樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(預(yù)制樁)

1、設(shè)計題目本次課程設(shè)計題目：預(yù)制樁基設(shè)計一、 設(shè)計荷載(1)柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下：軸荷載：Fk=1632kN Mk=195 kNm Vk=86kN軸荷載：Fk=1980kN Mk=164 kNm Vk=93kN軸荷載：Fk=1342kN Mk=187 kNm Vk=96kN（2）柱底荷載效應(yīng)基本組合值如下： 軸荷載：F=2203.2 kN M=263.3kNm V=116.1kN軸荷載：F=2673 kN M=221.4kNm V=125.5kN 軸荷載：F=1811.7 kN M=252.5kNm V=129.6kN設(shè)計B軸柱下樁基，A,C軸柱下僅設(shè)計承臺尺寸和估算樁數(shù)。二、 設(shè)計資料、

2、地層條件及其參數(shù)某住宅樓，六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑場地位于城郊建筑室內(nèi)地面標(biāo)高為±0.00，室外地面標(biāo)高為- 0.15m地下水位位于地表以下3.3m，柱底標(biāo)高-0.7m。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級：乙級工程地質(zhì)條件：該建筑物地處二級階地，土層分布、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見下表設(shè)計規(guī)范：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2002）；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50010-2002）；建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）。土層編號土層名稱層厚/m /kN/m3/ %eILc/kPa/ °ES /MPa地基承載力特征值fak /kPa1填土0.818.033.252褐黃色粉質(zhì)黏

3、土1.818.027.80.810.483025.56.43灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土2.017.838.81.091.181419.34.54灰色淤泥質(zhì)黏土3.517.053.11.511.291210.52.15褐色粉質(zhì)黏土4.018.035.41.020.801618.54.82506草黃色粉質(zhì)黏土>20.018.524.70.710.313625.07.8320三、 預(yù)制樁基設(shè)計建筑物基礎(chǔ)設(shè)計方案采用混凝土預(yù)制樁，具體設(shè)計方案如下：室外地坪標(biāo)高為- 0.15m,自然地面標(biāo)高同室外地坪標(biāo)高。該建筑樁基屬乙級建筑基樁，擬采用截面為400mm*400mm的混凝土預(yù)制方樁，以6號土層草黃色粉質(zhì)黏

4、土為持力層，樁尖深入1.2m，設(shè)計樁長11.0m，初步設(shè)計承臺高0.8m，承臺底面埋置深度-1.50m，樁頂伸入承臺50mm。1、單樁承載力計算根據(jù)以上設(shè)計，樁頂標(biāo)高為-1.5m，裝底標(biāo)高為-12.6m，樁長11m。（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)值按下式計算： Quk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqpk由于Qsk=4×0.4×（78×1.25+32×2+32×3.5+50×4.0+78×0.25）=789kN Qpk=0.4×0.4×2800=448kN則 Qu

5、k=789+448=1237kN（2）基樁豎向承載力特征值 本工程不考慮承臺土效應(yīng)，取c=0，則有 R= Ra =618.5kN根據(jù)上部荷載初步估計粧數(shù)為 n= =3.20則設(shè)計樁數(shù)為4根。2、樁基豎向承載力驗算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008），當(dāng)按單樁承載力特征值進(jìn)行計算時，荷載應(yīng)取其效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值。本工程不進(jìn)行地震效應(yīng)的承載力驗算。根據(jù)樁數(shù)及承臺構(gòu)造要求初步設(shè)計為矩形承臺，取承臺邊長為2.4m×2.4m，矩形布樁，樁中心距取4d，則s=4×400=1600mm，取s=1600mm，樁心距承臺邊緣為400mm。承臺及其上填土的總重為 Gk =2.4

6、5;2.4×1.5×20=172.8kN計算時取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則Nk =538.2kNR（=618.5kN）Nkmax=Nk+=538.2+=538.2+74.5=612.7kNNkmin= Nk-=538.2-74.5=463.7kN因此Nkmax=612.7kN1.2R(=1.2×618.5=742.2kN)Nkmin=463.7kN0滿足設(shè)計要求,故初步設(shè)計是合理的。3、承臺設(shè)計 根據(jù)以上樁基設(shè)計及構(gòu)造要求，承臺尺寸為2.4×2.4m，預(yù)估承臺厚0.8m，承臺混凝土選用C25，t=1.27N/mm2，c=11.9N/mm2；承臺鋼筋選用HRB33

7、5級鋼筋，y=300N/mm2. （1） 承臺內(nèi)力計算承臺內(nèi)力計算采用荷載效應(yīng)組合設(shè)計值，則基樁凈反力設(shè)計值為Nmax=+= =668.3+100.6=768.9kN Nmin=-=668.3-100.6=567.7kN =668.3kN（2）承臺厚度及受沖切承載力驗算為防止承臺產(chǎn)生沖切破壞，承臺應(yīng)具有一定厚度，初步設(shè)計厚度0.8m，承臺底保護(hù)層厚度50mm，則h0=800-60=740mm。分別對柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計算，以驗算承臺厚度的合理性。柱對承臺沖切 承臺受樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式： Fl2 0x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0由于Fl = F-=2673-0=26

8、73kN，則沖垮比為 ox=0.54 oy=0.54 沖切系數(shù)為 ox=1.135 oy=1.13520x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0=2×1.135×（0.4+0.4）+1.135×（0.4+0.4）×1×1270×0.74=3413.4kNFl（=2673kN）故厚度為0.8m的承臺能夠滿足柱對承臺的沖切要求。角樁沖切驗算承臺受角樁的承載力應(yīng)滿足下式： Nl1x（c2+）+1y（c1+）hpth0由于Nl=Nmax=768.9kN，從角樁內(nèi)邊緣至承臺邊緣距離為c1=c2=0.6ma1x=0.4ma1y=0.4m

9、1x=0.541y=0.541x=0.5751x=0.575 1x（c2+）+1y（c1+）hpth0 =1259.2kNNmax（=768.9kN）故厚度為0.8m的承臺能夠滿足角樁對承臺的沖切要求。承臺受剪承載力驗算承臺剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，對于I-I截面oy=0.54（介于0.25-3之間）剪切系數(shù)為=1.136受剪切承載力高度影響系數(shù)計算：由于h0<800mm,故取ha=1I-I截面剪力為 V=2Nmax=2×768.9=1537.8kN則 hstb0h0=1×1.136×1.27×1000×2.4

10、5;0.74=2562.3kNV=1537.8kN故滿足抗剪切要求。承臺受彎承載力計算承臺計算截面彎矩如下：對于I-I截面，取基樁凈反力最大值Nmax=768.9kN進(jìn)行計算，則 yi=800-200=600mm=0.6m Mx=Niyi=2×768.9×0.6=922.7 kNm Asl=4618mm2選用1520160,平行y軸布置，實際鋼筋A(yù)s=4713mm2，滿足要求。 對于II-II截面，取基樁凈反力平均值=668.3kN進(jìn)行計算，則 xi=800-200=600mm=0.6m My=Nixi=2×668.3×0.6=802 kNm As2=4

11、014 mm2選用1618150,平行x軸布置，實際鋼筋A(yù)s=4072mm2，滿足要求。承臺構(gòu)造設(shè)計 混凝土樁樁頂伸入承臺長度為50mm，兩承臺間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.7m，與承臺平齊，根據(jù)構(gòu)造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內(nèi)主筋上下共412通長配筋，箍筋采用8200.承臺底做100mm厚C10混凝土墊層，墊層挑出承臺邊緣100mm。四、 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)制樁的樁身混凝土強度等級選用C30，鋼筋選用HRB335級。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）第5.8.2條的規(guī)定，樁頂軸向壓力應(yīng)符合下列規(guī)定： NmaxccAps Nmax=+ =+ =720.1+100.6 =82

12、0.7kN計算樁基軸心抗壓強度時，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù)=1；對于預(yù)制樁，基樁施工工藝系數(shù)c=0.85；C30級混凝土，c=14.3N/mm2，則 ccA=1×0.85×14.3×103×0.42 =1944.8kNNmax（=820.7kN）故樁身軸向承載力滿足要求。五、 樁身構(gòu)造設(shè)計樁身按構(gòu)造要求配筋，選用814的HRB335級鋼筋通長配筋；箍筋選用6的HPB235級鋼筋，間距200mm，距樁頂2m范圍內(nèi)間距50mm，距樁頂2-4m范圍內(nèi)間距100mm。采用打入法沉樁，樁頂設(shè)置三層650的鋼筋網(wǎng)，層距為50mm，樁尖所有主筋應(yīng)焊接在一根圓鋼

13、上，樁尖0.6m范圍內(nèi)箍筋加密，間距50mm，樁身主筋混凝土保護(hù)層厚30mm。六、 吊裝驗算由于樁的長度不大，樁身吊裝時采用二點起吊，吊點位置如圖所示。起吊點距樁兩端距離為 a=0.207L=0.207×11=2.28m 則吊起時樁身最大彎矩為 Ml=0.0214kql2=0.0214×1.3×（0.42×25）×112 =13.46kN·m 樁身配筋驗算；混凝土采用C30級，鋼筋采用HRB335級，則c=14.3N/mm2，y=300 N/mm2，由于b=400mm，h0=400-40=360mm，每邊配3 14，As=461 mm

14、2，則 x=24.18mm Mu=1cbx(h0-) =1.0×14.3×400×24.18×(360-) =48.12×106N.mm =48.12kN.m所以 MuMl故樁身配筋滿足吊裝要求。七、 估算、軸線柱下樁數(shù)1、樁數(shù)估算 設(shè)計、軸線下的樁基礎(chǔ)的方法和軸線下相同。單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為1237kN，基樁豎向承載力特征值為618.5kN。 軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=1632kN Mk=195 kNm Vk=86kN根據(jù)軸荷載初步估算軸柱下樁數(shù)， n=2.64 取n=4則軸下設(shè)計樁數(shù)為4根。 軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為F=1811.7 kN

15、 M=252.5kNm V=129.6kN根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下樁數(shù)， n=2.17 取n=4則軸下設(shè)計樁數(shù)為4根。2、承臺平面尺寸確定 根據(jù)估算的樁數(shù)和承臺構(gòu)造要求，設(shè)計、軸線承臺與軸線承臺相同，承臺邊長為2.4m，樁中心距取1600mm，樁心與承臺邊緣距離400mm。 、軸承臺布置同軸。八、 樁基沉降驗算 對軸驗算 1、計算Po G=GAd=20×2.4×2.4×1.5=172.8kN P=374kPa c =18×1.5=27kPa Po=P-c=374-27=347kPa 2、計算軸承臺中心下附加應(yīng)力z ，確定沉降計算深度，如下表：考慮相鄰承臺的影響，計算如下表： 相鄰A、C承臺，以最不利相鄰B承臺代替計算，則第8點：z=9.716+2×8.238=26.372kPa c=0.8×18+1.8×18+0.7×17.8+1.3×7.8+3.5×7+4×8+(12.5-12.1