土木工程樁基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)目 錄前言1、 建筑設(shè)計(jì)資料（1）、設(shè)計(jì)原始資料（2）、建筑基地平面圖2、 選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深 （1）、選擇樁型 （2）、選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深3 、確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（1） 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值4、確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸 （1） c柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定 （2） 計(jì)算樁頂荷載5、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）、確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值 （3）、九樁承臺(tái)承載力計(jì)算（c承臺(tái)） （4） 樁頂作用驗(yàn)算，樁承臺(tái)驗(yàn)算（c承臺(tái)）6、 承臺(tái)設(shè)計(jì) （1）、柱對(duì)承臺(tái)的沖切 （2）、角樁對(duì)承臺(tái)的沖切 （3）、斜截面抗剪驗(yàn)算 （4）、受彎計(jì)算7 樁基礎(chǔ)沉降

2、驗(yàn)算 8. 結(jié)論與建議結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)1、 建筑設(shè)計(jì)資料 （1）、設(shè)計(jì)原始資料擬建三明大酒店工程位于三明市東興五路以南，其東臨電子商城，西側(cè)為居民住宅，房地產(chǎn)公司。南側(cè)為兒童服裝設(shè)計(jì)公司。擬建建筑物為一框架結(jié)構(gòu)，地面以上9層，地下2層，總建筑面積27000m2?；娱L(zhǎng)約60m，寬約40m，基坑開(kāi)挖深度6m。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)酒店的某根柱進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，作用于該柱（600mm×400mm）柱底面（基礎(chǔ)頂面）處的荷載基本組合設(shè)計(jì)值有兩類：最大軸力組合：軸向力f=6200 kn，柱底彎矩為m= 510 kn·m ，水平荷載v =285 kn；樁身采用c30的混凝土澆筑。最大彎矩組合：

3、軸向力f=4715 kn，柱底彎矩為m= 670 kn·m ，水平荷載v =385 kn；（m、h作用于柱的長(zhǎng)邊方向且均為從左指向右）?；又苓厽o(wú)復(fù)雜管線，有利于基坑施工。根據(jù)鉆探揭露，擬建場(chǎng)區(qū)地貌單元為階地，地形較平坦，場(chǎng)地四周均無(wú)特殊情況分布。在基坑支護(hù)影響范圍內(nèi)，自上而下有下列土層： -1層填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎磚、建筑垃圾組成，硬質(zhì)含量30-60%,填齡大于5年。 層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑硬塑，含少量鐵錳結(jié)核，稍有光澤，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。 層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑，局部軟塑，稍有光澤，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。 層細(xì)砂：褐黃，黃色，細(xì)砂為主，

4、含少量粘性土，分選性較好，成分多為石英質(zhì)，含云母，很濕飽和，稍密狀態(tài)。 砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（52（3）c）：淺肉紅色，原巖結(jié)構(gòu)基本保留，巖芯呈砂土狀，巖芯手可掰碎，遇水易散、易軟化，干鉆困難，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為級(jí)。該層全場(chǎng)地分布，層厚5.00-16.50m測(cè)得孔內(nèi)初見(jiàn)水位埋深2.006.50m，穩(wěn)定水位埋深2.206.20m。地下水位埋深按3米計(jì)算，場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性影響。場(chǎng)地土體情況一覽序號(hào)類別（名稱）厚度h(m)重度(kn/m3)土粒重度s(kn/m3)含水率(%)液限l塑限p滲透系數(shù)k(m3/d)內(nèi)摩擦角k(°)黏聚力ck(kpa)壓縮模量es(mpa)承載力標(biāo)準(zhǔn)值fa

5、k(kpa)1填土1.518.528.520.727.917.70.005810-2粉質(zhì)粘土6.519.02921.328.318.20.0820185.501253粉質(zhì)粘土319.929.525.028.718.10.0725309.831704細(xì)砂520.530.520.8-1.327015.902205砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖1221.0-332835.0270 (2)、建筑基地平面圖2、 選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深 （1）、選擇樁型 因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆颍缀奢d大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。又因?yàn)楣嘧毒哂谐休d力能力高，施工方便，工期短，造價(jià)低，施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)地面隆起或側(cè)移，對(duì)周邊建筑

6、物危害小，使用范圍大，適用于各種地質(zhì)條件。所以，根據(jù)施工場(chǎng)地屬于市區(qū)，地基條件以及場(chǎng)地周?chē)h(huán)境條件，應(yīng)該選擇灌注樁基礎(chǔ)。 （2）、選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深因?yàn)榛娱_(kāi)挖深度為6米；依據(jù)地基土的分布，第層灰色的填土，厚度為1.5米，第層是黃褐色粉質(zhì)粘土，厚度為6.5米，既不用考慮；第層是黃褐色粉質(zhì)粘土，厚度為3米，承載力低，土層太薄，不宜做持力層；第層是黃褐色、黃色細(xì)砂土，厚度為5米，很濕飽和，稍密狀態(tài)，土層比較薄，樁承載力不夠，所以不宜做持力層；第層淺肉紅色砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（52（3）c），厚度為12米，樁端承載力也比較高；所以，綜上各方面的情況應(yīng)該選擇第層為持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1

7、.0m（>2d），工程樁入土深度為h。故：選擇承臺(tái)埋深為2.0m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為11-2=9.0m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層<10時(shí),樁邊長(zhǎng)取300400,故取d=350m，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長(zhǎng)4.5m，下段長(zhǎng)4.5m（不包括樁尖長(zhǎng)度在內(nèi)），實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)長(zhǎng)0.5m，這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺(tái)一定長(zhǎng)度而留有的余地。3 、確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（1） 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算：?jiǎn)螛稑O限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kn）單樁極限端

8、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（） 經(jīng)查建筑樁基技術(shù)規(guī)范得：層序經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法序數(shù) 土狀粉質(zhì)粘土60細(xì)砂35砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖2007500 按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值： 估算的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值（）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) 所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，即采用，初步確定樁數(shù)。4、確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸 下面以c的荷載計(jì)算。柱底荷載設(shè)計(jì)值

9、如下： 最大軸力組合： 最大軸力6200kn， 彎矩510 knm， 剪力285kn 最大彎矩組合： 軸力 4715 kn， 最大彎矩670knm， 剪力385kn(1) c柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定最大軸力組合的荷載：f=6200kn，m=510knm，q=285kn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， 現(xiàn)在取1.2的系數(shù)， 即： 取n9根，正方形布樁 ，查書(shū)161頁(yè)表4-9有：樁距 ,可取s=1.4m承臺(tái)底面尺寸為3.5m×3.5m;假設(shè)承臺(tái)高為1.3m，樁頂伸入承臺(tái)60mm，鋼筋保護(hù)層取80mm，則承臺(tái)有效高度為h0=1.3-0.08=1.22m如下圖所示

10、： 裝的布置圖 樁基平面圖(2) 計(jì)算樁頂荷載取承臺(tái)及其上土的平均為重度為樁頂平均豎向力：5、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 兩端樁長(zhǎng)各4.5m,采用單點(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0.293l(l=4.5m)處，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩，其中k=1.3; 。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c30, 級(jí)鋼筋，所以：取樁身保護(hù)層的厚度50mm，則樁身截面有效直徑樁身受拉主筋所以按最小配筋率計(jì)算 又由，二級(jí)建筑樁基，根據(jù)樁徑大小配置48根1012的樁頂與承臺(tái)連接鋼筋，錨入承臺(tái)至少30倍主筋直徑且伸入樁身長(zhǎng)度不小于5d，對(duì)于沿管灌注樁

11、，配筋長(zhǎng)度不小于承臺(tái)軟弱土層層底深度；所以，配筋率為>。所以，最終其他構(gòu)造要求配筋見(jiàn)施工圖。樁身強(qiáng)度： 故滿足要求如下圖所示： 裝的截面圖 樁的剖面圖（2）、確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值 該樁基屬于非端承樁，并n>3,承臺(tái)底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺(tái)底面不會(huì)于土脫離 ，所以宜考慮樁群、土、承臺(tái)的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計(jì)算豎向承載力設(shè)計(jì)值。 目前，考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法。地基規(guī)范采用等代實(shí)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(jì)算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值（3）、九樁承臺(tái)承載力計(jì)算（c承臺(tái)） 承臺(tái)凈面積：。 承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值： 分項(xiàng)系數(shù) 因

12、為樁分布不規(guī)則，所以要對(duì)樁的距徑比進(jìn)行修正，修正如下： 群樁效應(yīng)系數(shù)查表得： 承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù): 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， 承臺(tái)外區(qū)凈面積 承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積m2 查表得： 那么，c復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值r:那么，c復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值r: 取r

13、 =760.142kn （4） 樁頂作用驗(yàn)算，樁承臺(tái)驗(yàn)算（c承臺(tái)）荷載取c柱的組合：f=6200 kn ，m= 510knm，q=285 kn承臺(tái)高度設(shè)為1.3m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面，樁頂伸入承臺(tái)60mm，鋼筋保護(hù)層取80mm，則承臺(tái)有效高度為h0=1.3-0.08=1.22m，承臺(tái)的平均埋深；但因?yàn)榛娱_(kāi)挖深度為6米，地下水位埋深按3米計(jì)算， 所以承臺(tái)埋置于地下水位以下。本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)=1.0. 則 作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有f、g,但是g的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2. 作用在承臺(tái)底形心處的彎矩 樁頂受力計(jì)算如下： 符合要求 滿足要求 作用于承臺(tái)底面的外力對(duì)通過(guò)群樁形

14、心的軸的力矩設(shè)計(jì)值第樁至軸的距離。 荷載取組合：f=4715 kn ，m= 670knm，q=385 kn 樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求6、 承臺(tái)設(shè)計(jì) 承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用c20,承臺(tái)是正方形，雙向配筋相同。 樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（c柱） 由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： （1）、柱對(duì)承臺(tái)的沖切 承臺(tái)厚度h=1.3m,計(jì)算截面處的有效高度，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm. 當(dāng)，滿足0.21.0 故取 故取即：沖垮比 沖切系數(shù) 截面高度影響系數(shù)：當(dāng) h800mm 時(shí)，取 h1.0；當(dāng) h2000mm 時(shí)，取 h0.9，其間按線性內(nèi)插法取用； 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)： 混凝土的抗拉

15、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： 沖切力設(shè)計(jì)值： 滿足要求 （2）、角樁對(duì)承臺(tái)的沖切 由圖9.1.1， 角樁沖垮比 角樁的沖切系數(shù) 角樁的沖切系數(shù)； 角樁沖跨比，其值滿足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)邊階處位于該線以內(nèi)時(shí)，取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線。 （3）、斜截面抗剪驗(yàn)算 截面有效高度，截面的計(jì)算寬度，混凝土的抗壓強(qiáng)度，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值：截面高度影響系數(shù)：對(duì)斜截面 對(duì)于柱下正方形獨(dú)立承臺(tái)，只需要對(duì)柱的一個(gè)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

16、，剪切破裂面為通過(guò)柱邊和樁邊連接線形成的斜截面，抗剪驗(yàn)算應(yīng)滿足： 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（）-延軸方向一邊的樁數(shù)=，=， 剪跨比 當(dāng)時(shí)，取0.3；當(dāng)時(shí)，取0.922 所以： 剪切系數(shù) 對(duì)斜截面: 剪跨比 剪切系數(shù) （4）、受彎計(jì)算： 承臺(tái)i-i截面處最大彎矩 級(jí)鋼筋,. 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 構(gòu)件截面面積； 全部縱向鋼筋的截面面積； 縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 因?yàn)椋?

17、所以： 承臺(tái)截面處最大彎矩 級(jí)鋼筋, 混凝土的抗拉強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值：. 因?yàn)椋?所以，選用 （雙向布置）如下圖所示： x截面樁基剖面圖 y截面樁基剖面圖7 樁基礎(chǔ)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，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。樁基的最終沉降量表達(dá)式為： =式中：樁基的最終沉降量（）；按分層總和法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（）；按分層總和法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)無(wú)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可參考：非軟土地區(qū)和軟土地區(qū)樁端有良好持力層時(shí)，=1；軟土地區(qū)，且樁端無(wú)良好持力層時(shí)，當(dāng)25，=1.7；當(dāng)25，=；樁長(zhǎng)（）；樁基等效系數(shù)樁基等效系數(shù)。定義為：群樁基礎(chǔ)按明德林解計(jì)算沉降量與按布

18、氏解計(jì)算沉降量之比，可按下式簡(jiǎn)化計(jì)算：，式中：，反映群樁不同距徑比，長(zhǎng)徑比，及承臺(tái)的長(zhǎng)寬比等因素的系數(shù)，可查基礎(chǔ)工程的附錄表。，分別為矩形承臺(tái)的長(zhǎng)、寬及樁數(shù)。矩形布樁時(shí)的短邊布樁數(shù)，當(dāng)布樁不規(guī)則時(shí)可按，近似，當(dāng)計(jì)算值小于1時(shí)，取=1 角點(diǎn)法計(jì)算點(diǎn)對(duì)應(yīng)的矩形荷載分塊數(shù)角點(diǎn)法計(jì)算點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第j塊矩形底面長(zhǎng)期效應(yīng)組合的附加力，kn樁基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)等效作用底面以下第i層土的壓縮模量（）；采用地基土自重壓力至自重壓力加附加應(yīng)力作用時(shí)的壓縮模量樁端平面第j塊何 在計(jì)算點(diǎn)至第層土，第層土底面的距離（m）樁端平面第j塊荷載計(jì)算點(diǎn)至第i層土，第層土底面深度范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)，可按規(guī)范附錄g采用矩形基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降 =式中：，根據(jù)矩形長(zhǎng)寬比及深度比，查附錄g地基沉降計(jì)算深度，按應(yīng)力比法確定，且處的附加應(yīng)力與土的自重應(yīng)力應(yīng)該符合下式要求：計(jì)算各層土的自重應(yīng)力：第層土底的自重應(yīng)力，第層土的重度，在地下水位以下用浮重度第層土的厚度，m由于： 查表得：用內(nèi)插法算得=0.061 =1.603 =11.505 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 基底自重應(yīng)力： 基底處應(yīng)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)算如下：一下不是