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文檔簡介
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
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