選用10φ12@160，沿平行于x軸方向均勻布置。b:沿y方向配筋：由于沿短邊方向的鋼筋通常置于長(zhǎng)邊鋼筋之上，并假設(shè)采用直徑為10mm的鋼筋，故得選用11φ10@160，沿平行于y軸方向均勻布置。致謝在經(jīng)歷兩個(gè)多星期的課程設(shè)計(jì)過(guò)程后，首先,我要非常感謝楊