樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū).doc

基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成果成果： 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)、設(shè)計(jì)圖紙 姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院： 土木工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 土木工程 年級(jí)： 2009級(jí) 指導(dǎo)老師：完成時(shí)間： 2012年01月 課設(shè)簡(jiǎn)介1. 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是高等教育中一直強(qiáng)調(diào)和重視的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)習(xí)土力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)工程的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，完成淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)（樁基礎(chǔ)）的設(shè)計(jì)任務(wù)。其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。2. 課程設(shè)計(jì)基本要求2.1 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容和過(guò)程有較全面的了解和掌握，熟悉基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程、手冊(cè)和工具書(shū)；2.2 在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書(shū)規(guī)定的全部?jī)?nèi)容。設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)要求計(jì)算正確、文理通順，施工圖布置合理、表達(dá)清晰，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求；目 錄課設(shè)簡(jiǎn)介I目 錄II第一章 緒 論1.1工程概況1.1.1地形1.1.2場(chǎng)地地質(zhì)條件1.1.3上部結(jié)構(gòu)資料1.2工程地質(zhì)條件 第二章 上部結(jié)構(gòu)荷載 2.1上部結(jié)構(gòu)作用何在 2.2 樁型及材料第三章 單樁承載力的確定 3.1樁基持力層，樁型，樁長(zhǎng)的確定 3.2 單樁豎向承載力的確定3.2.1根據(jù)地質(zhì)條件選擇持力層，確定樁的斷面尺寸和長(zhǎng)度3.2.2確定單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk3.2.3、確定單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值Ra3.3確定樁數(shù)第四章 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4.1 確定樁數(shù)布置及承臺(tái)設(shè)計(jì)4.2群樁基礎(chǔ)中單樁承載力驗(yàn)算4.3、抗彎計(jì)算和配筋設(shè)計(jì)4.3.1求取荷載設(shè)計(jì)值4.3.2承臺(tái)設(shè)計(jì)及材料4.3.3I-I斷面驗(yàn)算4.4.4II-II斷面驗(yàn)算4.4承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算4.4.1柱對(duì)承臺(tái)的向下沖切驗(yàn)算4.4.2角樁沖切驗(yàn)算4.5承臺(tái)抗剪驗(yàn)算4.6沉降計(jì)算4.6.1矩形基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降公式4.6.2確定附加壓力及附加壓力系數(shù)4.6.3確定樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)、樁基等效沉降系數(shù)4.6.4樁基沉降量計(jì)算4.6結(jié)論與建議第一章 緒 論1.1工程概況1.1.1地形擬建建筑物場(chǎng)地地勢(shì)平坦，局部堆有建筑垃極。1.1.2場(chǎng)地地質(zhì)條件建筑場(chǎng)地土層按其成因、土性特征和物理力學(xué)性質(zhì)的不同，自上而下劃分為4層，物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表2，勘察期間測(cè)得地下水混合水位埋深為3.5m。地下水水質(zhì)分析結(jié)果表明，本場(chǎng)地地下水無(wú)腐蝕性。表2 土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表地層代號(hào)土層名稱(chēng)厚度承載力特征值參考含水量重度孔隙比塑性指數(shù)液性指數(shù)直剪試驗(yàn)壓縮模量粘聚力內(nèi)摩擦角weIpILCEskPa%kN/m3kPaMPa1雜填土2.016.02淤泥質(zhì)土3.310562.414.91.0424.61.08117.33.503灰色粘土5.512038.218.91.0219.80.9512153.744粉質(zhì)粘土5.022026.719.60.7515.00.6018217.05基巖-1.1.3上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)、寬均為43.2m。柱截面尺寸均為450mm450mm，橫向承重，柱網(wǎng)布置如圖2所示。圖2 柱網(wǎng)平面圖第2章 上部結(jié)構(gòu)荷載2.1.上部結(jié)構(gòu)作用荷載上部結(jié)構(gòu)作用在柱底的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下所示：Fk=2240kNMk=740kNVk=140kN2.2樁型及材料采用樁徑500mm的預(yù)應(yīng)力管樁。樁身材料：混凝土為C30，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3MPa，彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fm=16.5MPa；主筋采用616 HRB335鋼筋，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 MPa。承臺(tái)材料：混凝土為C20，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=9.6MPa，彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fm=11MPa；抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft=1.1MPa；HPB235鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=210 MPa。第三章、單樁承載力確定3.1確定樁基持力層，樁型，樁長(zhǎng)的確定根據(jù)勘察設(shè)計(jì)所提供的資料，分析表明，在柱下荷載作用下，天然地基基礎(chǔ)難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，故考慮選用樁基礎(chǔ)。由地基勘查資料，確定選用第四土層粉質(zhì)粘土為樁端持力層。根據(jù)工程情況，承臺(tái)埋深1.8m，已給：鋼筋混凝土預(yù)制管樁樁斷面尺寸為。樁長(zhǎng)暫定10.5m。3.2單樁豎向承載力的確定：3.2.1根據(jù)地質(zhì)條件選擇持力層，確定樁的斷面尺寸和長(zhǎng)度。根據(jù)地質(zhì)條件以第四層粉質(zhì)粘土為持力層，采用截面直徑為500mm的預(yù)置鋼筋混凝土管樁，樁尖進(jìn)入持力層1.5m；鑲?cè)氤信_(tái)0.1m，樁長(zhǎng)10.5 m。承臺(tái)底部埋深1.8 m。3.2.2確定單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk：公式 ：計(jì)算：樁周長(zhǎng)：=0.5=1.57m 樁橫截面積： 樁側(cè)土極限摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值：查表得：雜填土：取區(qū)間中間值 淤泥質(zhì)土：取區(qū)間中間值灰色粘土：按照=0.95 內(nèi)插取 粉質(zhì)粘土：按照=0.60，內(nèi)插取樁端土極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值,查表得：用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法求得3.2.3、確定單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值Ra 1.不考慮群樁效應(yīng)，估算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值Ra為： 3.3確定樁數(shù)1.初步假定承臺(tái)底面的尺寸為 2.GK=20321.8=216 KN ,暫定取六根樁第四章 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4.1確定樁數(shù)布樁及承臺(tái)設(shè)計(jì) 承臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸為長(zhǎng)4m，寬2.5m，厚1.0m，承臺(tái)地步距地面為1.8m。承臺(tái)下樁布置如圖示：4.2群樁基礎(chǔ)中單樁承載力驗(yàn)算按照承臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸，計(jì)算GK=2042.51.8=360 KN單樁的平均豎向力計(jì)算得： ，符合要求。按照公式計(jì)算單樁偏心荷載下最大豎力為：按照公式要求： Qk，max1.2Ra=620.23 KN ，滿(mǎn)足要求此處不驗(yàn)算單樁水平承載力4.3、抗彎計(jì)算和配筋設(shè)計(jì)4.3.1求取荷載設(shè)計(jì)值在承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算中，取相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計(jì)值，可按下式計(jì)算： S=1.35SK所以：F=1.35FK=1.352240=3024KNM=1.35MK=1.35740=999 KNH=1.35HK=1.35140=189 KN4.3.2承臺(tái)設(shè)計(jì)及材料對(duì)承臺(tái)進(jìn)一步設(shè)計(jì)為：取承臺(tái)厚0.9m，下設(shè)厚度為100mm，強(qiáng)度等級(jí)為C10的混凝土墊層，保護(hù)層厚度為50mm，則h0=0.85m；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，混凝土的抗拉強(qiáng)度為ft=1.1N/mm2，受力鋼筋選用HRB335級(jí)， fy=300N/ mm2，如圖所示：4.3.3I-I斷面驗(yàn)算則各樁不計(jì)承臺(tái)及其上土重GK部分的凈反力Ni為各樁平均豎力：最大豎向力 對(duì)于I-I斷面：鋼筋面積：采用21根直徑為22的鋼筋 ， 4.4.4II-II斷面驗(yàn)算對(duì)于II-II斷面：采用22根14的鋼筋 ， 4.4承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算4.4.1柱對(duì)承臺(tái)的向下沖切驗(yàn)算根據(jù)公式： ；式中： 作用于沖切破壞上的沖切力設(shè)計(jì)值（），即等于作用于樁的豎向荷載設(shè)計(jì)值F減去沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁底的凈反力設(shè)計(jì)值之和；混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（）；沖切破壞錐體處的周長(zhǎng)（）；承臺(tái)沖切破壞錐體的有效高度（）；沖切系數(shù)；沖跨比，為沖跨，即柱邊或承臺(tái)變階處到樁邊的水平距離，按圓樁的有效寬度進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)時(shí)，取=0.2；當(dāng)時(shí)，取=。 ，滿(mǎn)足要求。4.4.2角樁沖切驗(yàn)算對(duì)于四樁承臺(tái)，受角樁沖切的承臺(tái)應(yīng)滿(mǎn)足下式：； 式中：作用于角樁頂?shù)呢Q向力設(shè)計(jì)值（）； 角樁的沖切系數(shù)； 角樁沖跨比，其值滿(mǎn)足0.21.0，=，=；從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣的距離（），此處應(yīng)取樁的有效寬度；從承臺(tái)底角樁內(nèi)邊緣引一沖切線(xiàn)與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)，至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當(dāng)柱或承臺(tái)邊階處位于該線(xiàn)以?xún)?nèi)時(shí)，取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線(xiàn)為沖切錐體的錐線(xiàn)。 取 得： 滿(mǎn)足要求。4.5承臺(tái)抗剪驗(yàn)算： 根據(jù)公式，剪切力必須不大于抗剪切力，即滿(mǎn)足： 對(duì)于I-I截面處： 抗剪切力 符合要求。對(duì)于II-II截面處： a=4m抗剪切力 符合要求。4.6沉降計(jì)算4.6.1矩形基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降公式 =4.6.2確定附加壓力及附加壓力系數(shù) （1）基底壓力：（2）基底附加應(yīng)力： （3）確定地基承壓層深度：樁底到持力層底部因所給資料無(wú)持力層一下土質(zhì)，故該層可不進(jìn)行細(xì)分層求解。故z/b=2.8l/b=1.6，查表求得： 4.6.3確定樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)、樁基等效沉降系數(shù)粉質(zhì)粘土層壓縮模量：（資料已給）當(dāng)無(wú)當(dāng)?shù)乜煽拷?jīng)驗(yàn)，查表時(shí),取1.2；，查附表利用二次內(nèi)插，最終求得： 短邊布樁數(shù)樁基等效沉降系數(shù)4.6.4樁基沉降量計(jì)算4.7 結(jié)論與建議（1）本文對(duì)擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析、評(píng)價(jià)，論證了基礎(chǔ)方案，選擇出最合理基礎(chǔ)型式樁基礎(chǔ)，并對(duì)預(yù)制樁和鉆預(yù)制樁兩種樁基礎(chǔ)比較后鉆孔灌注樁，選擇，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。（2）場(chǎng)地所在的地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，抗震設(shè)計(jì)地震分組屬第一組。場(chǎng)地土類(lèi)型為軟弱土，建筑場(chǎng)地類(lèi)別屬類(lèi)。場(chǎng)地的卓越周期為0.38秒。場(chǎng)地屬輕微液化場(chǎng)地，建筑場(chǎng)地屬抗震不利地段。（3）場(chǎng)地地下水的類(lèi)型主要由第層雜填土孔隙潛水、第層粉砂夾淤泥、第層承壓水和基巖風(fēng)化裂隙水組成。上部潛水主要受大氣降水和漲潮時(shí)地表水的補(bǔ)給，下部承壓水與閩江水有密切水力聯(lián)系。（4）場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具