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文檔簡介

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)名 稱:樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 姓 名:文嘉毅 班 級: 051124 指導(dǎo)老師:黃生根樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題高層框架結(jié)構(gòu)(二級建筑)的某柱截面尺寸為1250x 850mm,該柱傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載為:F=9200kN , M=410kN?m, H=300kN,采用 6-8 根© 800 的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ),設(shè)地面標(biāo)高為土,承臺底標(biāo)高控制在 地面以下各土層分布及設(shè)計(jì)參數(shù)見附表,試設(shè)計(jì)該柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容:1. 確定樁端持力層,計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Qk;2. 確定樁中心間距及承臺平面尺寸;3. 計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值 Ra及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N,驗(yàn)算基樁豎向

2、 承載力;計(jì)算基樁水平承載力 Rda并驗(yàn)算;4. 確定單樁配筋量;5. 承臺設(shè)計(jì)計(jì)算;6. 繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。項(xiàng) 目濕重度?3kN/m孔 隙 比e液性 指數(shù)Il壓縮模量ESMPa承載 力特征 值 f aKkPa層 厚m鉆孔灌注樁樁基參數(shù)極限側(cè) 阻 力 標(biāo)準(zhǔn)值 qsik kPa極限 端 阻 力標(biāo)準(zhǔn) 值 qpK kPa地基土水平 抗力系數(shù)的 比例系 數(shù)m(MN/m層粉土80236層粉細(xì) 砂105209層細(xì)砂1252813層粉土1404015層i粉細(xì) 砂1152812層粉細(xì) 砂1704885028層粉質(zhì) 粘土1606625層粉土1705825層粉質(zhì) 粘土1456014層1粉砂1905282037層粉質(zhì)

3、 粘土1456071014層粉土1956236層粉質(zhì) 粘土1706828層(11)細(xì)砂22070150045設(shè)計(jì)內(nèi)容一.確定樁端持力層,計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk1. 確定樁端持力層及樁長根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知,樁的直徑 d =800mm根據(jù)土層分布資料,選擇層厚為的層粉質(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(jìn)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(jìn)入持力層的深度為2m則樁長I為:l =+2-2=2. 計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值因?yàn)橹睆?00mm勺樁屬于大直徑樁,所以可根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 Quk:QukQskQpk

4、uipqpkAp(1-1)其中樁的周長u = d :=;樁端面積Ap =d2 /4:= tf; si、p為別為大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù),si =1/5:0.8/d=1,1/5p= 0.8/D=1o根據(jù)所給土層及參數(shù),計(jì)算Quk:Quk = x 1 X 23 X +20X +28X +40X +28X +48X +66X +58 X +60X +52X +60X 2+1 X 710X =確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk后,再按下式計(jì)算單樁豎向承載力特征值:Ra QukK(1-2)其中K為安全系數(shù),取K =2。則 Ra =2=0確定樁中心間距及承臺平面尺寸樁數(shù)n =F/ Ra =9200/=,

5、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(yīng)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(yīng)小于150mm取樁中心距Sa為,邊樁中心距承臺邊緣的距離取為。則承臺長度Lc=2X +=,承臺寬度Bc=2X +=。承臺平面示意圖如下:三. 計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值 R及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N,驗(yàn)算 基樁豎向承載力;計(jì)算基樁水平承載力Rha并驗(yàn)算1.確定復(fù)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(yīng)按下式確定其 復(fù)合基樁的豎向承載力特征值:R RacfakAc(3-1 )其中c為承臺效應(yīng)系數(shù),可根據(jù)Sa/

6、 d、Bc/l等參數(shù)查表得到。當(dāng)計(jì)算樁為非正方形排列時(shí),Sa -Ain,A為承臺計(jì)算域面積,n為樁數(shù)。Sa66 4.1/6 =,Sa/d 2.124/0.8 =,Bc/l 4.1/32.5=,通過查表,可取c為。fak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,fak為80kPa。Ac為計(jì)算基樁所對應(yīng)的承臺底凈面積,AcA nAps / n,Aps為樁身截面面積。貝U代=XX /6= m20則復(fù)合基樁的豎向承載力特征值R Ra c fak Ac =+X 80 X =2.確定各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N,驗(yàn)算基樁豎向承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法,各

7、樁頂荷載設(shè)計(jì)值可由下式計(jì)算:NFkGkM xk yiMykxi2Xj2VjN ik(3-2)式中Fk為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下作用,作用于承臺頂面的豎向力;Gk為樁基承臺和承臺上土自重標(biāo)準(zhǔn)值,對穩(wěn)定的地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力,此處 承臺上土的重度取為10kN/m3 Mxk、Myk分別為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下,作用于承臺底面,繞通過樁群形心的x、y主軸的力矩;x、為、yj分別為第i、j 基樁或復(fù)合基樁至y、x軸的距離。暫取承臺高度為,M與長邊方向(x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(shè)計(jì)值如下:N1kN4k(9200 +2 XXX10)/6+(410+300 X

8、X /(4 XXN2kN5k(9200+2XXX10)/6 =N3kNek(9200+2XXX10)/6 - (410+300 X X /(4 XX由計(jì)算結(jié)果可得:N k min = > 0,基樁不受上拔力。Nkmax=< R ,基樁豎向承載力滿足要求。3. 計(jì)算基樁水平承載力&a并驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí),可按下式估算樁身配筋率小于的灌注單樁水平承載力特征值:0.75 mftW0nN/ c c、Rha1.25 22 g 1 十只(3-3)mm ft An為樁的水平變形系數(shù),5 mb°,其中m為地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù);bo為

9、樁身的計(jì)算寬度,對于圓形樁,當(dāng)直徑d < 1m時(shí),bo 0.9 1.5d 0.5 ;El為樁身抗彎剛度,對于鋼筋混凝土樁,El O.85EcIo , Ec為混凝土彈性模量,Io為樁身換算截面慣性矩:圓形截面Io Wodo/2 ; WO為樁身換算截面受拉邊緣 的截面模量,此處wo dd2 2( E 1) gdo2 ; do為扣除保護(hù)層的樁直徑;E 為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值; g為樁身配筋率;m為樁截面模型 塑性系數(shù),圓形截面 m=2; ft為樁身混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; m為樁身最大彎矩系數(shù);N為樁頂豎向力影響系數(shù),豎向壓力??;代為樁身換算截面積,圓形d 2截面An 1 ( e

10、1) g ; N為在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)呢Q向力。m X 6+X 9+X 13+X 15+X 12+3X 28+X 25+X 25+X 14 +X 37+2X 14/= m4bo xx+ =若樁身采用C30的混凝土,其彈性模量Ec為3 104 N / mm2,混凝土保護(hù)層的厚度取為60mm采用HRB335規(guī)格的鋼筋,其彈性模量Es為2 105N /mm2。d0=800-2X 60=680mm54e=(2 10 )/(3 10 )=當(dāng)樁徑為300-2000mm時(shí),樁身正截面的配筋率可取%暫取樁身配筋率為%Wo n 0.8320.82 2 6.67 10.58% 0.682m3Ioxx = m4

11、5 16250 1.534595101 mC30混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft為。樁身最大彎矩系數(shù) m可根據(jù)h的值查表獲得,An 0.25 n 0.82 1 5.67 0.58%m2所以基樁水平承載力Rha為:0.75 0.558 2 1.43 0.0530.9261.25 22 0.58%0.5 16232 1.43 0.519群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值應(yīng)考慮由承臺、群樁效應(yīng),可按下列公式確定:Rh樁群、土相互作用產(chǎn)生的(3-4)h i r lb(3-5)PCb“rRh(3-6)0.015n 2 0.45Sa2d0.15m 0.10 n2 1.9(3-7)Pcc f ak AnAps(3-8

12、)式中h為群樁效應(yīng)綜合系數(shù);i為樁的相互影響效應(yīng)系數(shù);r為樁頂約束效應(yīng)系數(shù);|為承臺側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù)(承臺外圍回填土為松散狀態(tài)時(shí)取1=0); b為承臺底摩阻效應(yīng)系數(shù);Sa/d為沿水平荷載方向的距徑比;n、n2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);PC為承臺底地基土分擔(dān)的豎向總荷載標(biāo)準(zhǔn)值。沿水平荷載方向的距徑比Sa/d =0沿水平荷載方向每排樁中的樁數(shù) 厲=3,垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)n2 =2。3 1250.015 2 0.45樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)i3竺0.15 3 0.1 2 1.9通過查表可得,r=。承臺側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù)|=

13、0。Pc 0.06 80 (6.6 4.1 6 0.503)通過查表,可取承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)為。b (0.3 115.4) / (3 2 51.69)h 0.678 2.05 0 0.112由此可得,群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值為Rh 1.502 51.69基樁水平力設(shè)計(jì)值Hk H 300 50kN,所以基樁水平承載力滿足要求。n 6四. 確定單樁配筋量由配筋率g=%得,單樁中縱向鋼筋的截面面積為:121 2 2A g 丄d20.58%丄0.822915 mm244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 mm2,滿足要求。樁頂縱向主筋應(yīng)錨入承臺內(nèi)

14、,錨入長度取為800mm根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,柱及其他受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)做成 封閉式;其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d ( d為縱筋最小直徑),且不應(yīng)大于400mm也不大于構(gòu)件橫截面的短邊尺寸。箍筋直徑不應(yīng)小于d/4 ( d為縱筋最大直徑),且不應(yīng)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。五. 承臺設(shè)計(jì)計(jì)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(hù)層厚度, 當(dāng)有 混凝土墊層時(shí),不應(yīng)小于 50mm無墊層時(shí),不應(yīng)小于70mm并不小于樁

15、頭嵌入 承臺內(nèi)的長度。取承臺高度為,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(hù)層厚度取為120mm2. 抗剪切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,柱下獨(dú)立樁基承臺斜截面受剪承載力應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算:Vhsft 4 h0(5-1)1.751(5-2)1/4hs 800( 5-3)h°式中V為不計(jì)承臺及其上土自重,在荷載效應(yīng)基本組合下,斜截面的最大剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值;ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;b0為承臺計(jì)算截面處的計(jì)算寬度;h。為承臺計(jì)算截面處的有效高度;為承臺剪切系數(shù);為計(jì)算截面的剪跨比,x ax/h°, y ay /h0,此處,ax、ay為柱邊(墻邊)或承臺臺階處

16、至 y、x方 向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離;hs為受剪切承載力截面高度影響系數(shù)。計(jì)算示意圖如下:有效高度 ho=1800-120=1680mm1/4hs1680800根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,對于圓柱及圓樁,計(jì)算時(shí)應(yīng)將其截面換算成方柱及方樁,換算樁截面邊長bp 0.8d0.8 0.8柱邊至y、 x方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離:2500 850 6402505mm1250640ax 2500 1555mm ay2 2計(jì)算截面的剪跨比, y 1680承臺剪切系數(shù):1.751.750.926 11.751.750.301 1樁按從左到右、從上到下的順序分別記為 16號樁。

17、(1)對于I I截面:V1N1k N2k N3k 1718.5 1623.5 1528.5 =hs yftb°xh。0.831 1.345 1430 6.6 1.6817722kN,所以滿足要求。(2)對于n n截面:b°yV2 N1k N4k 1718.5 1718.5hs xftb0yh。0.831 0.909 1430 4.1 1.687440kN,所以滿足要求。3. 抗沖切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,沖切破壞椎體應(yīng)采用自柱(墻)邊或承臺 變階處至相應(yīng)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(yīng)小于 45°。椎體斜面與承臺底面之夾角arctaar

18、ctan1680 ° ,所以夾角滿足要ax1555求。(1)承臺受柱沖切的承載力計(jì)算對于柱下矩形獨(dú)立承臺受柱沖切的承載力可按下列公式計(jì)算:Fl20x Qa0y0y 入a0xhp fth0( 5-4 )FlFQi(5-5)0.840 0.2(5-6)式中Fi為不計(jì)承臺及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下作用于沖切破壞椎體 上的沖切力設(shè)計(jì)值;ft為承臺混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;hp為承臺受沖切承載力截面高度影響系數(shù),當(dāng)h < 800mm寸,hp取,h > 2000mm寸,hp取,其間按線 性內(nèi)插法取值;入、乂分別為x、y方向的柱截面的邊長;0為柱(墻)沖切系數(shù);為沖垮比,a°

19、;/h°,a。為柱邊或承臺變階處到樁邊水平距離,當(dāng)v時(shí),取=,當(dāng) >時(shí),取 =;F為不計(jì)承臺及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合 下柱(墻)底的豎向載荷設(shè)計(jì)值;Qi為不計(jì)承臺及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合基樁的反力設(shè)計(jì)值之和。0.840.840x, 0yx 0.20.926 0.2y0.840.84根據(jù)線性插值法計(jì)算得到,hpy 0.20.3010.2因?yàn)闆_切破壞椎體內(nèi)無基樁,所以Qi =0。沖切力設(shè)計(jì)值為:Fl FQi 9200 0 9200kN承臺受柱沖切的承載力為:25179kN> Fl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

20、承載力計(jì)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(jì)算:Ni1x C2aiy / 21 y C1aix / 2hp ft ho(5-7)1x0.56ix(5-8)iy0.561y(5-9)式中N,為不計(jì)承臺及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁(含復(fù)合基樁)反力設(shè)計(jì)值;ix、 iy為角樁沖切系數(shù);aix、即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(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離,當(dāng)柱(墻)邊或 承臺變階處位于該45°線以內(nèi)時(shí),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;C|、C2為角樁內(nèi)邊緣到承臺外邊緣距離;ho為承臺外邊 緣的有效高度;1x、 1y為角樁沖垮比,1x a1x/h。, 1y a1y/h。,其值均應(yīng)滿 足的要求。a1x a°x 1555mm 聽 a°y 505mm則角樁沖切系數(shù)1x0.560.561x°.20.926 0.20.560.561y1y°.20.3010.2640C1 C2800-1120mm21x x ,1 yy不計(jì)承臺及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁反力設(shè)計(jì)值最大值 為:l maxM Hh Xmax2Xi9200(410 300 1.8) 2.5264

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