樁基礎課程設計計算書.doc

課程設計(論文)題 目 名 稱 樁基礎設計 課 程 名 稱 土力學 學 生 姓 名 學 號 系 、專 業(yè) 城建系 土木房建 指 導 教 師 年 月 日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè) 05土木房建學生姓名學 號題目名稱樁基礎課程設計設計時間一周課程名稱土力學與基礎工程課程編號設計地點邵陽學院一、 課程設計（論文）目的地基基礎設計的目的是根據上部結構的使用功能和結構形式在確定的場地條件下選擇適宜的地基基礎方案并確定其技術細節(jié)，使設計的地基基礎在預定的使用期限內和規(guī)定的使用條件下能夠安全正常地工作，在此基礎上滿足降低造價和保護環(huán)境的要求。基礎工程是土木工程專業(yè)的學科基礎課，在土木工程學科的知識體系中占據了重要地位。課程設計對理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用，也是同學們由理論學習通往工程實踐的一座橋梁。因此，通過本次課程設計，同學們可以更好地理解和鞏固學習到的各種理論和方法，有意識地培養(yǎng)自己的工程意識和解決實際工程問題的能力。二、 已知技術參數和條件1、上部結構資料某教學實驗樓，上部結構為7層框架，其框架主梁、次梁均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強度等級C30。底層層高3.4m（局部10m，內有10t橋式吊車，其余層高3.3m，底層柱網平面布置及柱底荷載如圖2所示。2、建筑物場地資料（1）擬建建筑物場地位于市區(qū)內，地勢平坦，建筑物平面位置如圖1所示圖1建筑物平面位置示意圖（2）建筑場地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。場地地下水類型為潛水，地下水位離地表2.1m，根據已有分析資料，該場地地下水對混凝土無腐蝕作用。（3）建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學指標見表1。表1 地基各土層物理、力學指標 土層編號土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kN/m）含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）內聚力(kPa)內摩擦角(o)壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土1.51.515.52灰褐色粉質粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥質粘土21.812.0644.018.013.817.53.21004黃褐色粉土夾粉質粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485灰-綠色粉質粘土27.118.925.30.7232.518.833.024.78.2198（4）柱網平面布置及柱底荷載示意圖（如圖2所示）三、 任務和要求（一）設計任務：1、選擇樁型、樁端持力層、層臺埋深； 2、確定單樁承載力標準值；3、確定樁數、樁位布置，擬定承臺底面尺寸；4、確定復合基樁豎向承載力設計值；5、樁頂作用驗算、樁基沉降驗算和樁身結構設計計算；6、承臺設計；7、繪制樁基施工圖（樁的平面布置圖、承臺配筋圖、預制鋼筋混凝土靜壓樁截面配筋圖）。（二）設計要求1、完成計算書1份，課程設計計算說明書要求和撰寫規(guī)范嚴格按照“邵陽學院課程設計（論文）管理辦法”執(zhí)行；手繪或CAD繪A1圖一張（或折合為A1圖）。2、獨立完成，不得抄襲他人設計成果。3、課題選題要求： 分為三大組，每一大組均按學號順序選擇柱號（共46個柱，每人1個柱號），第一大組的樁邊長取為300mm， 第二大組的樁邊長取為350mm，第三大組的樁邊長取為400mm。注：1此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。圖2 底層柱網平面布置及柱底荷載圖四、參考資料和現(xiàn)有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）【1】 中華人民共和國國家標準. 建筑樁基礎技術規(guī)范（JGJ9494） .北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002【2】 中華人民共和國國家標準.建筑地基基礎設計規(guī)范（GB500072002）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002【3】 中華人民共和國國家標準. 混凝土結構設計規(guī)范（GB200102002）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002【4】 趙 明 華 主編，徐 學 燕 副主編.基礎工程.北京：高等教育出版社，2003【5】 陳 希 哲 編著.土力學地基基礎.北京：清華大學出版社，2004【6】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，賈 正 甫 編著.結構設計原理.北京：科學出版社，2002五、進度安排6.23：選擇樁型、樁端持力層、層臺埋深， 確定單樁承載力標準值，確定樁數、樁位布置，擬定承臺底面尺寸，確定復合基樁豎向承載力設計值；6.24：樁頂作用驗算、樁基沉降驗算和樁身結構設計計算；6.25：承臺設計；6.266.27：計算書文本整理；6.286.29：繪制樁基施工圖（樁的平面布置圖、承臺配筋圖、預制鋼筋混凝土靜壓樁截面配筋圖）。六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：內容提要本設計是某教學實驗樓第A號樁的設計，不考慮地震影響。樁承臺尺寸為2300mm2300mm1000mm，樁采用靜壓預制樁，樁長22米，分兩段，每段長11米。本設計的內容涉及到樁承臺承載力的計算、樁頂作用驗算、樁基礎沉降驗算、樁身結構設計計算、承臺設計以及預制樁的施工圖的繪制等。這些內容都是對我們土力學樁基礎設計和鋼筋混凝土設計的復習和鞏固，使我們對CAD等繪圖軟件的運用更加熟練，鍛煉了我們獨立思考和自主創(chuàng)新的能力。本設計為我們以后從事樁基礎的施工和設計奠定了基礎。關鍵字：承臺 靜壓預制樁 承載力 沉降目 錄1 .設計資料11.1 上部結構資料11.2 建筑物場地資料12 .選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深22.1 選擇樁型22.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深23 .確定單樁極限承載力標準值33.1 確定單樁極限承載力標準值34 .確定樁數和承臺底面尺寸44.1 A柱的樁和承臺的確定45 .確定復合基樁豎向承載力設計值55.1 無樁承臺承載力計算（A承臺）66 .樁頂作用驗算76.1 五樁承臺驗算（A承臺）77 .樁基礎沉降驗算87.1 A柱沉降驗算88 .樁身結構設計計算108.1 樁身結構設計計算109 .承臺設計119.1 五樁承臺設計（A柱）1110.參考文獻141 設計資料1.1 上部結構資料某教學實驗樓，上部結構為七層框架，其框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強度等級為C30。底層層高3.4m（局部10m，內有10 t橋式吊車），其余層高3.3m，底層柱網平面布置及柱底荷載見附圖。1.2 建筑物場地資料擬建建筑物場地位于市區(qū)內，地勢平坦,建筑物場地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。 場地地下水類型為潛水，地下水位離地表2.1米，根據已有資料，該場地地下水對混凝土沒有腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學指標見表1.1。表1.1地基各土層物理、力學指標土層編號土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kN/m）含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）內聚力內摩擦角壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土1.51.515.52灰褐色粉質粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥質粘土21.812.0644.018.013.817.53.21004黃褐色粉土夾粉質粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485灰-綠色粉質粘土27.118.925.30.7232.518.833.024.78.21982. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深2.1 選擇樁型 因為框架跨度大而且不均勻，柱底荷載大 ，不宜采用淺基礎。根據施工場地、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎。因轉孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對周圍環(huán)境污染，采用靜壓預制樁，這樣可以較好的保證樁身質量，并在較短的施工工期完成沉樁任務，同時，當地的施工技術力量、施工設備以及材料供應也為采用靜壓樁提供可能性。2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深依據地基土的分布，第層是灰褐色粉質粘土，第層是灰色淤泥質的粉質粘土，且比較厚，而第層是黃褐色粉土夾粉質粘土，所以第層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進入持力層1.0m（2d），工程樁入土深度為h。故：由于第層厚1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對承臺沒有影響，所以選擇承臺底進入第層土0.6m，即承臺埋深為2.1m，樁基得有效樁長即為22.8-2.1=20.7m。樁截面尺寸選用：由于經驗關系建議：樓層3,承臺底面下并非欠固結土，新填土等，故承臺底面不會與土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應，按復合基樁計算豎向承載力設計值。目前，考慮樁基的群樁效應的有兩種方法。地基規(guī)范采用等代實體法，樁基規(guī)范采用群樁效應系數法。下面用群樁效應系數法計算復合基樁的豎向承載力設計值5.1五樁承臺承載力計算（A承臺） 承臺凈面積：。 承臺底地基土極限阻力標準值： 分項系數： 因為樁分布不規(guī)則，所以要對樁的距徑比進行修正，修正如下： 群樁效應系數查表得： 承臺底土阻力群樁效應系數: 承臺外區(qū)凈面積： 承臺內區(qū)凈面積：m2 查表 那么，A復合樁基豎向承載力設計值R: 6 .樁頂作用驗算6.1五樁承臺驗算（A承臺）（1）荷載取A柱的組合：F= 4043kN ，M= 104kNm，Q=56 kN 承臺高度設為1m等厚，荷載作用于承臺頂面。 本工程安全等級為二級，建筑物的重要性系數=1.0.由于柱處于軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內填土比室外高，設為0.3m，即室內高至承臺底2.4m，所以承臺的平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=2.25m作用在承臺底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項系數取為1.2.作用在承臺底形心處的彎矩：m樁頂受力計算如下： 滿足要求（2）荷載取組合：F=3936kN ，M= 203kNm，Q=81 kN 樁頂受力計算如下： 滿足要求7 樁基礎沉降驗算采用長期效應組合的荷載標準值進行樁基礎的沉降計算。由于樁基礎的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計算最終沉降量。7.1 -A柱沉降驗算 豎向荷載標準值 基底處壓力 基底自重壓力 基底處的附加應力 樁端平面下的土的自重應力和附加應力（）計算如下：在z=0時： =172.54 在時： 在時在時將以上計算資料整理于表7.1表7.1的計算結果（5-A柱）Z(m)0172.54100.25604.2722189.1411.740.10152208.234.3208.2313.740.030573.7215.72206914.960.0181843.94在z=5.7m處，所以本基礎取計算沉降量。計算如表7.2表7.2計算沉降量（-A柱）Z(mm)平均附加應力系0100.250200011.740.18675373.5373.51100082.07430013.740.11787506.86133.361100029.79570014.960.09941536.6529.7982006.545故：S=82.07+29.79+6.545=117.915mm樁基礎持力層性能良好，去沉降經驗系數。短邊方向樁數，等效距徑比，長徑比，承臺的長寬比，查表得：所以，五樁樁基礎最終沉降量= 滿足要求8樁身結構設計計算8.1 樁身結構設計計算兩端樁長各11m,采用單點吊立的強度進行樁身配筋設計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時樁身最大正負彎矩，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項系數）。樁身長采用混凝土強度C30, 級鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個截面的主筋用，配筋率為。其他構造要求配筋見施工圖。樁身強度 =915.40 故滿足要求9 承臺設計承臺混凝土強度等級采用C20,承臺是正方形，雙向配筋相同。9.1五樁承臺設計（-A柱）由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： 9.11 柱對承臺的沖切 由圖9.1，承臺厚度H=1.0m,計算截面處的有效高度，承臺底保護層厚度取80mm.沖垮比： 當，滿足0.21.0=325mm 0.20= 0.20mm且=325mm920mm 故取325mm。即：沖垮比沖切系數A柱截面取，混凝土的抗拉強度設計值沖切力設計值 （滿足要求）9.12 角樁對承臺的沖切 由圖9.1， 角樁沖垮比， 滿足0.21.0，故取0.3533。 角樁的沖切系數 滿足要求9.13斜截面抗剪驗算 計算截面為I-I，截面有效高度，截面的計算寬度，混凝土的抗壓強度，該計算截面的最大剪力設計值： 剪跨比 （介于0.31.4之間） 當時，取0.3；當時，取 故取 剪切系數 滿足要求9.14受彎計算 承臺I-I截面處最大彎矩 二級鋼筋,. 選用 整個承臺寬度范圍內用鋼筋取18根，即（雙向布置）9.15承臺局部受壓驗算 A柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計算面積 混凝土的局部受壓強度提高系數 滿足條件圖9.1五樁承臺結構計算圖10、參考文獻【1】 中華人民共和國國家標準. 建筑樁基礎技術規(guī)范（JGJ9494） .北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【2】 中華人民共和國國家標準.建筑地基基礎設計規(guī)范（GB500072002）.北京，中國建筑