基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)(灌注樁)

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)計(jì)題目本次課程設(shè)計(jì)的題目：灌注樁粧基設(shè)計(jì)。、設(shè)計(jì)荷載柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值和柱底荷載效應(yīng)基本組合值分別如表4.1、表4.2所示。表4.1題號(hào)FK(kN?m)M<kN ?m)VK(kN ?m)軸軸©軸©軸©軸©軸©軸©軸©軸112561765156417216919712313011221350190016401853922031261351143165020501810191197208132141120418752160208020520421313914913452040228024602

2、42223221145158148623102690297027523123816516215372568322531702932482471741791658267035503410299264256183190170929203860372030428528119220219110313039703950323302316211223230表4.2題號(hào)Fg)MK(kN)Vc(kN)©軸©軸©軸©軸©軸©軸©軸©軸©軸1158026301910198205241150140138218402800220

3、0205210243154145140321303080249021021122316415515042320331027802152142381811661745265035603120253228244193175186629103790343028625126620418819673230418037503032842742121972088336044204010332315269225224216936804690423037132630123323022810397050704520393354325242236238題號(hào)：5號(hào)(2)柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下。AW荷載：Fk =2

4、040kN ; Mk =242kN - m Vk= 145kN。Btt荷載：Fk =2280kN ; Mk =223kN - m Vk= 158kN。Ctt荷載：Fk =2460kN ; Mk =221kN- m Vk =148kN。（3）柱底荷載效應(yīng)基本組合值如下。A 軸荷載：F= 2650kN; M= 253kN m V = 193kN。B 軸荷載：F= 3560kN; M= 228kN - m V = 175kN。C軸荷載：F= 3120kN; M= 244kN - m V=186kN。設(shè)計(jì)A軸柱下樁基，B、C軸柱下僅設(shè)計(jì)承臺(tái)尺寸和估算樁數(shù)。三、地層條件及其參數(shù)地層條件及其參數(shù)詳見樁基礎(chǔ)

5、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。四、預(yù)制樁基設(shè)計(jì)建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案采用混凝土灌注樁，具體設(shè)計(jì)方案如下：室外地坪標(biāo)高為-0 . 45m,自然地面標(biāo)高同室外地坪標(biāo)高。查表，該建筑樁基屬丙級(jí)建筑樁基，擬采用截面為400m的沉管灌注樁，以號(hào)土層粉沙土為持力層，樁尖伸人持力層0.6m （對(duì)于沙土不小于1.5 d=600mn），設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15.0m，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)高0. 7m,承臺(tái)底面埋置深度-1.60m，樁頂伸人承 臺(tái) 50mm（一）、單樁承載力計(jì)算根據(jù)以上設(shè)計(jì)，樁頂標(biāo)高為 -1.6m，樁底標(biāo)高為-16.6m，樁長(zhǎng)為15.0m。1. 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：Qul - Qsk Qpk =

6、up 二.qsikh Apq pk由于Qsk =3.14 400 （0.35 22 3.3 28 6.6 45 4.2 60 0.6 75）12Qpk =X3.14X0.42 X2400 = 301kN4Quk =301+1022=1173kN2. 基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算承臺(tái)底部地基土為較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮承臺(tái)土效應(yīng)，即取n c=0,則有：R =只人=血=11 =586.5kN根據(jù)上部荷載初步估計(jì)樁數(shù)為門耳緲乜74Ra 586.5則設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。承臺(tái)-2平面圖廣1f1-11 、! /K 2A ,（二）、樁基的驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94 2008），當(dāng)按單樁承

7、載力特征值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，荷載應(yīng)取其效應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場(chǎng)地內(nèi)無(wú)可液化砂土、粉土問題，因此可不進(jìn)行地震效應(yīng)的豎向承載力驗(yàn)算。下面進(jìn)行樁基豎向承載力的驗(yàn)算。根據(jù)樁數(shù)設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，邊長(zhǎng)為 2.2m*2.2m，方形布樁，樁中心距取 1.4m，樁心距承臺(tái)邊緣均為 400mm 見圖（1）承臺(tái)及其上填土的總重為：Gk =2.2 22 1.6 20=154.88kN計(jì)算時(shí)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則=548.72<R(=586.5kN)NkN kmax=Nk罟E72(145 0.72?)0.7 二 548.72 122 二 670.72kN4 0.7N kmin=548.7

8、2、y(145 0.7242) 0.7 =548.72-122 =426.72kN4 0.72斤 Gk 2040 154.88Nk minNk min=497.16kN > 0因此= 737.8kN < 1.2R(= 1.2 X661.5 = 793.8kN)滿足設(shè)計(jì)要求，故初步設(shè)計(jì)是合理的。（三）、承臺(tái)設(shè)計(jì)根據(jù)以上樁基設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，承臺(tái)尺寸為2.2mx 2.2m，預(yù)估承臺(tái)厚0.7m （見圖2），/mm2 ；承臺(tái)鋼筋選用 HPB335級(jí) Fy=300N/mm2土：亦I CK .1承臺(tái)混凝土選用C25,承臺(tái)鋼筋選用HRB400級(jí)鋼筋，F(xiàn)t =1.27N / mm2, F。= 11.

9、9N1.承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算荷載采用荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值，則基樁凈反力設(shè)計(jì)值為N maxy=竺+（253 ：930；7）OJ62.38*80計(jì)椒N minM y yi = 2650 77（253 193 0.7） 0.7 二 662.5 -138.6仁 523.89kN4 0.722650 = 662.5kNFN =n 42.承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算為防止承臺(tái)產(chǎn)生沖切破壞，承臺(tái)應(yīng)具有一定的厚度，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)厚0.7m，承臺(tái)底保護(hù)層厚50mm則ho = 7000-60 = 640mm分別對(duì)柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計(jì)算，以驗(yàn)算承臺(tái)厚度的合理性。由于基樁為圓形樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方樁，則換

10、算方樁截面寬度為bp = 0.8d = 0.8 400 = 320mm(1)柱對(duì)承臺(tái)沖切。承臺(tái)受樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式：Fj 2 I® bc a°y '(he 玄。*)% ft h由于 Fl = F - Ni = 2560 0 = 2560kN，則沖跨比為a°x _ 0.34h。0.7= 0.531（在 0.251.0 之間）沖切系數(shù)為0.840x 0.20.840.5310.2= 1.149F = 2650 < 2 匕 0x(be a0y)' 0y(he a0x)thp fth0=2 1.44 0.4 1.040.70.4 0.34 !

11、1 1430 0.89=2764kN故厚度為0.95m的承臺(tái)能夠滿足柱對(duì)承臺(tái)的沖切要求。(2)角樁沖切驗(yàn)算。承臺(tái)受角樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式：N1 空1x(C2 電)1y(c1 並)hpfth02 2F由于 F| N max =997.43kN,從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣距離為e1 = e2 二 0.56ma1x 二 a1y 二 0.34mhx =，二 aii 二 0.34 二 0.486y ho 0.70.560.56-1x = -1y0.816k1x = 0.20.486 + 0.2號(hào)）iy（Ci號(hào)）0.816江0.56 + °|4 + 0.816x0.56 空 、 2丿1 127

12、0 0.7= 1059 kN Nl =801.11kN故厚度為0.7m的承臺(tái)能夠滿足角樁對(duì)承臺(tái)的剪切要求。(3)承臺(tái)受剪承載力計(jì)算承臺(tái)剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，對(duì)于I I截面,並=034 =0.531 （介于 0.253 之間）h。0.64剪切系數(shù)為：75=皿=1.143X+10.531 + 1受剪切承載力高度影響系數(shù)為:/225800、0.25800800=11一1截面剪力為V =2 Nmax =2 797.43 =1594.86kN則 1hp：ftbh0 =0.974 0.744 14302.2x0.89 =2029.0 V故滿足抗剪切要求 。(4)承臺(tái)受彎承載力計(jì)算承

13、臺(tái)計(jì)算截面彎矩如下。取l-l截面，取基樁凈反力最大值N max =797.43kN進(jìn)行計(jì)算，則Mx 八 Niyi =2 9797.43 1.2 = 1913.83kNAsl7964.3mm0.9fyh0因此，承臺(tái)長(zhǎng)邊方向選22 110 ，則鋼筋根數(shù)為 n=2200/110+仁21,實(shí)際鋼筋A(yù)s=21 X380.仁7982mnf,滿足要求。對(duì)于n - n截面，取基底凈反力平均值N-836kN進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)H0=95O-8O=87Omn則My = ' Mx =1057.5kN mMy2Aj24501.9mm0.9fyh。因此，承臺(tái)短邊選用J 16170則鋼筋根數(shù)為n=3600/170+仁2

14、3,實(shí)配鋼筋A(yù)s =23 X 201.1=4625mm(5)承臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)混凝土樁樁頂伸入承臺(tái)長(zhǎng)度50mm兩承臺(tái)間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.65m,與承臺(tái)齊平，梁寬400mm梁內(nèi)主筋上下共 4 業(yè)通長(zhǎng)配筋，箍筋采用8200承臺(tái)底座厚100mmC10素混凝土墊層，墊層挑出承臺(tái)邊緣100mmIv樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沉管灌注樁選用 C30混凝土，鋼筋選用 HRB400級(jí)，箍筋HPB3001. 樁身軸向承載力驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基礎(chǔ)規(guī)范(JGJ-2008 )第5.8.2條的規(guī)定，樁頂軸向壓力應(yīng)符合下列規(guī)定N maxL MpsN maxF G Myyi4230 1.2 211.2 (301 228 0.95)*1.4

15、n ' y：64 1.42=747.24+92.43=839.67=987.64kN計(jì)算樁身軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù) 即=1;對(duì)于擠土灌注樁，基 樁施工工藝系數(shù) =0.8,C30級(jí)混凝土，fc =：14.3N/mm2,則6 1' cfcA =1 0.8 14.3 14.3 103.14 0.44= 1332.8kN>Nmax (二839.67kN)故樁身軸向承載力滿足要求。2. 樁身水平承載力驗(yàn)算由設(shè)計(jì)資料得柱底傳至承臺(tái)頂面的水平承載標(biāo)準(zhǔn)值為214.8kN,每根樁基承受水平荷載為,Hk 202 c,Hik -33.67kNn 6柱身按構(gòu)造要求配筋，

16、樁身配6 12縱向鋼筋，As=678.6mm,則樁身配筋率為甲& 6 _1/4 XX U X400J=0. 54%滿足0鳥鮎之間的要求.對(duì)于配筋率小于0-殆的薩注樁，單樁水平承載力持征值按下式計(jì)算:該式中各參數(shù)取值方法詳見樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指孕書口 樁身為圓形截面，故7th=2* hj = Q* 5 由于根據(jù)灌注樁周主要土層的類別查表4.12,取樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)加= 25MN/m4 “圓形樁樁身的計(jì)算寛度為熱=0, 9X(1* 站+0. 5)=0. 9X(L 5X0, 4十0. 5)-6 99m根據(jù)£1 = 0. 85EJP對(duì)C30級(jí)混凝土，有Ec=3.0 104N/

17、mm2對(duì)HRB400級(jí)鋼筋，有Es=2.0 105N/mm2扣除保護(hù)層厚度的樁直徑為d0 =0.4 - 0.07 =0.33m用即二誇護(hù)+2(吐一 1)盪irX0T 4320. 4$ + 2X/2. 1X105 x(2. 8X1(/1 丿X0, 54%XO. 33s韶3X10fIa=W0J/2 = 6r 583X10X0*4/2 = 1, 3i7X103in4EI = 0. S5EcIo=O, 85X2. 80 X10' X L 317 X 103 =3L 34MN n?EI725X0. 99V 3L34=0 953m M取值；由于樁的入土深 度h= 17.0m,樁與承臺(tái)為固接，&qu

18、ot;=0.953 17 =16.2 . 4,取:巾=4,由表4一1查得：M =0.926。九=營(yíng)1豐牡一1）內(nèi)=手 xa 42X 1+ （鳧一1） XS 54% =0. 13m!Nk取在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組命下樁頂?shù)拈喰∝Q向力用該值計(jì)算所得單樁水卩承載力特 征值最小人由前面計(jì)算得2Vk = 5O5, lkN,則(L 25+22) (1 十1.25 22 0.00543>,丄 0.5漢 497.16O031 +62 漢 1.43汽10 漢 0.13 Fk=3860kN、M=285kN m、Vk=165kN0.75 0.953 1.43 106 6.583 100.926=30860N=30.9kN&