樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)論文題 目 名 稱 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 09404130140 系 、專 業(yè) 工程管理專業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 施小春 2012年12月12日1.設(shè)計(jì)資料2上部結(jié)構(gòu)資料2建筑物場(chǎng)地資料22.選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深4選擇樁的幾何尺寸及樁端持力層4選擇承臺(tái)埋深43.確定單樁承載力特征值54.確定樁數(shù)、樁位布置，擬定承臺(tái)底面尺寸55.確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值56.樁頂作用驗(yàn)算57.樁基沉降驗(yàn)算68.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算89.承臺(tái)設(shè)計(jì)910.樁基施工圖的繪制（樁平面布置圖、承臺(tái)配筋圖、樁截面配筋圖）1211.參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)

2、室、主要儀器設(shè)備等）121設(shè)計(jì)資料1.1上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為7層框架，其框架主梁、次梁均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級(jí)c30。底層層高3.4m（局部10m，內(nèi)有10t橋式吊車），其余層高3.3m，底層柱網(wǎng)平面布置如圖所示，12號(hào)柱底荷載如下表所示：（柱邊長(zhǎng)為500mm）柱號(hào)軸力(kn)彎矩(knm)剪力(kn)124043104561.2建筑物場(chǎng)地資料(1) 擬建建筑物場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)，地勢(shì)平坦，建筑物平面位置如下圖所示(2) 建筑場(chǎng)地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。場(chǎng)地地下水類型為潛水，地下水位離地表2.1m，根據(jù)已有分析資料，該場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕作用。(3) 建筑地基的土層

3、分布情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)下表所示: 土層編號(hào)土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kn/m）預(yù)應(yīng)力管樁承載力特征值鉆孔灌注樁承載力特征值壓縮模量(mpa)地基承載力(kpa)qsia(kpa)qpa(kpa)qsia(kpa)qpa(kpa)1雜填土1.51.515.52灰褐色粉質(zhì)粘土9.88.317.313125.41103灰褐色淤泥質(zhì)粘土21.812.016.2873.2504黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.15.318.33011002460011.01485灰-綠色粉質(zhì)粘土27.118.93525003220008.21982選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深2.1選擇樁型因?yàn)榭蚣芸?/p>

4、度大而且不均勻，柱底荷載大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因鉆孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對(duì)周圍環(huán)境污染，采用靜壓預(yù)制樁，這樣可以較好的保證樁身質(zhì)量，減少對(duì)周圍環(huán)境的噪音影響，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)。由于地基中存在深厚的軟土，不宜采用擠土樁，,故選用樁端開(kāi)口的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以減輕擠土效應(yīng)。2.2選擇樁的幾何尺寸及樁端持力層按建筑樁基技術(shù)規(guī)范附錄b選取預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（phc500）,外徑為500mm,壁厚125mm,混凝土強(qiáng)度為c80,單節(jié)樁長(zhǎng)小于或等于15m。依據(jù)地基土的分布，第4層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土，可以作為樁端持力層，但厚度較小，

5、考慮到持力層厚度可能不滿足要求，從而選擇第5層灰綠色粉質(zhì)粘土作為樁端持力層，樁端全斷面進(jìn)入持力層1.8m（2d）。2.3選擇承臺(tái)埋深由于地基土第1層厚1.5m，地下水位離地表2.1m,為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒(méi)有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第2層土0.5m，即承臺(tái)埋深為2.0m，樁頂嵌入承臺(tái)0.1m(50mm), 工程樁入土深度為h，h=9.8-2+0.1+12+5.3+1.8=27m.3確定單樁承載力特征值初步設(shè)計(jì)時(shí)，單樁承載力特征值按土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系估算： 作施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)，得到單樁豎向承力特征值=1200（kn）4確定樁數(shù)、樁位布置，擬定承臺(tái)底面尺寸 1

6、4號(hào)柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定。先不計(jì)承臺(tái)及承臺(tái)上覆土重及偏心荷載估算樁的數(shù)量：取樁數(shù)n=4為進(jìn)一步減輕擠土效應(yīng)，軟土中樁距取4倍樁徑，即2.0m，根據(jù)規(guī)范，承臺(tái)每邊由樁外圍外伸不小于d/2，即250mm，所以樁外伸取250mm，樁的布置如圖所示，承臺(tái)尺寸為，滿足構(gòu)造要求。承臺(tái)及上覆土重度取20kn/，則作用在承臺(tái)底形心處的彎矩為：現(xiàn)在按偏心受荷，根據(jù)公式驗(yàn)算樁數(shù)為：取n=4是合理的。本工程中由于地基中存在較厚的軟土層，因此不考慮地基對(duì)承臺(tái)的承載力。5確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值本工程沒(méi)有給出各層地基土的狀態(tài)，所以復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值按經(jīng)驗(yàn)估算為：（kn)6樁頂作用驗(yàn)算、樁基沉降驗(yàn)算、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

7、計(jì)算6.1樁頂作用驗(yàn)算樁頂作用效應(yīng)分為荷載效應(yīng)和地震效應(yīng)，本工程中不考慮地震的影響，所以只要求驗(yàn)算荷載效應(yīng)即可。由公式得樁軸心受壓時(shí)，樁身混凝土強(qiáng)度為：?jiǎn)螛敦Q向力最大設(shè)計(jì)值為： 滿足要求。 6.2樁基沉降驗(yàn)算采用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值基底處壓力基底自重壓力基底處的附加應(yīng)力樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力計(jì)算（），取地下水的重度為，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知，土的計(jì)算分層，取1.2m，則計(jì)算如下：在z=0時(shí)： 在z=1.2m時(shí)： 在z=2.4m時(shí)：241.77 在z=3.6m時(shí)：在z=4.8m時(shí)： .在z

8、=6.0m時(shí)： 將以上計(jì)算資料整理后如下表所示：的計(jì)算z(m)0224.25100.25479.11.2233.0110.80.1999383.092.4241.7711.60.1123215.213.6250.5312.40.0642123.034.6259.2913.20.040176.856.0268.0514.00.027051.74在z=6.0m處，滿足，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量。計(jì)算如下表所示：沉降量的計(jì)算z(mm)0100.2500120010.80.2346281.52281.52820065.88240011.60.1939465.36183.84820043.02360012

9、.40.1578568.08102.72820024.04480013.20.1310628.8060.72820014.21600014.00.1114668.4039.6082009.27=65.88+43.02+24.04+14.21+9.27=156.42mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，=8.2mpa10,故沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)按經(jīng)驗(yàn)取1.2。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比: 長(zhǎng)徑比: 承臺(tái)的長(zhǎng)寬比: 查樁基等效沉降系數(shù)表，并按線性內(nèi)插得,則：所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量 滿足要求。6.3樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算由樁的最長(zhǎng)長(zhǎng)度要求，樁分為兩節(jié)，上段樁長(zhǎng)14m，下段樁長(zhǎng)14m，實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)長(zhǎng)1m，這是考慮持力層

10、可能有一定的起伏。樁身在6d以下者，起吊時(shí)一般采用2個(gè)吊點(diǎn)，所以本工程采用雙點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.207l(l=14m)=2.9m,，其中動(dòng)力系數(shù)k取1.5,，即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長(zhǎng)采用混凝土強(qiáng)度c80, 級(jí)鋼筋,混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)不小于25mm，取30mm，所以： 管樁的鋼筋配置按建筑樁基技術(shù)規(guī)范配置。預(yù)應(yīng)力鋼筋配置為，螺旋筋規(guī)格為，吊立點(diǎn)左右兩邊配置箍筋為2900/50+1=59根，總共118根，吊立點(diǎn)中間配置箍筋為8200/100+1=83根。配筋圖如圖所示。7承臺(tái)設(shè)計(jì)7.1承臺(tái)抗彎驗(yàn)算本工程中承臺(tái)抗彎計(jì)算截面位于柱邊，柱

11、的豎向力設(shè)計(jì)值計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除承臺(tái)及上覆土自重。承臺(tái)右側(cè)樁的豎向力設(shè)計(jì)值為：承臺(tái)左側(cè)樁的豎向力設(shè)計(jì)值為：柱邊計(jì)算截面彎矩為：沿x軸方向配筋計(jì)算設(shè)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c25，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，保護(hù)層厚度0.1m，鋼筋為hrb335，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，承臺(tái)有效高度，承臺(tái)截面寬度b=3m，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，有 得到受壓區(qū)高度x=0.043m鋼筋截面積配已能滿足要求。沿y軸方向配筋計(jì)算,這時(shí)截面長(zhǎng)度與寬度相等，也為3m，則得到受壓區(qū)高度x=0.041配已能滿足要求。7.2承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算 的圓樁按周長(zhǎng)等效為400mm方樁，如圖所示（1）柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算。按公式驗(yàn)算如下：,取0.551.12 滿足要求（2

12、）角樁對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算。按公式驗(yàn)算如下：,取 滿足要求7.3承臺(tái)抗剪切驗(yàn)算抗剪切驗(yàn)算時(shí)，圓柱按周長(zhǎng)等效為方柱（同抗沖切驗(yàn)算）。按公式驗(yàn)算如下：滿足要求7.4承臺(tái)局部受壓承載力驗(yàn)算由于承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于柱及樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，所以需按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范驗(yàn)算承臺(tái)局部受壓承載力。（1）承臺(tái)在柱下局部受壓。柱子邊長(zhǎng)，柱混凝土強(qiáng)度c30承臺(tái)局部受壓面積局部受壓計(jì)算底面積混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)混凝土局部受壓凈面積承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)c25，混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，局部抗壓承載力為滿足要求（2）承臺(tái)在角柱上局部受壓?；炷辆植渴軌好娣e局部受壓計(jì)算底面積混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)混凝土局部受壓凈面積承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)c25，混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，局部抗壓承載力為滿足要求（3）承臺(tái)在邊柱上局部受壓。滿足要求8樁基施工圖的繪制（樁平面布置圖、承臺(tái)配筋圖、樁截面配筋圖）9參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等）【1】 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（jgj942008） .北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002【2】 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（gb500072002）.北京