基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)用

1、3.1 樁型選擇和持力層確定表1-1各地層的厚度和主要力學(xué)參數(shù)序號(hào)土名厚度承載力特征值fk(kpa)預(yù)制樁qsik(kpa)人工挎孔樁qsik(kpa)預(yù)制樁qpk(kpa)人工挎孔樁qpk(kpa)重度()壓縮模量1填土4.6702020192粉質(zhì)粘土0.5150565640080020853粉質(zhì)粘土2.82236767900180020934細(xì)砂1.0270585818003200271395粘土0.92856767900180020936細(xì)砂4.0220585811001200201397圓粒8.63201101102400350027180選擇7號(hào)圓礫為持力層，為消除負(fù)摩阻力影響承臺(tái)制

2、于3號(hào)粉質(zhì)粘土上，樁徑為500樁，預(yù)制樁進(jìn)入持力層深度為5d=2.5m，樁長(zhǎng)11.2m。3.2 驗(yàn)算單樁承載力確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kn）單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kn） 樁的橫斷面周長(zhǎng)（m）樁的橫斷面底面積（）樁周各層土的厚度（m）樁周第i層土的單位極限摩 阻力標(biāo)準(zhǔn)值（） 樁底土的單位極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（）3.3 確定樁數(shù)及樁布置確定單樁豎向極限承載力設(shè)計(jì)值r,并確定樁數(shù)n及其布置。假設(shè)先不考慮群樁效應(yīng),估算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值r為：r單樁豎向極限承載力設(shè)計(jì)值，kn單樁總極限側(cè)阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kn單樁總極限端阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kn樁側(cè)阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)樁端阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)查表得

3、：=1.65由上部荷載設(shè)計(jì)值： 由此可知：設(shè)計(jì)7a：按軸力p和r估算樁數(shù)n1為：由于n13，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和承臺(tái)的效應(yīng)確定r。姑且先取樁數(shù)n=4根，樁的布置按矩形排列，樁距，取邊樁中心至承臺(tái)邊緣距離為1d=0.5m，布置如圖1-1，則承臺(tái)底面尺寸為：2.5m×2.5m。下面按樁數(shù)n1=4，求單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值r：其中：側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)端阻群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)土阻力阻群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)內(nèi)區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)外區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)土阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)樁基中相應(yīng)于每一根樁的承臺(tái)底地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值（kn），承臺(tái)底1/2承臺(tái)寬度的深度范圍內(nèi)（），地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值，可按地基規(guī)范中相應(yīng)的

4、地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值乘以2取值，（）；承臺(tái)底地基土凈面積（）。承臺(tái)內(nèi)區(qū)的凈面積承臺(tái)外區(qū)的凈面積承載力特征值，查表得： 下面驗(yàn)算取是否合適承臺(tái)重：故取4根樁可以，確定承臺(tái)底面尺寸及樁的排列如圖1-1 圖1-1 7a樁的布置及承臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)7b：按軸力p和r估算樁數(shù)n2為：由于n13，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和承臺(tái)的效應(yīng)確定r。姑且先取樁數(shù)n=6根，樁的布置按矩形排列，樁距，取邊樁中心至承臺(tái)邊緣距離為1d=0.5m，布置如圖1-2，則承臺(tái)底面尺寸為：2.5m×4.0m。下面按樁數(shù)n1=6，求單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值r：其中：查表得： 下面驗(yàn)算取是否合適承臺(tái)重：故取6根樁可以，確定承臺(tái)底面尺寸及樁的排列如圖

5、1-2圖1-2 7b樁的布置及承臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)7c：按軸力p和r估算樁數(shù)n3為：由于n33，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和承臺(tái)的效應(yīng)確定r。姑且先取樁數(shù)n=4根，樁的布置按矩形排列，樁距，取邊樁中心至承臺(tái)邊緣距離為1d=0.5m，布置如圖1-1，則承臺(tái)底面尺寸為：2.5m×2.5m。下面按樁數(shù)n1=4，求單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值r：其中：查表得： 下面驗(yàn)算取是否合適承臺(tái)重：故取4根樁可以，確定承臺(tái)底面尺寸及樁的排列如圖1-3圖1-3 7c樁的布置及承臺(tái)尺寸3.4 樁基中各單樁受力驗(yàn)算對(duì)于7a:單樁所受的平均豎向作用力為：樁基中單樁最大受力為：作用于承臺(tái)底面的外力對(duì)通過(guò)群樁形心的y軸的力矩設(shè)計(jì)值第樁至y軸的

6、距離，m樁基中單樁最小力為：以上二項(xiàng)都滿(mǎn)足要求由于水平力。則與豎向的合力與鉛錘線(xiàn)夾角 ，故可以不驗(yàn)算單樁豎向承載力。對(duì)于7b:單樁所受的平均豎向作用力為：樁基中單樁最大受力為：作用于承臺(tái)底面的外力對(duì)通過(guò)群樁形心的y軸的力矩設(shè)計(jì)值第樁至y軸的距離，m樁基中單樁最小力為：以上二項(xiàng)都滿(mǎn)足要求由于水平力。則與豎向的合力與鉛錘線(xiàn)夾角 =0.0875，故可以不驗(yàn)算單樁豎向承載力。對(duì)于7c:單樁所受的平均豎向作用力為：樁基中單樁最大受力為：作用于承臺(tái)底面的外力對(duì)通過(guò)群樁形心的y軸的力矩設(shè)計(jì)值第樁至y軸的距離，m樁基中單樁最小力為：以上二項(xiàng)都滿(mǎn)足要求由于水平力。則與豎向的合力與鉛錘線(xiàn)夾角 ，故可以不驗(yàn)算單樁豎

7、向承載力。3.5 承臺(tái)的抗沖切驗(yàn)算對(duì)于7a：取承臺(tái)1.7m，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度100mm，構(gòu)造見(jiàn)圖14，選用混凝土為其。取柱的截面尺寸為：420mm×600mm（1）柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算根據(jù)公式： ；式中：建筑樁基重要性系數(shù)，取=1.1；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；承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（）；沖切破壞錐體有效高度中線(xiàn)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=0.20；當(dāng)時(shí)，取=。f作用于柱（墻

8、）底的豎向荷載設(shè)計(jì)值；沖剪破壞椎體范圍內(nèi)各基樁的凈反力(不計(jì)承臺(tái)和承臺(tái)上自重)設(shè)計(jì)值之和。對(duì)于圓樁：計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方樁，取換算柱或者柱截面邊寬=0.8d?？汕蟮脹_垮比與沖剪系數(shù)柱的截面尺寸為：600mm×420mm 滿(mǎn)足要求7a是四樁承臺(tái)需進(jìn)行角樁沖切驗(yàn)算對(duì)于7b：取承臺(tái)1.7m，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度100mm，構(gòu)造見(jiàn)圖14，選用混凝土為其。（1）柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算根據(jù)公式： ；滿(mǎn)足要求7b非四樁承臺(tái)，無(wú)需進(jìn)行角樁沖切驗(yàn)算，所以承臺(tái)不發(fā)生沖切破壞。對(duì)于7c：取承臺(tái)1.7m，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度100mm，構(gòu)造見(jiàn)圖，選用混凝土為其。（1）柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算根據(jù)公式： ；滿(mǎn)足要求7

9、c是四樁承臺(tái)，需進(jìn)行角樁沖切驗(yàn)算。（2）角樁沖切驗(yàn)算對(duì)于7a和7c分析：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)。對(duì)7a：對(duì)7c： ，= 所以：對(duì)7a和7c均滿(mǎn)足要求所以承臺(tái)7a和7c均不發(fā)生沖切破壞。3.6 承臺(tái)剪切驗(yàn)算對(duì)7a和7c分析： 對(duì)于柱下正方形獨(dú)立承臺(tái)，只需要對(duì)柱的一個(gè)

10、軸進(jìn)行驗(yàn)算承臺(tái)的斜截面抗剪承載力即可。樁基規(guī)范規(guī)定，剪切破裂面為通過(guò)柱邊和樁邊連接線(xiàn)形成的斜截面，抗剪驗(yàn)算應(yīng)滿(mǎn)足： 式中：垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計(jì)算截面一側(cè)的樁頂凈反力設(shè)計(jì)值總和（）；垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計(jì)算截面一側(cè)的樁頂凈反力設(shè)計(jì)值總和（）；垂直于x方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計(jì)值（）垂直于y方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計(jì)值（）=，=，剪切系數(shù)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；計(jì)算截面剪跨比，=，。當(dāng)時(shí)，取=0.3，當(dāng)，取=3；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（）；承臺(tái)計(jì)算截面的有效高度（）；，承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算高度（）。對(duì) 于-截面抗剪驗(yàn)算： =1.0對(duì)7a：對(duì)7c：對(duì)7a:對(duì)7c

11、：于-截面抗剪驗(yàn)算 =1.0對(duì)7a：對(duì)7c：對(duì)7a和7c：所以7a和7c均滿(mǎn)足要求對(duì)7b分析：對(duì) 于-截面抗剪驗(yàn)算： =1.0于-截面抗剪驗(yàn)算-截面左側(cè)共3根單樁其反總力為：=取=0.3 =1.0 7c滿(mǎn)足要求3.7 承臺(tái)的配筋計(jì)算混凝土采用，鋼筋用ii級(jí)鋼筋對(duì)7a分析：承臺(tái)i-i截面處最大彎矩每米寬度范圍的配筋，選整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根承臺(tái)-截面處最大距每米寬度范圍的配筋，選整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根。所以整個(gè)承臺(tái)7a雙向布置，即（雙向布置）詳細(xì)見(jiàn)圖紙對(duì)7b分析：承臺(tái)i-i截面處最大彎矩每米寬度范圍的配筋，選整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取24根承臺(tái)-截面處最大距每米寬度范圍

12、的配筋，選整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根所以整個(gè)承臺(tái)7b橫向布置2418，縱向布置2014.詳細(xì)見(jiàn)圖紙對(duì)7c分析：承臺(tái)i-i截面處最大彎矩每米寬度范圍的配筋，選整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根承臺(tái)-截面處最大距每米寬度范圍的配筋，選整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取15根所以整個(gè)承臺(tái)7c橫向布置2014，縱向布置1518，詳細(xì)見(jiàn)圖紙7a和7c樁基7b樁基圖1-4 樁基的平面及剖面圖教育a3.8 樁基的配筋計(jì)算混凝土采用，鋼筋用軸向壓力承載力設(shè)計(jì)值；0.9可靠度調(diào)整系數(shù)鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)理統(tǒng)計(jì)可得下列經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)時(shí)：=1.177當(dāng)時(shí)：混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)比較大

13、的構(gòu)件，考慮到荷載初始偏心和長(zhǎng)期荷載作用下對(duì)構(gòu)件的不利影響較大，的取值比按經(jīng)驗(yàn)公式所得到的值還要降低一些，以保證安全。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)比比小于20發(fā)構(gòu)件，考慮到過(guò)去使用經(jīng)驗(yàn)，的值略微抬高一些?！耙?guī)范”采用的值見(jiàn)表6-1混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值a構(gòu)件截面面積縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；全部縱向鋼筋的截面面積當(dāng)縱向鋼筋配筋大于%時(shí)，式中a應(yīng)改用 查表得=0.6對(duì)7a：（1）求縱筋：已知矩形混凝土上截面面積：a=200000=2133（2）計(jì)算配筋：=1.07%>0.8%故選用8根二級(jí)鋼筋 配筋圖如下。圖15樁基7a的配筋圖對(duì)7b：（1）求縱筋：已知矩形混凝土上截面面積：a=200000=1546（2

14、）計(jì)算配筋：=0.77%>0.6%故選用8根16鋼筋 配筋圖如下。 圖16樁基7b和7c的配筋圖對(duì)7c：（1）求縱筋：已知矩形混凝土上截面面積：a=200000=1719（2）計(jì)算配筋：=0.86%>0.8%故選用8根16鋼筋 配筋圖如圖16。 3.8樁基設(shè)計(jì)說(shuō)明（1）通過(guò)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)，并按要求選擇預(yù)置混凝土圓樁，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。（2）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。（3）場(chǎng)地地下

15、水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕；淺部孔隙潛水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕、承壓水對(duì)其無(wú)腐蝕。（4）擬建建筑物的基礎(chǔ)所采用的預(yù)制樁樁直徑選用500，設(shè)計(jì)區(qū)采用一柱四樁型式和一柱六樁式。（7）為確保建筑物的正常施工和安全使用，建議從建筑物基礎(chǔ)施工至竣工使用后的一定時(shí)間內(nèi)，設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)工作。參考文獻(xiàn) 巖土工程勘察規(guī)范（gb50021-94），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994年: 建筑樁基技術(shù)規(guī)范·（jgj94-94），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994年： 盧廷浩. 土力學(xué).河海大學(xué)出版社，2002： 華南理工大學(xué)，東南大學(xué)，浙江大學(xué)，湖南大學(xué)主編·地基及基礎(chǔ)·中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998年： 段新勝.顧湘編著·樁基工程·中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1998年； 袁聚云·李鏡培，陳光敬編著&