基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)VIP

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)名稱：樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)姓名：文嘉毅班級： 051124指導(dǎo)老師：黃生根樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題高層框架結(jié)構(gòu)（二級建筑）的某柱截面尺寸為 1250850mm，該柱傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載為： F=9200kN ，M=410kN?m，H=300kN ，采用 6-8 根 800 的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)，設(shè)地面標(biāo)高為，承臺底標(biāo)高控制在 ，地面以下各土層分布及設(shè)計(jì)參數(shù)見附表，試設(shè)計(jì)該柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：1. 確定樁端持力層，計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 Quk；2. 確定樁中心間距及承臺平面尺寸；3. 計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值 Ra 及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值 N，驗(yàn)算基樁豎向承載力；計(jì)算基樁水

2、平承載力 RHa并驗(yàn)算；4. 確定單樁配筋量；5. 承臺設(shè)計(jì)計(jì)算；6. 繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。濕孔重液性項(xiàng)隙度指數(shù)目比?I LkN/m3e層粉土層粉細(xì)砂層細(xì)砂層粉土層1粉細(xì)砂層粉細(xì)砂層粉質(zhì)粘土層粉土壓縮模量EsMPa承載鉆孔灌注樁樁基參數(shù)極限 極限力側(cè)端地基土水平層阻阻特征抗力系數(shù)的厚力力比例系值標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)mf aK值值數(shù)4kPaqsikqPKm(MN/m)kPakPa80236105209125281314040151152812170488502816066251705825層粉質(zhì)1456014粘土層1粉砂1905282037層粉質(zhì)1456071014粘土層粉土1956236層粉質(zhì)1706828粘

3、土層細(xì)砂22070150045設(shè)計(jì)內(nèi)容一確定樁端持力層，計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk1. 確定樁端持力層及樁長根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，樁的直徑 d =800mm。根據(jù)土層分布資料， 選擇層厚為的層粉質(zhì)粘土為樁端持力層。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度，對粘性土、粉土不宜小于 2d。因此初步確定樁端進(jìn)入持力層的深度為2m。則樁長 l 為：l =+2-2=2. 計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值因?yàn)橹睆?800mm的樁屬于大直徑樁， 所以可根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范 中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk ：Quk QskQpkusiqsiklip qpk Ap（1-1）其中樁的周長 u =

4、d=；樁端面積2；Ap =d / 4 =si 、p 為別為大直徑樁1/51/5=1。側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)，si = 0.8 / d=1， p = 0.8/ D根據(jù)所給土層及參數(shù)，計(jì)算Quk ：Quk = 1 23 +20 +28 +40 +28 +48 +66+58+60+52+602+1 710=確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk 后，再按下式計(jì)算單樁豎向承載力特征值：Ra1KQuk（ 1-2 ）其中 K 為安全系數(shù)，取 K =2。則 Ra =2=。二確定樁中心間距及承臺平面尺寸樁數(shù) n =F/ Ra =9200/= ，所以暫取樁數(shù)為6 根。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，非擠土灌注樁的最小中心距

5、為 3d，邊樁中心至承臺邊緣的距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長， 且樁的外邊緣至承臺邊緣的距離不應(yīng)小于 150mm。取樁中心距 Sa 為，邊樁中心距承臺邊緣的距離取為。則承臺長度 Lc =2 +=，承臺寬度 Bc =2 +=。承臺平面示意圖如下：三計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值R 及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N ，驗(yàn)算基樁豎向承載力；計(jì)算基樁水平承載力Rha 并驗(yàn)算1. 確定復(fù)合基樁豎向承載力特征值根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法，對于此類情況，應(yīng)按下式確定其復(fù)合基樁的豎向承載力特征值：R Rac f ak Ac（3-1）其中 c 為承臺效應(yīng)系數(shù)，可根據(jù) Sa / d 、 Bc / l 等參數(shù)查表得到。當(dāng)計(jì)算樁

6、為非正方形排列時(shí)， SaA / n ， A 為承臺計(jì)算域面積， n 為樁數(shù)。Sa6.6 4.1/ 6=， Sa / d 2.124 /0.8 =， Bc / l4.1/ 32.5 =，通過查表，可取c 為。fak 為承臺下 1/2 承臺寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值的厚度加權(quán)平均值，由資料可得，fak 為 80kPa。Ac 為計(jì)算基樁所對應(yīng)的承臺底凈面積，AcAnAps / n ， Aps 為樁身截面面積。則 Ac = /6= 。則復(fù)合基樁的豎向承載力特征值RRac f ak Ac =+ 80=2. 確定各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N ，驗(yàn)算基樁豎向承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范 中介紹的方法，各

7、樁頂荷載設(shè)計(jì)值可由下式計(jì)算：FGMxkyM yk xikkiNikny j2x j2（ 3-2 ）式中Fk 為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下作用，作用于承臺頂面的豎向力；Gk 為樁基承臺和承臺上土自重標(biāo)準(zhǔn)值， 對穩(wěn)定的地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力，此處承臺上土的重度取為10kN/m3； M xk 、 M yk 分別為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，作用于承臺底面，繞通過樁群形心的x 、 y 主軸的力矩； xi 、 xj 、 yi 、 y j 分別為第 i 、 j基樁或復(fù)合基樁至y 、 x 軸的距離。暫取承臺高度為， M與長邊方向（ x 軸方向）一致。樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16 號樁。各樁頂荷載設(shè)計(jì)值如

8、下：N1kN4 k(9200 +210)/6+(410+300 /(4=N2 kN5 k(9200+210)/6 =N3kN6 k(9200+210)/6 - (410+300 /(4=由計(jì)算結(jié)果可得：N k min =0，基樁不受上拔力。N k max = R , 基樁豎向承載力滿足要求。3. 計(jì)算基樁水平承載力 Rha 并驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí)，可按下式估算樁身配筋率小于 %的灌注單樁水平承載力特征值：Rha0.75m ftW0 1.25 22 g1N N（3-3）mm ft An為樁的水平變形系數(shù)，5mb0，其中 m 為地基土水平抗力系數(shù)的比例EI系數(shù)

9、；b0 為樁身的計(jì)算寬度， 對于圓形樁，當(dāng)直徑d 1m時(shí)，b00.9 1.5d0.5 ；EI為樁身抗彎剛度， 對于鋼筋混凝土樁，EI0.85Ec I 0 ， Ec 為混凝土彈性模量，I 0 為樁身換算截面慣性矩：圓形截面I 0W0d0/ 2 ； W0 為樁身換算截面受拉邊緣的截面模量，此處W0d d 2 322(E1) g d02 ； d0 為扣除保護(hù)層的樁直徑；E為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；g 為樁身配筋率；m 為樁截面模型塑性系數(shù)，圓形截面m =2；ft為樁身混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；m 為樁身最大彎矩系數(shù)；N 為樁頂豎向力影響系數(shù)，豎向壓力??；An 為樁身換算截面積，圓形截面 An

10、d 2E 1) g ； N 為在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)呢Q向力。1 (4m 6+9+13+15+12+328+25+25+14 +37+214/= m4b0+=若樁身采用 C30的混凝土，其彈性模量 Ec 為 3 104N / mm2 ，混凝土保護(hù)層的厚度取為 60mm，采用 HRB335規(guī)格的鋼筋，其彈性模量Es 為 2 10 5 N / mm2 。d0 =800- 2 60=680mmE =(2105) / (3 104) =當(dāng)樁徑為 300-2000mm時(shí)，樁身正截面的配筋率可取 %，暫取樁身配筋率 g為 %。W1 0.80.822 6.67 1 0.58% 0.682m3032I 0=

11、m45 162501.53m1459510C30 混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f t 為。樁身最大彎矩系數(shù)m 可根據(jù)h 的值查表獲得，m 為。An0.25 0.82 15.670.58%m2所以基樁水平承載力Rha 為：Rha = 0.75 0.558 21.43 0.053 1.25 22 0.58%120.516230.9261.430.519=群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值應(yīng)考慮由承臺、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng)，可按下列公式確定：Rhh Rha（3-4）hirlb（ 3-5 ）Pcbn1n2 Rh（ 3-6 ）Sadi0.015n 20.450.15n10.10n21.9（3-7）Pcc

12、 f ak A nAps（3-8）式中 h 為群樁效應(yīng)綜合系數(shù)；i 為樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)；r 為樁頂約束效應(yīng)系數(shù)；l 為承臺側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù) （承臺外圍回填土為松散狀態(tài)時(shí)取l =0）； b 為承臺底摩阻效應(yīng)系數(shù)；Sa / d 為沿水平荷載方向的距徑比；n1 、n2 分別為沿水平荷載方向與垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)；為承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)； Pc 為承臺底地基土分擔(dān)的豎向總荷載標(biāo)準(zhǔn)值。沿水平荷載方向的距徑比Sa / d =。沿水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)n1 =3，垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)n2 =2。樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)3.1250.01520.45。i30.120.151

13、.9通過查表可得，r =。承臺側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù)l =0。Pc0.0680(6.64.160.503)通過查表，可取承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)為。b(0.3 115.4) / (3251.69)h 0.678 2.05 0 0.112由此可得，群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值為Rh 1.502 51.69基樁水平力設(shè)計(jì)值H kH300n50kN，所以基樁水平承載力滿足要求。6四確定單樁配筋量由配筋率g =%可得，單樁中縱向鋼筋的截面面積為：12122Asg 4d0.58% 40.82915 mm根據(jù)灌注樁的配筋要求，選用8 根 22 的 HRB335鋼筋，其截面面積為3041mm2 ，滿足要

14、求。樁頂縱向主筋應(yīng)錨入承臺內(nèi)，錨入長度取為800mm。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定，柱及其他受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)做成封閉式；其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d （ d 為縱筋最小直徑），且不應(yīng)大于400mm，也不大于構(gòu)件橫截面的短邊尺寸。箍筋直徑不應(yīng)小于d /4 （ d 為縱筋最大直徑），且不應(yīng)小于 6mm。根據(jù)箍筋的配置要求，箍筋選用8 的 HPB235級鋼筋，采用間距為200mm的螺旋式箍筋。五承臺設(shè)計(jì)計(jì)算1. 承臺構(gòu)造根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范 要求，樁嵌入承臺內(nèi)的長度對中等直徑樁不宜小于 50mm，對大直徑樁不宜小于 100mm。承臺底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度， 當(dāng)有混凝土墊層時(shí)，不應(yīng)小于

15、50mm，無墊層時(shí)，不應(yīng)小于 70mm，并不小于樁頭嵌入承臺內(nèi)的長度。取承臺高度為，樁頭嵌入承臺內(nèi)的長度為 100mm，承臺底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度取為 120mm。2. 抗剪切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范 規(guī)定，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(jì)算：V（ 5-1 ）hsft b0 h01.751（ 5-2 ）8001/4hs（5-3）h0式中 V 為不計(jì)承臺及其上土自重， 在荷載效應(yīng)基本組合下， 斜截面的最大剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值； ft 為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； b0 為承臺計(jì)算截面處的計(jì)算寬度；h0 為承臺計(jì)算截面處的有效高度；為承臺剪切系數(shù)；為計(jì)算截面的剪跨比，xax / h0 ，

16、yay / h0 ，此處， ax 、 ay 為柱邊（墻邊）或承臺臺階處至y 、 x 方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離；hs 為受剪切承載力截面高度影響系數(shù)。計(jì)算示意圖如下：有效高度 h0 =1800-120=1680mm。1/4800hs1680根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對于圓柱及圓樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將其截面換算成方柱及方樁，換算樁截面邊長bp0.8d0.80.8。柱邊至 y 、 x 方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離：ax25001250 6401555mm， ay2500850 640505mm222計(jì)算截面的剪跨比：x1555， y50516801680承臺剪切系數(shù)：1.751.75，1.751.7

17、5xx 10.9261y0.3011y1樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16 號樁。（ 1）對于截面： b0x =V1N1kN 2 kN3k1718.51623.51528.5 =hsy f t b0xh00.8311.3451430 6.61.68 17722kN，所以滿足要求。（ 2）對于截面：b0 yV2N1kN 4k1718.51718.5hsxft b0 yh00.8310.909 14304.1 1.687440kN，所以滿足要求。3. 抗沖切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，沖切破壞椎體應(yīng)采用自柱（墻）邊或承臺變階處至相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的椎體， 椎體斜面與承臺底面之夾角不應(yīng)小

18、于45。椎體斜面與承臺底面之夾角arctanh0arctan 1680，所以夾角滿足要ax1555求。（ 1）承臺受柱沖切的承載力計(jì)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(jì)算：Fl20 xbca0 y0 yhca0 xhp ft h0（5-4 ）FlFQi（ 5-5 ）0.8400.2（ 5-6 ）式中 Fl 為不計(jì)承臺及其上土重， 在荷載效應(yīng)基本組合下作用于沖切破壞椎體上的沖切力設(shè)計(jì)值；ft 為承臺混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；hp 為承臺受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng)h 800mm時(shí)，hp 取， h 2000mm時(shí)，hp 取，其間按線性內(nèi)插法取值； hc 、bc 分別為 x 、 y

19、方向的柱截面的邊長；0 為柱（墻）沖切系數(shù)；為沖垮比，a0/ h0 ， a0 為柱邊或承臺變階處到樁邊水平距離，當(dāng)時(shí)，取=，當(dāng)時(shí)，取=； F為不計(jì)承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下柱（墻）底的豎向載荷設(shè)計(jì)值；Qi為不計(jì)承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合基樁的反力設(shè)計(jì)值之和。0.840.84，0.840.840 x0.20.926 0.20 y0.20.301 0.2xy根據(jù)線性插值法計(jì)算得到，hp =。因?yàn)闆_切破壞椎體內(nèi)無基樁，所以Qi =0。沖切力設(shè)計(jì)值為：FlFQi920009200kN承臺受柱沖切的承載力為：25179kN Fl因此，承臺受柱沖切的承載力滿足

20、要求。（ 2）承臺受基樁沖切的承載力計(jì)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，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(jì)算：Nl1xc2a1 y / 21 yc1a1 x / 2hp ft h0（ 5-7 ）1x（ 5-8 ）0.561x0.20.561y1y0.2（ 5-9 ）式中 Nl 為不計(jì)承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁（含復(fù)合基樁）反力設(shè)計(jì)值；1x 、1y 為角樁沖切系數(shù)； a1 x 、 a1 y 為從承臺底角樁頂內(nèi)邊緣引 45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)柱（墻）邊或承臺變階處位于該 45線以內(nèi)時(shí)，則取由柱（墻）邊或承臺變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切椎體的

21、椎線； c1 、c2 為角樁內(nèi)邊緣到承臺外邊緣距離；h0 為承臺外邊緣的有效高度； 1x 、 1 y 為角樁沖垮比， 1xa1x / h0 ， 1y a1y / h0，其值均應(yīng)滿足 的要求。a1xa0 x1555mm， a1 ya0 y505mm1xx， 1 yy則角樁沖切系數(shù)0.560.561x0.20.9260.21x0.560.56=1y0.20.3011y0.2c1c26408001120mm2不計(jì)承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁反力設(shè)計(jì)值最大值為：FM Hhxmax9200(410 300 1.8) 2.5N l maxxi264 2.52n承臺受基樁沖切的承載力為：6176kN Nl max因此，承臺受基樁