基礎(chǔ)工程灌注樁設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)題目灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)學(xué)部城建學(xué)部專業(yè)土木工程班 級(jí)學(xué) 號(hào)學(xué)生指導(dǎo)教師日 期 2014-12-05第一章樁基礎(chǔ)地質(zhì)條件概述1.1地形擬建筑場(chǎng)地地勢(shì)平坦，局部堆有建筑垃圾1.2工程地質(zhì)條件第一層土：素填土，層厚1.5m,稍濕，松散，承載力特征值f=95kPa第二層土：淤泥質(zhì)土，層厚3.3m,流塑，承載力特征值fak=65kPa第三層土：粉砂，層厚6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kPa第四層土：粉質(zhì)黏土，層厚4.2m,濕，可塑，承載力特征值fak=165kPa 第五層土：粉砂層，鉆孔未穿孔，中密-密實(shí)，承載力特征值fak=280kPa 1.3巖土設(shè)計(jì)參數(shù)表1-1地基巖土物理參

2、數(shù)土層編號(hào)土的名稱含水率W(%)液性指數(shù)標(biāo)注灌入錘擊數(shù)N (次)壓縮模量(MPa孔隙比e1素填土52淤泥質(zhì)土62.41.083.81.043粉砂27.6147.50.814粉質(zhì)粘土31.20.749.20.795粉砂層3116.80.58表1-2樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsk和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk單位：kPa土層編號(hào)土的名稱樁的側(cè)阻力qsk樁的端阻力q pk1素填土222淤泥質(zhì)土283粉砂454粉質(zhì)粘土609005粉砂層7524001.4水文地質(zhì)條件擬建場(chǎng)區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕性地下水位深度：位于地表下3.5m1.5場(chǎng)地條件建筑物所處場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為 7度，場(chǎng)地?zé)o可液化砂土、粉土1.6上部

3、結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)30m寬9.6m。室外地坪標(biāo)高同 自然地面，室外差450mm柱截面尺寸為400mrK400mm橫向承重，柱網(wǎng)布置如 圖1-11III111 1I11111 1111I1=1 *Sm3ITiH；(Il11 11_J11 1I11_1-L L叩m1-I1rHiUi1" 1叮衛(wèi) pnnri f圖1-1網(wǎng)布置圖1.7上部結(jié)構(gòu)荷載上部荷載（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）如表1-3、 1-4表1-3柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值題號(hào)Fk (kN)MK(kN X m)Vk ( kN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸923102690297

4、0275231238165162153表1-4柱底荷載效應(yīng)基本組合值題號(hào)F (kN)M( N*mV( kN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸92910379034302862512662041881961.8材料混凝土材料強(qiáng)度等級(jí)為C25-C30,鋼筋采用HPB235 HRB335級(jí)。第二章灌注樁設(shè)計(jì)1) 灌注樁基設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案初步選擇持力層，確定樁型和尺寸室外地坪標(biāo)高為-0.45m，自然地坪標(biāo)高同室外地坪標(biāo)高。不再進(jìn)行沉降計(jì)算， 擬采用直徑為500mm勺混凝土沉管灌注樁。選用第五層土粉砂層為持力層，由建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)可知，樁尖深入持力 層的長(zhǎng)度不宜小于1.5 (1.5d=0.675m),這里

5、取0.75m,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15.0m,承臺(tái) 高0.95m,承臺(tái)底面埋置深度-1.5m，樁頂伸入承臺(tái)50mm樁頂標(biāo)高-1.55m，樁 底標(biāo)高為-16.55m，樁長(zhǎng)為15.0m。2) 單樁承載力計(jì)算查建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)得表2-1:表2-1 土側(cè)(端)阻標(biāo)準(zhǔn)值及其深度土層編號(hào)側(cè)(端)阻標(biāo)準(zhǔn)值 qsk (kNx m)入土深度l (m)1220.152283.33456.64604.25750.75(1)單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：QukQsk QpkUpqsikl iApq pk(3-1 )Qsk 3.14 0.500.15 22 3.3 28 6.6 45 4.2 600.75

6、 751100.5kN1 2Qpk 3.14 0.502 900176.6kN(3-3)4(3-2)Quk Qsk Qpk 1100.5 176.6 1277.1kN(2)基樁豎向荷載承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算承臺(tái)底部地基土較為松軟的填土,c 0，則Quk 1277.1 ,R R,仝638.6kNK 2根據(jù)上部荷載初步估計(jì)樁數(shù)為：壓縮性大，因此不需考慮承臺(tái)土效應(yīng)，即(3-4)Fk2310638.63.62(3-5)初步設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。樁基驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)，當(dāng)按單樁承載力特征值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，荷載應(yīng)取效 應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值由于裝機(jī)所處場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為 7度，且場(chǎng)地?zé)o可液化砂土、粉土問(wèn)題, 因此可不進(jìn)行地

7、震效應(yīng)的豎向承載力驗(yàn)算。根據(jù)初步設(shè)計(jì)樁數(shù)采用正方形承臺(tái)，由建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)樁間距為設(shè)計(jì)為3d，樁中心距承臺(tái)邊緣為d，則承臺(tái)初步設(shè)計(jì)為2500m材2500mm如圖2-1圖2-1承臺(tái)平面布置(3-6)Gk2.50 2.50 1.5 20 187.5kN計(jì)算時(shí)取荷載標(biāo)準(zhǔn)組合，則QkFk Gk 2310 187.5 624.38 638.6kN Ran4故而如此設(shè)計(jì)是合理的承臺(tái)最終驗(yàn)算計(jì)算時(shí)取荷載標(biāo)準(zhǔn)組合，則Nk max N kM Ymax2y624.38 (275 165 0.75)°75)4 0.75 0.75624.38 132.92(3-8)757.30kN1.2R766.32kNN

8、kmin NkM ymaxy2624.38 (223 158 °75)°754 0.75 0.75(3-9)491.46kN滿足設(shè)計(jì)要求,故此次設(shè)計(jì)是合理的。3）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2.5mx 2.5m如圖2-2，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)厚0.95m,承臺(tái)混凝土選用C25, ft=1.27N/mm, fc=11.9N/mm；承臺(tái)鋼筋選2用 HRB335級(jí)，fy=300N/mmIT*7'* ' * " _廠 /*2Enn圖2-2承臺(tái)平面布置4) 抗彎計(jì)算與配筋設(shè)計(jì)承臺(tái)力計(jì)算荷載采用荷載效應(yīng)基本組合值，則基樁凈反設(shè)計(jì)值為: 各樁平均豎向力

9、 N 1.35邑 779.6kNnFkM yXmax1231.90kN最大豎向 Nmax 1.35 y1.35 (779.6 132.92)nxj對(duì)于I-I斷面:MyNixi 2Nmax Xi2 1231.90 0.50 1355.09kN鋼筋面積My0.9fyho1355.09 106門(mén) 25597mm 0.9 300 900采用20根直徑為22mm鋼筋，A 7600mm2，平行于X軸布置My鋼筋面積MX2Nmax yi2779.6 0.55 857.56kNMx857.56106亠42As3531mm0.9fyho0.9 300900對(duì)于斷面:采用15根直徑為20m準(zhǔn)岡筋，As 4467m

10、m2，平行于Y軸布置。5）承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算承臺(tái)保護(hù)層厚度50mm則ho=95O-5O=9OOmm由于基樁為圓形樁。計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方樁，則換算方樁截面邊寬為:bp 0.8d0.8 500400mm1、柱對(duì)承臺(tái)沖切由建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)承臺(tái)受樁沖切的承載力應(yīng)滿足:Fi 2a°y)oy(ac aox)hpfh柱邊至最近樁邊水平距離:a°x a°y 350mm沖垮比：oxa°x9003500.39沖切系數(shù):oxoy0.840.841.4ox 0.20.39 0.2承臺(tái)受沖切承載力截面高度影響系數(shù):hp 0.9875則有2 ox(bcaoy)0.987

11、1270 0.902 1.4 (0.4 0.35) 1.4 (0.4 0.35) 4740.6kN故厚度為0.90的承臺(tái)能夠滿足柱對(duì)承臺(tái)的沖切要求2、角樁沖切的驗(yàn)算承臺(tái)受角樁沖切的承載力應(yīng)滿足:a1xf h1 y Ghp fth02角樁側(cè)邊緣至承臺(tái)外邊緣距離:c1 c2700mm柱邊至最近樁邊水平距離:a°x a°y 350mm角樁沖垮比：a1x1 x 1y0.35ho0.90.39(在 0.25-1.0 之間)角樁沖切系數(shù):oxoyox0.20.390.2則有1x (c2a1y)1y (c11a1x)hp ftho22,0.35、0.95(0.70.35)0.95(0.7

12、)221876.48kN0.560.560.9875 12701maxN N1532.02kN1876.48kN0.90故厚度為0.90的承臺(tái)能夠滿足柱對(duì)承臺(tái)的沖切要求6）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V hs fbh。受剪面承載力截面高度影響系數(shù):800 4hs0.9875h0計(jì)算截面剪跨比:3500.39ho900（在 0.25-3.0 之間）剪切系數(shù)：1.7511.259hs ftbho0.98751.259 1270 2.5 0.903552.62kNV 2 Nmax 2 1532.023064.04kN3552.62kN故滿足抗剪切要求取基樁凈反力

13、最大值:Nmax 1532.02kNMxNiyi 2 1532.02 0.55 1685.22kNAS20.9 fyd1685.22 1060.9 300 90026935.06mm由建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)“承臺(tái)縱向受力鋼筋的直徑不應(yīng)小于 12mm間距不應(yīng) 大于200mm柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)的最小配筋率不應(yīng)小于 0.15%”承臺(tái)縱橫方向選用直徑為18mm的HRB鋼筋間距為140mm則鋼筋根數(shù)為n=2500/140+1=19,實(shí)際鋼筋 A=19 254.5=4835.5mni最小配筋率：min4835.50.215%0.15%2500 900故配筋滿足要求7）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

14、臺(tái)間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.65m，與承臺(tái)頂齊平，梁寬 250mm梁高400mm承臺(tái)底做100mm厚C10素混凝土墊層，墊層挑出承臺(tái)邊緣 100mm8）樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沉管灌注樁選用C25混凝土，鋼筋選用HPB235級(jí)9）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)頂面的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Vk=149kN則每根基樁承受水平荷載為H k 192H ik48kNn 4樁身按構(gòu)造要求配筋，由于受水平荷載影響，則樁身配812縱向鋼筋，As-2=904mm樁身配筋率為:As904門(mén)g -20.57%A4503.144滿足0.2%-0.65%之間的要求由于0.57%<0.65%則單樁水平承載力特征值計(jì)算

15、公式:N N km ft AnRha 075 mftW° 1.25 22 g 1Vm樁身為圓形截面，故a 2, n 0-55曙根據(jù)灌注樁樁周主要土層的類(lèi)別，取樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=25MN/m圓形樁樁身的計(jì)算寬度為：b°0.91.5d0.51.0575mEl 0.8E0I。W°d/2e Es/Ec對(duì)于C25級(jí)混凝土 ：4 2 2Ec 2.8 10 N / mm 2.8MN /m對(duì)于HPB235級(jí)鋼筋：Es 2.1 104N/mm22.1MN /m2扣除保護(hù)層后的樁直徑為d0 0.5 0.070.43md 22W0 邁d2 2( E 1) gd：3.14

16、0.45 0.522(7.5 1)0.75% 0.432323311.64 10- mI0 W0d/2El0.85Ecl。0.85 2.8 104 2.91 10-552.6MN- m211.64 10-3 0.5/22.91 10-5m45 mb0, EI25 1.05750.709m52.6樁頂最大彎矩系數(shù)vm取值：由于樁的入土深度h=15.2m,樁與承臺(tái)為固接,a h=0.709 15.2=10.7768m>4m故而 a h=4則 Vm=0.92620.57%0.204md23142An V1 ( E 1) g °.5 1(°.75-1)M取荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)淖钚∝Q向力（用該值計(jì)算所得單樁水平承載力特征值最小），則N=391.3kNmf(1.25 22 g)(1 )VMmf An0.75 0.709 2 1.27 1000000 11.64/1000 (1.25Rha0.92649795.54249.8kN > 48kN22 0.57%)(10.5 407.976 1000 )2 1.27 1000000 0.165故樁身水平承載力滿足要求10）配筋長(zhǎng)度計(jì)算由于側(cè)阻力起主要作用，基樁為端承摩擦型樁，配筋長(zhǎng)度應(yīng)不小于樁長(zhǎng)的2/3 （即2/3 X 15.2=10.1m）,同時(shí)不宜小于