樁基設(shè)計指導(dǎo)書講解.doc

土木工程專業(yè) 樁基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書土木工程學(xué)院 港航教研室一、設(shè)計步驟及計算公式（按新樁基規(guī)范JGJ94-2008）（一）樁型選擇與樁長確定，初選承臺埋深（參見教材240頁） 盡量使承臺底面位于地下水位面以上且土質(zhì)較好的土層內(nèi)。 根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，樁進(jìn)入液化層以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖部分）應(yīng)按計算確定。對于粘性土、粉土不宜小于2d(d為樁徑)，砂土不易小于1.5d，碎石類土不宜小于1d，且對碎石土、礫、粗、中砂、密實(shí)粉土、堅硬粘性土尚不應(yīng)小于0.5m，對其他非巖類石土尚不應(yīng)小于1.5m。 對存在淤泥層等壓縮性很大的土層時，宜考慮負(fù)摩阻力，如采用簡化計算不考慮摩阻力時，不應(yīng)計入淤泥層及以上土層的摩阻力。此時，樁進(jìn)入穩(wěn)定土層的長度宜取大值，如5-8m。 如各種條件許可，樁端全截面進(jìn)入持力層的深度宜達(dá)到樁端阻力的臨界深度，以使端阻力充分發(fā)揮。嵌巖樁要求樁底下3d范圍內(nèi)，應(yīng)無軟弱夾層、斷裂帶、洞穴和空隙分布。 樁頂嵌入長度：為保證群樁與承臺之間連接的整體性，樁頂應(yīng)嵌入承臺一定長度，對大直徑樁宜100；對中等直徑樁宜50。 繪制樁長確定示意圖。（二）初定單樁豎向承載力特征值Ra1. 據(jù)雙橋靜力觸探資料，確定混凝土預(yù)制樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：（參見教材222頁公式8.14） 對灌注樁參見教材222頁公式8.17確定。單樁豎向承載力特征值Ra取其極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk的一半。2. 按樁身材料強(qiáng)度確定單樁承載力（由于此時尚未進(jìn)行樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計，故近似按軸心受壓素混凝土樁計算。參見教材219頁公式8.10） 基樁成樁工藝系數(shù)yc應(yīng)按下列規(guī)定取值：（1） 混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁： yc =0.85；（2） 干作業(yè)非擠土灌注樁： yc =0.90；（3） 泥漿護(hù)壁和套管護(hù)壁非擠土灌注樁、部分?jǐn)D土灌注樁、擠土灌注樁： yc = 0.7 0.8 ；（4） 軟土地區(qū)擠土灌注樁： yc = 0.6 。二者比較，取較小值。（三）確定樁數(shù)及樁的平面布置對邊柱，取柱下獨(dú)立承臺；對中柱，因兩柱間距較小，荷載較大，故將兩中柱下做聯(lián)合承臺。1 樁數(shù)確定先按中心受荷初估： ；（由于此時承臺平面尺寸尚未確定，可按 初估，考慮偏心荷載作用較大，將n放大1.11.2倍后取整數(shù)。）2 確定承臺平面尺寸（參見承臺尺寸的構(gòu)造要求見教材243頁），繪制樁的平面布置圖（參見教材242頁圖8.28）。樁的最小中心距見教材241頁表8.18。土類與成樁工藝排數(shù)不少于3排且樁數(shù)不少于 9根的摩擦型樁樁基其他情況非擠土灌注樁3.0d3.0d部分?jǐn)D土樁3.5d3.0d擠土樁非飽和土4.0d3.5d飽和黏性土4.5d4.0d鉆、挖孔擴(kuò)底樁2D或D+2.0m（當(dāng)D2m）1.5D或D+1.5m(當(dāng)D2m)沉管夯擴(kuò)、鉆孔劑擴(kuò)樁非飽和土2.2D且4.0d2.0D且3.5d飽和黏性土2.5D且4.5d2.2D且4.0d注：1 d圓樁直徑或方樁邊長，D擴(kuò)大端設(shè)計直徑。 2 當(dāng)縱橫向樁距不相等時，其最小中心距應(yīng)滿足“其他情況”一欄的規(guī)定。 3 當(dāng)為端承型樁時，非擠土灌注樁的“其他情況”一欄可減小至 2.5d（四）確定基樁豎向承載力及基樁豎向承載力驗(yàn)算1基樁豎向承載力確定 新樁基規(guī)范規(guī)定：對于端承型樁基、樁數(shù)少于4 根的摩擦型柱下獨(dú)立樁基、或由于地層土性、使用條件等因素不宜考慮承臺效應(yīng)時，基樁豎向承載力特征值應(yīng)取單樁豎向承載力特征值。 對于符合下列條件之一的摩擦型樁基，宜考慮承臺效應(yīng)確定其復(fù)合基樁的豎向承載力特征值：1 上部結(jié)構(gòu)整體剛度較好、體型簡單的建（構(gòu)）筑物；2 對差異沉降適應(yīng)性較強(qiáng)的排架結(jié)構(gòu)和柔性構(gòu)筑物；3 按變剛度調(diào)平原則設(shè)計的樁基剛度相對弱化區(qū)；4 軟土地基的減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)。 考慮承臺效應(yīng)的復(fù)合基樁豎向承載力特征值可按下列公式確定：不考慮地震作用時考慮地震作用時 式中 承臺效應(yīng)系數(shù)，可按表5.2.5 取值；f ak承臺下1/2 承臺寬度且不超過5m 深度范圍內(nèi)各層土的地基承載力特征值按厚度加權(quán)的平均值；A c 計算基樁所對應(yīng)的承臺底凈面積；A ps為樁身截面面積；A 為承臺計算域面積。對于柱下獨(dú)立樁基，A 為承臺總面積；對于樁筏基礎(chǔ)，A為柱、墻筏板的1/2 跨距和懸臂邊2.5 倍筏板厚度所圍成的面積；樁集中布置于單片墻下的樁筏基礎(chǔ)，取墻兩邊各1/2 跨距圍成的面積，按條基計算；地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011 采用。2基樁豎向承載力驗(yàn)算不考慮地震作用效應(yīng)的樁基單樁承載力驗(yàn)算，中心受荷僅滿足（1）式，偏心受荷（1）（2）應(yīng)同時滿足?？紤]地震作用效應(yīng)的樁基單樁承載力驗(yàn)算，中心受荷僅滿足（1）式，偏心受荷（1）（2）應(yīng)同時滿足。 式中：注：本次設(shè)計可按不考慮地震作用效應(yīng)的情況進(jìn)行驗(yàn)算。注：1 表中sa / d 為樁中心距與樁徑之比；Bc / l為承臺寬度與樁長之比。當(dāng)計算基樁為非正方形排列時， sa = （A /n）1/2， A為承臺計算域面積，n為總樁數(shù)。 2 對于樁布置于墻下的箱、筏承臺， c 可按單排樁條基取值。 3 對于單排樁條形承臺，當(dāng)承臺寬度小于 1.5d 時，c 按非條形承臺取值。 4 對于采用后注漿灌注樁的承臺，c 宜取低值。 5 對于飽和黏性土中的擠土樁基、軟土地基上的樁基承臺，c 宜取低值的 0.8 倍。地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)巖土名稱和性狀a巖石，密實(shí)的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂，fak300的粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉砂，150fak300的粘性土和粉土,堅硬黃土1.3稍密的細(xì)、粉砂，100fak150的粘性土和粉土，可塑黃土1.1淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.0（五）樁基沉降驗(yàn)算計算矩形樁基中點(diǎn)沉降時，樁基沉降量可按下式簡化計算：式中 p0在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下承臺底的平均附加壓力； -平均附加應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)矩形長寬比a / b及深寬比 ，可按規(guī)范附錄D（或教材81頁表）選用。 樁基沉降計算深度zn應(yīng)按應(yīng)力比法確定，即計算深度處的附加應(yīng)力 z與土的自重應(yīng)力 c應(yīng)符合下列公式要求：式中aj附加應(yīng)力系數(shù)，可根據(jù)角點(diǎn)法劃分的矩形長寬比及深寬比按規(guī)范附錄D （或教材54、56頁表）選用。 樁基等效沉降系數(shù)e可按下列公式簡化計算：式中 nb矩形布樁時的短邊布樁數(shù)，當(dāng)布樁不規(guī)則時可按上式近似計算；C0、C1、C2根據(jù)群樁距徑比sa / d 、長徑比l / d 及基礎(chǔ)長寬比Lc / Bc ，按本規(guī)范附錄E確定；Lc、Bc 、n分別為矩形承臺的長、寬及總樁數(shù)。 當(dāng)無當(dāng)?shù)乜煽拷?jīng)驗(yàn)時，樁基沉降計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)可按下表選用。對于采用后注漿施工工藝的灌注樁，樁基沉降計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)應(yīng)根據(jù)樁端持力土層類別，乘以0.7（砂、礫、卵石）0.8（黏性土、粉土）折減系數(shù)；飽和土中采用預(yù)制樁（不含復(fù)打、復(fù)壓、引孔沉樁）時，應(yīng)根據(jù)樁距、土質(zhì)、沉樁速率和順序等因素，乘以1.31.8 擠土效應(yīng)系數(shù)，土的滲透性低，樁距小，樁數(shù)多，沉降速率快時取大值。樁基沉降計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)10152035501.20.90.650.500.40注：1 E s 為沉降計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值，可按下式計算：式中Ai為第i 層土附加壓力系數(shù)沿土層厚度的積分值，可近似按分塊面積計算； 2 可根據(jù)Es 內(nèi)插取值。計算樁基沉降時，應(yīng)考慮相鄰基礎(chǔ)的影響，采用疊加原理計算；樁基等效沉降系數(shù)可按獨(dú)立基礎(chǔ)計算。（六）樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計1樁身受力鋼筋計算（參見教材242、243頁）2吊環(huán)配筋計算（預(yù)制樁）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB500102002）中對吊環(huán)規(guī)定：在構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下，每個吊環(huán)按2個截面計算的吊環(huán)應(yīng)力不應(yīng)大于。兩點(diǎn)起吊，每個吊環(huán)所受拉力 兩點(diǎn)起吊，每個吊環(huán)所受拉力每個吊環(huán)應(yīng)配受力鋼筋（七）承臺設(shè)計1抗沖切計算（1）柱對承臺板沖切驗(yàn)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： （5.9.7-4）式中0x、0 y 可按式（5.9.7-3）求得， （5.9.7-3）h c 、b c 分別為x、 y方向的柱截面的邊長； a ox 、a oy分別為x、 y方向柱邊離最近樁邊的水平距離。對于柱下矩形獨(dú)立階形承臺受上階沖切的承載力可按下列公式計算：式中、由公式5.9.7-3求得，；、均應(yīng)滿足0.251.0的要求；、分別為x、y方向承臺上階的邊長；、分別為x、y方向承臺上階邊至最近樁邊的水平距離對于柱下兩樁承臺，宜按深受彎構(gòu)件（lo/h5.0，lo1.15 ln，ln 為兩樁凈距）計算受彎、受剪承載力，不需要進(jìn)行受沖切承載力計算。（2）承臺受位于柱（墻）沖切破壞錐體以外的基樁沖切的計算 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： （5.9.8-1） 對于三樁三角形承臺可按下列公式計算受角樁沖切的承載力：底部角樁： (5.9.8-4) (5.9.8-5)頂部角樁： (5.9.8-6) (5.9.8-7)式中 、角樁沖跨比，其值均應(yīng)滿足0.251.0的要求。 、從承臺底角樁頂內(nèi)邊緣引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)樁(墻)邊或承臺變階處位于該線以內(nèi)時，則取由柱（墻）邊或承臺變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線。2抗剪切計算柱（墻）下樁基承臺，應(yīng)分別對柱（墻）邊、變階處和樁邊聯(lián)線形成的貫通承臺的斜截面的受剪承載力進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)承臺懸挑邊有多排基樁形成多個斜截面時，應(yīng)對每個斜截面的受剪承載力進(jìn)行驗(yàn)算。 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：（1）承臺斜截面受剪承載力可按下列公式計算： （5.9.10-1） （5.9.10-2） （5.9.10-3）式中 V 不計承臺及其上土自重，在荷載效應(yīng)基本組合下，斜截面的最大剪力設(shè)計值；f t 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；b0 承臺計算截面處的計算寬度；h0 承臺計算截面處的有效高度；a 承臺剪切系數(shù)；按公式（5.9.10-2）確定；計算截面的剪跨比，x =ax / h0 ，y = a y / h0,此處， a x , a y 為柱邊（墻邊）或承臺變階處至y 、x 方向計算一排樁的樁邊的水平距離，當(dāng)3 時,取=3； hs 受剪切承載力截面高度影響系數(shù)；當(dāng)h 0 2000mm時，取h0 =2000mm；其間按線性內(nèi)插法取值。（2）對于階梯形承臺應(yīng)分別在變階處（A1-A1,B1-B1）及柱邊處（A2-A2,B2-B2）進(jìn)行斜截面受剪承載力計算（圖5.9.10-2）。計算變階處截面（A1-A1,B1-B1）的斜截面受剪承載力時，其截面有效高度均為h10,截面計算寬度分別為by1 和bx1。計算柱邊截面（A2-A2,B2-B2）的斜截面受剪承載力時，其截面有效高度均為h10+ h20，截面計算寬度分別為：對 （5.9.10-4）對 （5.9.10-5）（3） 對于錐形承臺應(yīng)對變階處及柱邊處（A-A 及B-B）兩個截面進(jìn)行受剪承載力計算（圖5.9.10-3），截面有效高度均為ho，截面的計算寬度分別為：對 （5.9.10-6）對 （5.9.10-7）3 受彎計算柱下獨(dú)立樁基承臺的正截面彎矩設(shè)計值可按下列規(guī)定計算：（1）兩樁條形承臺和多樁矩形承臺彎矩計算截面取在柱邊和承臺變階處(圖5.9.2a)，可按下列公式計算： （5.9.2-1） （5.9.2-2）式中 M x 、M y 分別為繞X 軸和繞Y 軸方向計算截面處的彎矩設(shè)計值；x i 、y i 垂直Y 軸和X 軸方向自樁軸線到相應(yīng)計算截面的距離；N i 不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下的第i 基樁或復(fù)合基樁豎向反力設(shè)計值。（2）三樁承臺的正截面彎距值應(yīng)符合下列要求：1）等邊三樁承臺（圖5.9.2b） （5.9.2-3）式中 M 通過承臺形心至各邊邊緣正交截面范圍內(nèi)板帶的彎矩設(shè)計值；N max 不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下三樁中最大基樁或復(fù)合基樁豎向反力設(shè)計值；s a 樁中心距；c 方柱邊長，圓柱時c=0.8d( d 為圓柱直徑)。2）等腰三樁承臺(圖5.9.2c