基礎工程課程設計

1、標準文檔基礎工程課程設計名 稱：樁基礎設計 姓 名：文嘉毅 班 級：051124 學 號：20121002798 指導老師：黃生根實用大全標準文檔樁基礎設計題高層框架結(jié)構(gòu)（二級建筑）的某柱截面尺寸為1250×850mm ，該柱傳遞至基礎頂面的荷載為：F=9200kN ，M=410kNm ，H=300kN ，采用6-8根800的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨立樁基礎，設地面標高為±0.00m，承臺底標高控制在-2.00m ，地面以下各土層分布及設計參數(shù)見附表，試設計該柱下獨立樁基礎。設計計算內(nèi)容：1.確定樁端持力層，計算單樁極限承載力標準值Quk；2.確定樁中心間距及承臺平面尺寸；

2、3.計算復合基樁豎向承載力特征值Ra及各樁頂荷載設計值N，驗算基樁豎向承載力；計算基樁水平承載力RHa并驗算；4.確定單樁配筋量； 5.承臺設計計算；6.繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。項目濕重度gkN/m3孔隙比e液性指數(shù)IL壓縮模量EsMPa承載力特征值faKkPa層厚m鉆孔灌注樁樁基參數(shù)極限側(cè)阻 力標準值qsikkPa極限端阻 力標準值qPKkPa地基土水平抗力系數(shù)的比例系 數(shù)m(MN/m4)層粉土19.00.9026.0804.3236層粉細砂19.60.9006.51053.8209層細砂19.80.8607.81252.82813層粉土19.60.81010.51402.34015層1粉細砂19.

3、70.857.01154.42812層粉細砂19.70.77016.01703.04885028層粉質(zhì)粘土19.80.6830.258.51602.56625層粉土19.80.75013.71702.95825層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11455.76014層1粉砂20.00.77014.01900.85282037層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11454.56071014層粉土20.40.70013.01953.56236層粉質(zhì)粘土19.90.7060.278.21704.86828層細砂20.20.69022.022017.770150045設計內(nèi)容一確定樁端持力層

4、，計算單樁極限承載力標準值1.確定樁端持力層及樁長根據(jù)設計要求可知，樁的直徑d =800mm。根據(jù)土層分布資料，選擇層厚為4.5m的層粉質(zhì)粘土為樁端持力層。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，樁端全斷面進入持力層的深度，對粘性土、粉土不宜小于2d。因此初步確定樁端進入持力層的深度為2m。則樁長為：=4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+2-2=32.5m2.計算單樁極限承載力標準值因為直徑800mm的樁屬于大直徑樁，所以可根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的經(jīng)驗公式計算單樁極限承載力標準值： （1-1）其中樁的周長=2.513m；樁端面積=0.503；、為別為大直徑樁側(cè)阻

5、、端阻尺寸效應系數(shù)，=1，=1。根據(jù)所給土層及參數(shù)，計算：=2.513×1×23×(4.3-2)+20×3.8+28×2.8+40×2.3+28×4.4+48×3.0+66×2.5+ 58×2.9+60×5.7+52×0.8+60×2+1×710×0.503=3883.6kN確定單樁極限承載力標準值后，再按下式計算單樁豎向承載力特征值： （1-2）其中為安全系數(shù)，取=2。則=3883.6/2=1941.8kN。2 確定樁中心間距及承臺平面尺寸樁數(shù)

6、=F/=9200/1941.8=4.7，所以暫取樁數(shù)為6根。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，非擠土灌注樁的最小中心距為3d，邊樁中心至承臺邊緣的距離不應小于樁的直徑或邊長，且樁的外邊緣至承臺邊緣的距離不應小于150mm。取樁中心距為2.5m，邊樁中心距承臺邊緣的距離取為0.8m。則承臺長度=2×(2.5+0.8)=6.6m，承臺寬度=2×0.8+2.5=4.1m。承臺平面示意圖如下：3 計算復合基樁豎向承載力特征值及各樁頂荷載設計值，驗算基樁豎向承載力；計算基樁水平承載力并驗算1.確定復合基樁豎向承載力特征值根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法，對于此類情況，應按下式確定其復合基樁

7、的豎向承載力特征值： （3-1）其中為承臺效應系數(shù)，可根據(jù)/、/等參數(shù)查表得到。當計算樁為非正方形排列時，A為承臺計算域面積，為樁數(shù)。=2.124，=2.655，=0.126，通過查表，可取為0.06。 為承臺下1/2承臺寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值的厚度加權(quán)平均值，由資料可得，為80kPa。 為計算基樁所對應的承臺底凈面積，為樁身截面面積。則=(6.6×4.1-6×0.503)/6=4.007。則復合基樁的豎向承載力特征值=1941.8+0.06×80×4.007=1961.1kN2.確定各樁頂荷載設計值，驗算基樁豎向承載力根據(jù)建筑樁基技

8、術(shù)規(guī)范中介紹的方法，各樁頂荷載設計值可由下式計算： （3-2） 式中為荷載效應標準組合下作用，作用于承臺頂面的豎向力；為樁基承臺和承臺上土自重標準值，對穩(wěn)定的地下水位以下部分應扣除水的浮力，此處承臺上土的重度取為10kN/m³；、分別為荷載效應標準組合下，作用于承臺底面，繞通過樁群形心的、主軸的力矩；、分別為第、基樁或復合基樁至、軸的距離。暫取承臺高度為1.8m，M與長邊方向（軸方向）一致。樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16號樁。各樁頂荷載設計值如下：(9200+2×6.6×4.1×10)/6+(410+300×1.8) ×2.

9、5/(4×2.5×2.5) =1718.5kN(9200+2×6.6×4.1×10)/6=1623.5kN(9200+2×6.6×4.1×10)/6-(410+300×1.8) ×2.5/(4×2.5×2.5) =1528.5kN由計算結(jié)果可得：=1528.5kN0，基樁不受上拔力。=1718.5kN1.2,基樁豎向承載力滿足要求。 3.計算基樁水平承載力并驗算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按下式估算樁身配筋率小于0.65%的灌注單樁水平承載力特征

10、值： （3-3） 為樁的水平變形系數(shù)，其中為地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)；為樁身的計算寬度，對于圓形樁，當直徑1m時，；為樁身抗彎剛度，對于鋼筋混凝土樁，為混凝土彈性模量，為樁身換算截面慣性矩：圓形截面；為樁身換算截面受拉邊緣的截面模量，此處；為扣除保護層的樁直徑；為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；為樁身配筋率； 為樁截面模型塑性系數(shù)，圓形截面=2；為樁身混凝土抗拉強度設計值；為樁身最大彎矩系數(shù)；為樁頂豎向力影響系數(shù)，豎向壓力取0.5；為樁身換算截面積，圓形截面；為在荷載效應標準組合下樁頂?shù)呢Q向力。 (4.3-2)×6+3.8×9+2.8×13+2.3

11、5;15+4.4×12+3×28+2.5×25+2.9×25+5.7×14 +0.8×37+2×14/32.5=16.25MN/ 0.9×(1.5×0.8+0.5)=1.53m若樁身采用C30的混凝土，其彈性模量為，混凝土保護層的厚度取為60mm，采用HRB335規(guī)格的鋼筋，其彈性模量為。=800-2×60=680mm=6.67當樁徑為300-2000mm時，樁身正截面的配筋率可取0.65%-0.2%，暫取樁身配筋率為0.58%。0.0530.5×0.053×0.68=0.0

12、18020.558C30混凝土的抗拉強度設計值為1.43MPa。樁身最大彎矩系數(shù)可根據(jù)的值查表獲得，為0.926。0.519所以基樁水平承載力為：= =51.69kN群樁基礎的基樁水平承載力特征值應考慮由承臺、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應，可按下列公式確定： （3-4） （3-5） （3-6） （3-7） （3-8）式中為群樁效應綜合系數(shù)；為樁的相互影響效應系數(shù)；為樁頂約束效應系數(shù)；為承臺側(cè)向土水平抗力效應系數(shù)（承臺外圍回填土為松散狀態(tài)時取=0）；為承臺底摩阻效應系數(shù)；為沿水平荷載方向的距徑比；、分別為沿水平荷載方向與垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)；為承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)；為承臺底地基

13、土分擔的豎向總荷載標準值。沿水平荷載方向的距徑比=2.5/0.8=3.125。沿水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)=3，垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)=2。樁的相互影響效應系數(shù)0.678。通過查表可得，=2.05。承臺側(cè)向土水平抗力效應系數(shù)=0。115.4kN通過查表，可取承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)為0.3。0.1121.502由此可得，群樁基礎的基樁水平承載力特征值為77.6kN基樁水平力設計值50kN77.6kN，所以基樁水平承載力滿足要求。4 確定單樁配筋量由配筋率=0.58%可得，單樁中縱向鋼筋的截面面積為：2915根據(jù)灌注樁的配筋要求，選用8根22的HRB335鋼筋，其截面面積為3041，滿

14、足要求。樁頂縱向主筋應錨入承臺內(nèi)，錨入長度取為800mm。 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范規(guī)定，柱及其他受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應做成封閉式；其間距在綁扎骨架中不應大于15（為縱筋最小直徑），且不應大于400mm，也不大于構(gòu)件橫截面的短邊尺寸。箍筋直徑不應小于/4（為縱筋最大直徑），且不應小于6mm。根據(jù)箍筋的配置要求，箍筋選用8的HPB235級鋼筋，采用間距為200mm的螺旋式箍筋。5 承臺設計計算1. 承臺構(gòu)造 根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范要求，樁嵌入承臺內(nèi)的長度對中等直徑樁不宜小于50mm，對大直徑樁不宜小于100mm。承臺底面鋼筋的混凝土保護層厚度，當有混凝土墊層時，不應小于50mm，無墊層時，不應小于7

15、0mm，并不小于樁頭嵌入承臺內(nèi)的長度。 取承臺高度為1.8m，樁頭嵌入承臺內(nèi)的長度為100mm，承臺底面鋼筋的混凝土保護層厚度取為120mm。2.抗剪切計算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，柱下獨立樁基承臺斜截面受剪承載力應按下列規(guī)定計算： （5-1） （5-2） （5-3）式中為不計承臺及其上土自重，在荷載效應基本組合下，斜截面的最大剪應力設計值；為混凝土軸心抗拉強度設計值；為承臺計算截面處的計算寬度；為承臺計算截面處的有效高度；為承臺剪切系數(shù)；為計算截面的剪跨比，此處，、為柱邊（墻邊）或承臺臺階處至、方向計算一排樁的樁邊的水平距離；為受剪切承載力截面高度影響系數(shù)。計算示意圖如下：有效高度=1800

16、-120=1680mm。0.831根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對于圓柱及圓樁，計算時應將其截面換算成方柱及方樁，換算樁截面邊長0.64m。柱邊至、方向計算一排樁的樁邊的水平距離：1555mm，505mm計算截面的剪跨比：0.926，0.301承臺剪切系數(shù)：0.909，1.345 樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16號樁。（1）對于截面： =6.6m =4870.5kN 17722kN4870.5kN，所以滿足要求。（2） 對于截面： 4.1m 3437.0kN 7440kN3437.0kN，所以滿足要求。3.抗沖切計算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，沖切破壞椎體應采用自柱（墻）邊或承臺變階處至相應

17、樁頂邊緣連線所構(gòu)成的椎體，椎體斜面與承臺底面之夾角不應小于45°。椎體斜面與承臺底面之夾角47.2°，所以夾角滿足要求。（1） 承臺受柱沖切的承載力計算對于柱下矩形獨立承臺受柱沖切的承載力可按下列公式計算： （5-4） （5-5） （5-6）式中為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合下作用于沖切破壞椎體上的沖切力設計值；為承臺混凝土抗拉強度設計值；為承臺受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當800mm時，取1.0，2000mm時，取0.9，其間按線性內(nèi)插法取值；、分別為、方向的柱截面的邊長；為柱（墻）沖切系數(shù)；為沖垮比，為柱邊或承臺變階處到樁邊水平距離，當0.25時，取=0.2

18、5，當1.0時，取=1.0；為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合下柱（墻）底的豎向載荷設計值；為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合下沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復合基樁的反力設計值之和。 0.746，1.677根據(jù)線性插值法計算得到，=0.917。因為沖切破壞椎體內(nèi)無基樁，所以=0。沖切力設計值為：9200kN承臺受柱沖切的承載力為： 25179kN因此，承臺受柱沖切的承載力滿足要求。（2） 承臺受基樁沖切的承載力計算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，四樁以上（含四樁）承臺受角樁沖切的承載力可按下列公式計算： （5-7） （5-8） （5-9） 式中為不計承臺及其上土重，在荷載效應基本組合作用下角樁（含復合基樁）反力設計值；、為角樁沖切系數(shù)；、為從承臺底角樁頂內(nèi)邊緣引45°沖切線與承臺頂面相交點至角樁內(nèi)邊緣的水平距離，當柱（墻）邊或承臺變階處位于該45°線以內(nèi)時，則取由柱（墻）邊或承臺變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切椎體的椎線；、為角樁內(nèi)邊緣到承臺外邊緣距離；為承臺外邊緣的有效高度；、為角樁沖垮比，其值均應滿足0.251.0的要