柱下獨(dú)立承臺鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)設(shè)計

1、LT口岳丄word教育資料柱下獨(dú)立承臺鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)設(shè)計學(xué)生姓名：鄧冬梅學(xué) 號：201103010230指導(dǎo)教師：彭社琴專 業(yè)：土木工程（巖土方向）中國成都2014年1月1設(shè)計資料 11.1 上部結(jié)構(gòu)資料 11.2場地工程地質(zhì)條件 22選擇樁型、樁端持力層、承臺埋深 22.1 樁型 22.2初選承臺埋深d 32.3樁長 33確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 43.1計算水平承載力 43.2計算單樁豎向承載力 44樁數(shù)和平面布置的確定 64.1 荷載組合 64.2 初步估算樁數(shù) 65確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值 76樁頂作用驗算 77樁基礎(chǔ)沉降驗算 87.1計算沉降量 87.2確定沉降經(jīng)驗系數(shù) 98樁

2、身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 108.1兩點吊立 108.2單點起吊 119承臺設(shè)計 129.1柱對承臺的沖切（沖切錐內(nèi)無樁體） 129.2 角樁對承臺的沖切 139.3斜截面抗剪驗算 139.4 受彎計算 14柱下獨(dú)立承臺鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)設(shè)計1設(shè)計資料1.1上部結(jié)構(gòu)資料某綜合樓一榀框架底層柱平面布置如下圖:圖1.1 框架底層柱平面布置圖相應(yīng)作用的基本組合和標(biāo)準(zhǔn)組合時上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)或承臺底面的荷載見下表:表1 各柱傳至基礎(chǔ)（或承臺）底面上的作用柱編號B相應(yīng)于作用的基本組合豎向力（kN）12000+100*0=12000彎矩(kN? m)900+50*3=1050水平力（kN）1000相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合豎

3、向力（kN）10000+80*0=10000彎矩(kN? m)780水平力（kN）/表2場地地層物理力學(xué)指標(biāo)土層編號土層名稱層底埋深(m)層厚(m)(kN/m3)e(%)|lc(kPa)9()Es(MPa)fk(kPa)Ps (MPa)1雜填土1.51.517.52粉質(zhì)粘土8.06.518.40.78230.520217.51801.53淤泥質(zhì)粘土11.53.517.80.90340.9512152.5800.864黃褐色粉土夾 粉質(zhì)粘土24.012.519.10.63180.303023152003.805淤泥質(zhì)土25.51.517.21.05421.0636.526.82680.80砂卵石

4、層354501.2場地工程地質(zhì)條件該建筑場地位于西南某城市東郊，場地地形平坦，場地標(biāo)高512m(設(shè)為0.000)。場地地層自上至下依次為：雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、砂卵石層(未揭穿)，地層略有起伏，經(jīng)概化后的土層厚度和各層土的物理力學(xué)指標(biāo)見表2。2選擇樁型、樁端持力層、承臺埋深2.1樁型根據(jù)場地地基巖土層情況分析，淺部主要為人工填土 ，不能作為擬建建筑物的天然地基基礎(chǔ)持力層。若將持力層選在在粉質(zhì)粘土層上，考慮地層略有起伏，假設(shè)將埋深定在2.2m。先只考慮豎向荷載作用10000KN,Fkfk 一丫 Gd10000180 -20 2.22=56.9m，若選擇方形

5、淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面尺寸大于了 66m而B柱與A柱、C柱距離均為6m,且荷載較大，承臺邊緣距離會太近。上部建筑的荷載較大，場 地地基軟弱土，且沉降有要求不能大于200mm該場地位于西南某城市東郊，距離城市較近，交通便利，利于樁制作和運(yùn) 輸。底層沒有堅硬層，有利于樁入土，考慮樁基礎(chǔ)方案，根據(jù)上部荷載值與工程地質(zhì)條件，擬采用混凝土預(yù)制樁基礎(chǔ)，圖2.1樁截面尺寸樁截面形式采用正方形，邊長b 400mm。P2.2初選承臺埋深d根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，淺部主要為人工填土為1.5m,考慮到柱傳到承臺底的荷載較大，選擇承臺埋深2.2m，進(jìn)入粉質(zhì)粘土 0.7m。2.3樁長3頤土董-頌厲土2d=800mm; 樁頂伸入

6、承臺長度不小于50mm取60mm; 樁尖的錐尖長度（1.31.5 ） b,取 1.4b=1.4 400=560mm; 設(shè)計承臺埋深為2.2m;圖2.2樁基及土層分布示意圖 樁的計算長度：6500-700+3500+4700=14000mm; 樁身總長度:14000+60+560=14620mm近似取為15mqs2k3確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3.1計算水平承載力由于本題無水平外力，不需計算水平承載力。3.2計算單樁豎向承載力根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)范經(jīng)驗公式Quk = Qsk Qpk =up 二 qsikli qpkAP樁側(cè)土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(KPa)按表8.6取值得：第n層粉質(zhì)粘土層，lL =0.5時

7、，qs1k=7786KPa,取 qs1k=85KPa；第川層淤泥質(zhì)粘土層，|L =0.95 時，=4055KPa,取 qs2k=50KPa；第”層黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土層，e=0.63時，qs3k =6688KPa,取qs3k =80KPa,取qpk=2200KPa。由地基基礎(chǔ)規(guī)范經(jīng)驗公式：Quk = Qsk Qpk = up 二 qsikl i qpkAP2=4 0.4 (85 5.8 50 3.5 80 4.7)2200 0.4 =2022.4kpa則單樁豎向承載力特征值：R=Quk/K =2022.4/2 =1011.2kN靜力觸探法估算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)單橋探頭靜力觸探資料Ps按

8、圖3.1確定樁側(cè)極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值。圖3.1Ps - qsk曲線1f1ltqP圖3.2樁受力簡圖由于除去雜填土外，第H、川層土是粘土，采取圖 3.1中的折線oabc,第W層為粉土, 來確定樁側(cè)極限阻力的標(biāo)準(zhǔn)值則采取圖3.1中的折線oef來確定樁側(cè)極限阻力的標(biāo)準(zhǔn)值：即：粘土Ps ：1000kPa 時，qsk =0.05PsPs 1000kPa 時，qsk = 0.025Ps 25粉土Ps ：5000kPa 時，qsk=0.02Ps樁端的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的計算公式Quk = Qsk Qpk = U 二 Cjsik i，-：i PskAp其中：1Psk( Psk1I-1 Psk2)2u 樁身截面周長

9、，m。2m ， 一一樁端阻力修正系數(shù),li 樁穿過第i層土的厚度。Ap 樁身橫截面積，擴(kuò)底樁為樁底水平投影面積, 杳表3。由于樁端入土深度 H=14,查表3,由線性插值法求得修正系數(shù):-=0.75（H15時）。表3樁端阻力修正系數(shù):-值樁入土深度（m）H1515HE3030R2,所以最終按經(jīng)驗參數(shù)法計算單樁承載力設(shè)計值，即采用 步確定樁數(shù)。Ra = R924.16kN，初4樁數(shù)和平面布置的確定4.1荷載組合何載組合：Fk =10000 80 0 =10000KPa,MK =780kN,VK =0.4.2初步估算樁數(shù)由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數(shù)， 規(guī)范中建議取1.11.2，現(xiàn)在取1.1的

10、系數(shù),即：n _ F 1.1 = 10000 1.1 = 10.9 根 取 n= 12 根，樁距 Sa _ 4 d = 1.6 m。R21011.2承臺邊緣距邊樁中心距離為450m m大于方樁邊長，且樁外緣至承臺邊緣距離不應(yīng)小于150mm此處取為250mm承臺埋深 2.2m，承臺底面尺寸為lc Be =5.7m 4仆確定樁數(shù)：Fk GkRa-11.710000 5.7 4.1 2.2 20924.16取12根。樁位平面布置如圖4.1。tb 丈亠用0令P |Z 400生hn 參口亠a兇口亠450 L L lm LL i砌5700 Z|. . 圖4.1 樁平面布置圖5確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值該

11、樁基屬于非端承樁，并 n3,承臺底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺底面不會于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計算豎向承載力設(shè)計值。目前，考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法。圖5復(fù)合基樁地基規(guī)范采用等代實體法，樁基規(guī)范采用群樁效應(yīng)系數(shù)法。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法計算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計值。57 漢 41_12 疋 0 422計算樁所對應(yīng)承臺底凈面積：A1.78m2;12承臺底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值：fak =180 KPa查表 c -0.18，復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計值R:R=Ra cfakAc =924.16 0.18 180 1.78 =981.832kN6樁頂作用驗算q

12、qd- - o d- - - pod bbici（1）荷載取組合：Fk =10000 80 0 =10000KPa,MK =780kN,VK =0.承臺高度設(shè)為1.2m等厚，荷載作用于承臺底面。C2） 基 樁 平 均 豎 向 力：NkFk Gk10000 5.7 Q 20 2919.02kN12(3)樁頂受力計算作用在承臺底形心處的彎矩 M = 780kN m樁頂受力計算如下:780 2.40.82 6 - 2.42 6=967.77kNFk +Gk為 M k * XmaxNkmax =k =91902驗算Nk =919.02kN : Ra =924.16kN，Nkmax 967.77kN ：

13、 0Ra =1.2 924.16kN = 1108.992kN ,滿足要求。7樁基礎(chǔ)沉降驗算7.1計算沉降量采用長期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于 6d,所以可以采用修正后的分層總和法計算最終沉降量。豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值 F =10000kN= 471.90kPa10000 5.7 4.1 22 205.7 疋 4.1基底自重壓力 m d =17.5 2.2 =38.50kPa基底處的附加應(yīng)力 P。二 P - m d = 471.90 -38.50 =433.4kPa在z=0時：6 j；hi =17.5 1.5 18.4 6.5 17.8 3.5 19.1 4.7

14、 =300.74kpa， % 二 5% 1 =1.4,2% = %.1 = 0.49.將計算資料整理于表 4Z(mm)%2z/7ba ii zi(mm)ai z -Esi(kPap0_ Si = 4漢(Q i Zi Q i _1 Zz_1Ei000.250000010000.490.2479247.9247.928.6307973320000.980.2380476228.126.3440293330001.41.470.2137641.1165.11500019.0679493340001.960.1861744.4103.311.9304613350002.450.1713856.5112

15、.112.9468026760002.940.157094285.59.8746870003.430.1393975.133.13.82282933378003.920.12911006.9831.883.68192746788004.410.11641024.3217.34200015.01990893004.900.10901013.7-10.62-9.199044分層總和法計算樁基中點沉降S (mm)122.1203408表4計算沉降量7.2確定沉降經(jīng)驗系數(shù)等效沉降系數(shù)：b - 1C0 G( nb1) C2 其中：nb _14二 121.4 =3,Sa 1600 d 一 400= 35.

16、0.4內(nèi)插法得到：C0 =0.067, C1 =1.605, C2 =9.068.計算樁基沉降經(jīng)驗系數(shù):nb -13-1C1(nb -1) C20.067 1.605 (3-1) 9.068= 0.230表5. 5.11樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)許耳(一叫W10152036M501. 2g0.650. 500. 10注t為沉降計鼻深度范累內(nèi)用編模蜀的肖盤值*巧按下或計煒：瓦-式中a期第j層上附加卍力條放沿上層卑度的積分怕.町近似按分塊商枳計目：2苦可根期E#內(nèi)捕取值*表6壓縮模量當(dāng)量值計算層號zi (m)Qi W - Wz4A耳0 切2i-cf4zz4 )A /Esi i0000011000247.

17、9107365.497157.69933322000228.198790.116586.00733333000165.171504.814766.98733344000103.344739.232982.61533355000112.148550.513236.7006676600085.537030.052468.677700033.114335.61955.70733338780031.8813807.228920.48186679880017.347509.9543754.977109300-10.62-4599.522-2.299761Z A =439033.47Z AAi / Esi

18、 =30530.0852Es=S Ai/ 工 A/Esi14.38035522屮=0.9 (查樁基規(guī)范5.5.11 )，計算樁基沉降:z a z a iS= ：e.S 二e.p0!0.9 0.230 122.120348 = 25.28mm ： 200mmyEsi滿足規(guī)范要求。8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算8.1兩點吊立樁總長15m,當(dāng)采用兩點吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計。吊立位置在距樁頂、樁端平面a = 0.2071 = 3.105m(l = 15m)。考慮起吊時的震動和沖擊，取動力系數(shù)K=1.5,恒載分項系數(shù)丫 =1.2。圖8.1兩點吊運(yùn)彎矩計算圖考慮到樁堆放時的臺座吸力，取臺座吸力qi = 2.8kN

19、/m 2。則每延米樁的自重:q1 =2.8kN /m2，q=(1.5 0.4 0.4 25 1.2 0.4 2.8)kN / m =8.32kN / m.2 2起吊時樁身最大正負(fù)彎矩M1=0.0214ql =0.0214 8.32 15 =40.0608kN m。8.2單點起吊樁在用兩點平吊至預(yù)定樁位時，需要采用 單點吊立就位。a =0.2931 =0.293 15 = 4.395m=0.5ql2 =8.32 4.39522=80.35kN m圖8.2單點吊運(yùn)計算圖樁身長采用混凝土強(qiáng)度 C30, fc = 14.3N / mm2, ft = 1.43N / mm2， 40mm。受力筋為 II

20、級鋼筋 HRB335(fy = fy300N/mm2)， 2箍筋為 HPB300級(fy = fy =270N/mm )，所以:樁身截面有效高度 h。= 0.4 - 0.04 = 0.36mM80.35I06環(huán) 一 fcbho14.3 400 3602-0.10841 1 ,s (1.1_2：s)(1.1 -2 0.1084)=0.94252 2樁身受拉主筋Msfyhc80.35 1060.9425 300 3602二 789.4mm，3D22民斷=0.6% 江 400 x 400 = 960mm，選3：22,實際A =1139.8mm2，滿足要求。2$22322圖8.2.3樁身截面配筋圖其他

21、構(gòu)造要求配筋見施工圖。8.3樁身強(qiáng)度驗算(-cfcA fyAJT.O (0.85 14.3 400 360 300 1139.8) =2092.3kN Ra=924.16kN 滿足要求。上段樁吊點位置：距樁端a = 0.293! = 0.2935 = 4.395m處；下段樁吊點位置：距樁尖 a = 0.293! = 0.293 15 = 4.395m處。箍筋采用8200在樁頂和樁尖應(yīng)適當(dāng)加密，樁尖長 1.4b =1.4 400 = 560mm，取0.6m，樁頂設(shè)置三層 =850鋼筋網(wǎng)，層距50mm，具體見樁身結(jié)構(gòu)施工圖。9承臺設(shè)計50mm則承臺有效承臺預(yù)設(shè)高1.2m，樁頂伸入承臺60mm鋼筋的

22、保護(hù)層取按有墊層取為高度：h =1200-60 = 1140mm。承臺混凝土強(qiáng)度等級采用C3O9.1柱對承臺的沖切(沖切錐內(nèi)無樁體)、Qi = 0,沖切力：Fl 二 F Qi =12000kN2ax =200mm，承臺厚度H=1.2m,計算截面處的有效高度：h0 =1200 -60 =1140mm。沖跨比aoxh2001140= 0.18,ox= 0.25沖垮比aoyh。10001140二 0.88,= 0.88沖切系數(shù)0.84ox 0.20.840.25 0.2-1.867，沖切系數(shù)oy0.84oy 0.20.840.88 0.2-0.782 ：ox(bcaoy)-oy(hcaOx)pfth

23、0PT圖9.1 柱沖切示意圖-2 1.867 (0.8 1.0) 0.78 (0.8 0.2) 1.0 1430 1.14 = 13500.01kNF12000kN滿足要求。9.2角樁對承臺的沖切從角柱內(nèi)邊緣至承臺邊緣距離為：G =C2 = 650mm ,角樁沖垮比：“答需心8由圖 9.2 , a1x =a1y =1000mm ,圖9.2角樁沖切示意圖角樁的沖切系數(shù)：“ F =0.560.560.52y 1x 0.2 0.88 0.22 號）歲fth0=0.52 （価晉）0.53（065 ）1430 114=1968.5kNNjmax -1955.2kN9.3斜截面抗剪驗算Tt截面有效高度h0

24、 = 1.14m，計算寬度b0 =4.1m。混凝土的抗壓強(qiáng)度fc =14.3Mpa =14300kPa。各樁豎向力設(shè)計值:一|口 口tL口 肉口 _ 口 口NNN9F Mxi n x2圖9.3承臺受剪切計算示意120001050 2.4120.82 6 2.42 6= 934.4kNN2 *6 =“10 =nMxi12000121050 0.80.82 6 2.42 6= 978.1kN滿足要求。N3 = N7 = N11 v nMxi120001050 0.8120.82 6 2.42 6= 1021.9kNN4 = N8 = N12120001050 2.40.82 6 - 2.42 6= 1065.6kN*1 y剪跨比1y1000H40= 0.88,1.75y 1.0故對y方向斜截面:0.931 , h = 1140mm =-矗=0.91530.88 1.0V =N1 N2 N3 N4