樁基礎(chǔ)設(shè)計全過程

第四章根底方案評價與設(shè)計第一節(jié)巖土參數(shù)統(tǒng)計4.1.1各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)分層統(tǒng)計各土層物理力學(xué)性質(zhì)見表4-1表4-1各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計成果表地層名稱項目含水量w%濕重度γkN/m3孔隙比e塑限Wp%塑性指數(shù)Ip液性指數(shù)Il壓縮模量MPa直剪內(nèi)聚力kPa內(nèi)摩擦角(φ度)②粉質(zhì)粘土n343434343434211717max32.9210.93123.923.40.7411.93618min16.518.10.62014.111.00.366.9128μ2619.220.75418.515.80.507.32213σ3.300.580.091.902.500.101.767.003.00δ0.130.030.120.100.160.200.240.340.22③粘土n909090909090524141max28.720.60.82424.924.60.2727.55422min17.5180.53313.811.60.0110.6218μ23.619.340.71619.418.30.2313.83616σ2.200.490.072.502.900.073.609.003.00δ0.090.030.090.130.160.280.260.240.18④殘積粘性土n353535353535211919max26.520.70.92623.125.70.4723.65020min15.417.70.50111.68.7-0.088.2179μ22.719.40.69818.117.10.2411.83516σ2.300.560.073.003.600.073.5811.003.00δ0.100.030.100.160.210.290.300.310.184.1.2各土層承載力特征值、壓縮模量〔變形模量〕綜合成果承載力特征值、壓縮〔變形〕模量等見表4-2表4-2承載力特征值、壓縮〔變形〕模量分層統(tǒng)計成果表地層編號層名室內(nèi)巖土試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入綜合取值ak〔kPa〕Es〔MPa〕N(擊)ak〔kPa〕Es〔MPa〕ak〔kPa〕Es(1-2)〔MPa〕②粉質(zhì)粘土1907.37.416010.01708.0③粘土45013.816.845018.040016.0④殘積粘性土20011.821.026023.026012.0⑤強風(fēng)化泥巖42.9420E0=44.0⑥中風(fēng)化泥巖frk=5.86MPafa=1300kPa4.1.3樁基設(shè)計參數(shù)樁基設(shè)計參數(shù)見表4-3表4-3樁基設(shè)計參數(shù)層號層名狀態(tài)鉆孔灌注樁長螺旋壓灌樁qsia〔kPa〕qpa〔kPa〕qsia〔kPa〕qpa〔kPa〕②粉質(zhì)粘土可3829③粘土硬4939④殘積粘性土硬4536⑤強風(fēng)化泥巖硬6858900⑥中風(fēng)化泥巖中風(fēng)化17022001401800第三節(jié)樁根底設(shè)計4.3.1設(shè)計資料住宅樓高98.8m，33層，整體為一矩形，長40m寬10m，占地面積400m2，每層荷重按16.0kN/m2考慮，那么建筑總載荷F=211200kN。結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻厚0.3m，長10m，共8根底形式為鉆孔灌注樁，采用旋挖成樁工藝，泥漿護壁。承臺埋深1.5m。土層情況為：0~1.5粉質(zhì)粘土，厚度1.5m；1.5~7.2m粘土，厚度5.7m；7.2~11.2m殘積粘性土，厚度4m；11.2~19.7m強風(fēng)化泥巖，厚度8.5m；19.7m~中風(fēng)化泥巖。各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見本章第一節(jié)。4.3.2樁基持力層及樁長確定根據(jù)工程地質(zhì)情況，選擇第⑥層中風(fēng)化泥巖為持力層，樁徑d=1m，承臺埋深1.5m，樁進入持力層4.0m，深入承臺0.2m，那么樁長4.3.3單樁承載力確實定一、單樁豎向極限承載力確實定根據(jù)上述條件，樁身周長，樁端面積根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，有經(jīng)驗參數(shù)法公式：〔4.1〕式中—單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；、—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；—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；—樁周第i層土的厚度；—極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；—樁端面積。那么〔取值于表4-3〕二、單樁豎向承載力特征值確實定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)〔4.2〕式中—單樁豎向承載力特征值；—平安系數(shù)。取平安系數(shù)=2，那么單樁豎向承載力特征值4.3.4總樁數(shù)、布樁及承臺尺寸確實定一、總樁數(shù)n因承臺尺寸未知，所以先初步確定樁數(shù)，待布樁完成并確定承臺尺寸后再驗算樁數(shù)是否滿足條件〔4.3〕式中—總樁數(shù)；—建筑總載荷。考慮到承臺重量等因素，取二、樁距s根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，兩樁中心距不宜小于樁身直徑的3倍，因而?。憾厴兜闹行牡匠信_邊緣距離不能小于樁的直徑，同時邊樁的外邊緣到承臺邊緣的距離不能小于150mm，故取邊距為500mm。三、承臺及樁的布置1.根據(jù)建筑物上部結(jié)構(gòu)及載荷要求，布置8個承臺，承臺均分載荷式中—承臺受建筑物載荷。每個承臺布樁8根。詳見附圖A承臺布置平面圖。2.承臺厚度樁基的承臺厚度應(yīng)該滿足柱〔墻〕對承臺的沖切承載力與基樁對承臺的沖切承載力要求。沖切破壞錐體采用自柱〔墻〕邊或者承臺變階處到相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的錐體，錐體斜面與承臺底面的夾角不應(yīng)小于45°。根據(jù)此規(guī)定及上文確定的樁距與邊距初步確定承臺形狀尺寸為：長11.0m，寬5.0m，高1.0m。承臺結(jié)構(gòu)詳見附圖B承臺結(jié)構(gòu)圖。4.3.5樁基承載力驗算一、承臺及上覆土重承臺混凝土采用C35，取其重量為25kN/m3，暫不考慮鋼筋質(zhì)量，那么式中—承臺及上覆土重；—上覆土重度，取—承臺占地面積；—開挖深度。二、樁基承載力驗算假設(shè)不考慮承臺效應(yīng)，根據(jù)上述條件可知復(fù)合樁基豎向承載力特征值為：而基樁載荷設(shè)計值式中—基樁載荷設(shè)計值。符合要求。樁基不受水平載荷。4.3.6樁基沉降驗算建筑樁基沉降變形的計算值不應(yīng)大于其允許值。因承臺受力均勻，驗算其中點處沉降是否符合要求即可：〔4.4〕〔4.5〕〔4.6〕式中—樁基最終沉降量〔mm〕—樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，沒有當(dāng)?shù)乜煽拷?jīng)驗時按《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第條確定；—樁基等效沉降系數(shù)，可按式〔4.5〕得出；—采用Boussinesq解，按實體深根底分層總與法計算出的樁基沉降量〔mm〕；—在載荷效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下承臺底的平均附加壓力；—樁基的沉降計算深度范圍內(nèi)劃分的土層數(shù)量；—樁端平面的載荷作用面到第i層土底面距離；—樁端平面載荷計算點到第i層土底面深度范圍內(nèi)的平均附加應(yīng)力系數(shù)，按照《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》附錄D選用；—等效作用面以下第i層土的壓縮模量〔MPa〕，采用地基土在自重壓力到自重壓力加附加壓力作用時的壓縮模量；—矩形布樁時短邊布樁數(shù)，布樁不規(guī)那么時按式〔4.6〕確定，nb＞1；nb=1時，可按《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》計算；、、—依據(jù)群樁距徑比sa/d、長徑比l/d和根底長寬比Lc/Bc，按照《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》附錄E確定；、、—分別為矩形承臺的長、寬和總樁數(shù)。根據(jù)條件，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)?。耗敲础踩≈涤诒?-2〕：因建筑物高度，那么需，滿足要求。4.3.7樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計一、配筋設(shè)計采用強度等級的混凝土，縱筋采用級。結(jié)合條件：軸向壓力承載力設(shè)計值混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值縱筋抗壓強度設(shè)計值構(gòu)件截面面積計算長度因那么查表可知穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)公式(4.7)式中—軸向壓力承載力的設(shè)計值；0.9—可靠度調(diào)整系數(shù)；—鋼筋混凝土的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；—混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值；—構(gòu)件截面面積；—縱向鋼筋的抗壓強度設(shè)計值；—全部縱向鋼筋的截面面積?？汕蟮每v筋截面面積為負(fù)值，那么采用最小配筋率配筋如果采用1420，可以。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對箍筋的要求，選用HPB300級，直徑6mm，間距200mm的螺旋式箍筋，保護層厚度取50mm。詳見附圖C單樁及承臺配筋圖。二、樁身承載力驗算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，樁頂軸向壓力設(shè)計值應(yīng)滿足：〔4.8〕式中—荷載效應(yīng)根本組合下樁頂軸向壓力設(shè)計值；—基樁成樁的工藝系數(shù)，按《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第條確定；—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；—樁身截面面積。結(jié)合設(shè)計條件，取=0.8那么滿足要求。4.3.8承臺設(shè)計計算上文初步確定了承臺尺寸：長11.0m，寬5.0m，高1.0m。詳見附圖B承臺結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，承臺主體混凝土采用C35級，保護層取200mm，其下做100mm厚C7.5素混凝土墊層。一、受彎計算和承臺配筋兩樁條形承臺與多樁矩形承臺的彎矩計算截面應(yīng)取在柱邊與承臺的變階處。結(jié)合附圖B承臺構(gòu)造圖與圖4-1〔第21頁〕承臺彎矩計算示意圖，按照以下公式〔4.9〕〔4.10〕式中、—分別為繞X軸、Y軸方向計算截面處的彎矩設(shè)計值；、—垂直Y、X軸方向自樁軸線到相應(yīng)計算截面的距離；—不計承臺和上覆土重，荷載效應(yīng)根本組合下第i基樁或者復(fù)合基樁的豎向反力設(shè)計值。1.因沿X方向樁基均在剪力墻載荷以內(nèi)，承臺不受彎矩作用，按最小配筋率配筋：選用級鋼筋，其抗拉強度設(shè)計值為。那么沿X方向布設(shè)鋼筋截面面積根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，假設(shè)取間距為175mm,那么實際配筋2722的鋼筋，，配筋率滿足要求。2.求得Y方向彎矩沿Y方向布設(shè)鋼筋截面面積根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，假設(shè)取間距為200mm,那么實際配筋5120的鋼筋，，配筋率偏小，取5320那么=0.151%，滿足要求。詳見附圖C單樁及承臺配筋圖。二、受沖切計算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1.承臺受剪力墻沖切承載力可按以下公式計算：〔4.11〕〔4.12〕〔4.13〕式中—不計承臺和上覆土重，荷載效應(yīng)根本組合下作用在沖切破壞椎體上的沖切力設(shè)計值；—承臺受沖切承載力截面高度的影響系數(shù)，時取0.1，時取0.9，其間按線性內(nèi)插法取值；—柱〔墻〕沖切系數(shù)；—承臺沖切破壞椎體有效高度一半處的周長；—承臺混凝土抗拉強度設(shè)計值；—承臺沖切破壞椎體有效高度；—不計承臺和上覆土重，載荷效應(yīng)根本組合下的柱或墻底的豎向荷載設(shè)計值；—不計承臺和上覆土重，荷載效應(yīng)根本組合下的沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合樁基的反力設(shè)計值的和?！獩_垮比，，為柱〔墻〕邊或者承臺變階處至樁邊水平距離；時取0.25,；時取1.0；結(jié)合附圖B承臺構(gòu)造圖與圖4-2〔第21頁〕柱對承臺的沖切計算示意圖：X方向基樁均在剪力墻受力范圍內(nèi)，不受沖切作用；Y方向沖切承載力：求得滿足要求。三、受剪計算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，承臺斜截面的受剪承載力按照下式計算：〔4.14〕〔4.15〕〔4.16〕式中—不計承臺及上覆土重，載荷效應(yīng)根本組合下，斜截面的最大剪力設(shè)計值；—混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；—承臺計算截面處計算寬度；—承臺計算截面處有效高度；—承臺剪切系數(shù)；—計算截面剪跨比，，，此處，為柱〔墻〕邊或承臺變階處至Y