土木工程(樁基礎)畢業(yè)設計

1、樁基礎設計目 錄前言1、 建筑設計資料（1）、設計原始資料（2）、建筑基地平面圖2、 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深 （1）、選擇樁型 （2）、選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深3 、確定單樁極限承載力標準值（1） 確定單樁極限承載力標準值4、確定樁數和承臺底面尺寸 （1） C柱樁數和承臺的確定 （2） 計算樁頂荷載5、樁身結構設計計算 （1）、樁身結構設計計算 （2）、確定復合基樁豎向承載力設計值 （3）、九樁承臺承載力計算（C承臺） （4） 樁頂作用驗算，樁承臺驗算（C承臺）6、 承臺設計 （1）、柱對承臺的沖切 （2）、角樁對承臺的沖切 （3）、斜截面抗剪驗算 （4）、受彎計算7 樁基礎沉降

2、驗算 8. 結論與建議結束語參考文獻1、 建筑設計資料 （1）、設計原始資料擬建三明大酒店工程位于三明市東興五路以南，其東臨電子商城，西側為居民住宅，房地產公司。南側為兒童服裝設計公司。擬建建筑物為一框架結構，地面以上9層，地下2層，總建筑面積27000m2?；娱L約60m，寬約40m，基坑開挖深度6m。本次設計主要是對酒店的某根柱進行樁基礎設計，作用于該柱（600mm×400mm）柱底面（基礎頂面）處的荷載基本組合設計值有兩類：最大軸力組合：軸向力F=6200 kN，柱底彎矩為M= 510 kN·m ，水平荷載V =285 kN；樁身采用C30的混凝土澆筑。最大彎矩組合：

3、軸向力F=4715 kN，柱底彎矩為M= 670 kN·m ，水平荷載V =385 kN；（M、H作用于柱的長邊方向且均為從左指向右）?；又苓厽o復雜管線，有利于基坑施工。根據鉆探揭露，擬建場區(qū)地貌單元為階地，地形較平坦，場地四周均無特殊情況分布。在基坑支護影響范圍內，自上而下有下列土層： -1層填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎磚、建筑垃圾組成，硬質含量30-60%,填齡大于5年。 層粉質粘土：黃褐色，可塑硬塑，含少量鐵錳結核，稍有光澤，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。 層粉質粘土：黃褐色，可塑，局部軟塑，稍有光澤，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。 層細砂：褐黃，黃色，細砂為主，

4、含少量粘性土，分選性較好，成分多為石英質，含云母，很濕飽和，稍密狀態(tài)。 砂土狀強風化花崗巖（52（3）c）：淺肉紅色，原巖結構基本保留，巖芯呈砂土狀，巖芯手可掰碎，遇水易散、易軟化，干鉆困難，巖體基本質量等級為級。該層全場地分布，層厚5.00-16.50m測得孔內初見水位埋深2.006.50m，穩(wěn)定水位埋深2.206.20m。地下水位埋深按3米計算，場地地下水對混凝土無腐蝕性影響。場地土體情況一覽序號類別（名稱）厚度h(m)重度(kN/m3)土粒重度s(kN/m3)含水率(%)液限L塑限P滲透系數k(m3/d)內摩擦角k(°)黏聚力ck(kPa)壓縮模量Es(MPa)承載力標準值fa

5、k(kPa)1填土1.518.528.520.727.917.70.005810-2粉質粘土6.519.02921.328.318.20.0820185.501253粉質粘土319.929.525.028.718.10.0725309.831704細砂520.530.520.8-1.327015.902205砂土狀強風化花崗巖1221.0-332835.0270 (2)、建筑基地平面圖2、 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深 （1）、選擇樁型 因為框架跨度大而且不均勻，柱底荷載大 ，不宜采用淺基礎。又因為灌注樁具有承載力能力高，施工方便，工期短，造價低，施工時無振動、無地面隆起或側移，對周邊建筑

6、物危害小，使用范圍大，適用于各種地質條件。所以，根據施工場地屬于市區(qū)，地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，應該選擇灌注樁基礎。 （2）、選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深因為基坑開挖深度為6米；依據地基土的分布，第層灰色的填土，厚度為1.5米，第層是黃褐色粉質粘土，厚度為6.5米，既不用考慮；第層是黃褐色粉質粘土，厚度為3米，承載力低，土層太薄，不宜做持力層；第層是黃褐色、黃色細砂土，厚度為5米，很濕飽和，稍密狀態(tài)，土層比較薄，樁承載力不夠，所以不宜做持力層；第層淺肉紅色砂土狀強風化花崗巖（52（3）c），厚度為12米，樁端承載力也比較高；所以，綜上各方面的情況應該選擇第層為持力層。樁端全斷面進入持力層1

7、.0m（>2d），工程樁入土深度為h。故：選擇承臺埋深為2.0m，樁基得有效樁長即為11-2=9.0m。樁截面尺寸選用：由于經驗關系建議：樓層<10時,樁邊長取300400,故取d=350m，由施工設備要求，樁分為兩節(jié)，上段長4.5m，下段長4.5m（不包括樁尖長度在內），實際樁長比有效樁長長0.5m，這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺一定長度而留有的余地。3 、確定單樁極限承載力標準值（1） 確定單樁極限承載力標準值本設計屬于二級建筑樁基，當根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系確定單樁豎向極限承載力標準值時，宜按下式計算：單樁極限摩阻力標準值（kN）單樁極限端

8、阻力標準值（kN） 樁的橫斷面周長（m）樁的橫斷面底面積（）樁周各層土的厚度（m）樁周第i層土的單位極限摩阻力標準值（） 樁底土的單位極限端阻力標準值（） 經查建筑樁基技術規(guī)范得：層序經驗參數法序數 土狀粉質粘土60細砂35砂土狀強風化花崗巖2007500 按經驗參數法確定單樁豎向承載力極限承載力標準值： 估算的單樁豎向承載力設計值（）R單樁豎向極限承載力設計值，kN單樁總極限側阻力力標準值，kN單樁總極限端阻力力標準值，kN樁側阻力分項抗力系數 樁端阻力分項抗力系數 所以最終按經驗參數法計算單樁承載力設計值，即采用，初步確定樁數。4、確定樁數和承臺底面尺寸 下面以C的荷載計算。柱底荷載設計值

9、如下： 最大軸力組合： 最大軸力6200kN， 彎矩510 kNm， 剪力285kN 最大彎矩組合： 軸力 4715 kN， 最大彎矩670kNm， 剪力385kN(1) C柱樁數和承臺的確定最大軸力組合的荷載：F=6200kN，M=510kNm，Q=285kN初步估算樁數,由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數，規(guī)范中建議取， 現(xiàn)在取1.2的系數， 即： 取n9根，正方形布樁 ，查書161頁表4-9有：樁距 ,可取S=1.4m承臺底面尺寸為3.5m×3.5m;假設承臺高為1.3m，樁頂伸入承臺60mm，鋼筋保護層取80mm，則承臺有效高度為h0=1.3-0.08=1.22m如下圖所示

10、： 裝的布置圖 樁基平面圖(2) 計算樁頂荷載取承臺及其上土的平均為重度為樁頂平均豎向力：5、樁身結構設計計算（1）、樁身結構設計計算 兩端樁長各4.5m,采用單點吊立的強度進行樁身配筋設計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=4.5m)處，起吊時樁身最大正負彎矩，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項系數）。樁身長采用混凝土強度C30, 級鋼筋，所以：取樁身保護層的厚度50mm，則樁身截面有效直徑樁身受拉主筋所以按最小配筋率計算 又由，二級建筑樁基，根據樁徑大小配置48根1012的樁頂與承臺連接鋼筋，錨入承臺至少30倍主筋直徑且伸入樁身長度不小于5d，對于沿管灌注樁

11、，配筋長度不小于承臺軟弱土層層底深度；所以，配筋率為>。所以，最終其他構造要求配筋見施工圖。樁身強度： 故滿足要求如下圖所示： 裝的截面圖 樁的剖面圖（2）、確定復合基樁豎向承載力設計值 該樁基屬于非端承樁，并n>3,承臺底面下并非欠固結土，新填土等，故承臺底面不會于土脫離 ，所以宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應，按復合基樁計算豎向承載力設計值。 目前，考慮樁基的群樁效應的有兩種方法。地基規(guī)范采用等代實體法，樁基規(guī)范采用群樁效應系數法。下面用群樁效應系數法計算復合基樁的豎向承載力設計值（3）、九樁承臺承載力計算（C承臺） 承臺凈面積：。 承臺底地基土極限阻力標準值： 分項系數 因

12、為樁分布不規(guī)則，所以要對樁的距徑比進行修正，修正如下： 群樁效應系數查表得： 承臺底土阻力群樁效應系數: 側阻群樁效應系數端阻群樁效應系數承臺土阻力阻群樁效應系數承臺內區(qū)土阻力群樁效應系數承臺外區(qū)土阻力群樁效應系數承臺土阻力分項抗力系數樁基中相應于每一根樁的承臺底地基土極限抗力標準值（kN），承臺底承臺寬度的深度范圍內（），地基土極限抗力標準值，可按地基規(guī)范中相應的地基土承載力標準值乘以2取值，（）；承臺底地基土凈面積（）。承臺內區(qū)的凈面積承臺外區(qū)的凈面積承載力特征值， 承臺外區(qū)凈面積 承臺內區(qū)凈面積m2 查表得： 那么，C復合樁基豎向承載力設計值R:那么，C復合樁基豎向承載力設計值R: 取R

13、 =760.142KN （4） 樁頂作用驗算，樁承臺驗算（C承臺）荷載取C柱的組合：F=6200 kN ，M= 510kNm，Q=285 kN承臺高度設為1.3m等厚，荷載作用于承臺頂面，樁頂伸入承臺60mm，鋼筋保護層取80mm，則承臺有效高度為h0=1.3-0.08=1.22m，承臺的平均埋深；但因為基坑開挖深度為6米，地下水位埋深按3米計算， 所以承臺埋置于地下水位以下。本工程安全等級為二級，建筑物的重要性系數=1.0. 則 作用在承臺底形心處的豎向力有F、G,但是G的分項系數取為1.2. 作用在承臺底形心處的彎矩 樁頂受力計算如下： 符合要求 滿足要求 作用于承臺底面的外力對通過群樁形

14、心的軸的力矩設計值第樁至軸的距離。 荷載取組合：F=4715 kN ，M= 670kNm，Q=385 kN 樁頂受力計算如下： 滿足要求6、 承臺設計 承臺混凝土強度等級采用C20,承臺是正方形，雙向配筋相同。 樁承臺設計（C柱） 由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： （1）、柱對承臺的沖切 承臺厚度H=1.3m,計算截面處的有效高度，承臺底保護層厚度取80mm. 當，滿足0.21.0 故取 故取即：沖垮比 沖切系數 截面高度影響系數：當 h800mm 時，取 h1.0；當 h2000mm 時，取 h0.9，其間按線性內插法取用； 受沖切承載力截面高度影響系數： 混凝土的抗拉

15、強度設計值： 沖切力設計值： 滿足要求 （2）、角樁對承臺的沖切 由圖9.1.1， 角樁沖垮比 角樁的沖切系數 角樁的沖切系數； 角樁沖跨比，其值滿足0.21.0，=，=；從角樁內邊緣至承臺外邊緣的距離（），此處應取樁的有效寬度；從承臺底角樁內邊緣引一沖切線與承臺頂面相交點，至角樁內邊緣的水平距離；當柱或承臺邊階處位于該線以內時，取由柱邊或變階處與樁內邊緣連線為沖切錐體的錐線。 （3）、斜截面抗剪驗算 截面有效高度，截面的計算寬度，混凝土的抗壓強度，該計算截面的最大剪力設計值：截面高度影響系數：對斜截面 對于柱下正方形獨立承臺，只需要對柱的一個軸進行驗算承臺的斜截面抗剪承載力即可。樁基規(guī)范規(guī)定

16、，剪切破裂面為通過柱邊和樁邊連接線形成的斜截面，抗剪驗算應滿足： 式中：垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計算截面一側的樁頂凈反力設計值總和（）；垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計算截面一側的樁頂凈反力設計值總和（）；垂直于x方向的斜截面抗剪承載力設計值（）垂直于y方向的斜截面抗剪承載力設計值（）-延軸方向一邊的樁數=，=， 剪跨比 當時，取0.3；當時，取0.922 所以： 剪切系數 對斜截面: 剪跨比 剪切系數 （4）、受彎計算： 承臺I-I截面處最大彎矩 級鋼筋,. 混凝土的軸心抗壓強度設計值； 構件截面面積； 全部縱向鋼筋的截面面積； 縱向鋼筋的抗壓強度設計值； 因為：

17、所以： 承臺截面處最大彎矩 級鋼筋, 混凝土的抗拉強 度設計值：. 因為： 所以，選用 （雙向布置）如下圖所示： X截面樁基剖面圖 Y截面樁基剖面圖7 樁基礎沉降驗算采用長期效應組合的荷載標準值進行樁基礎的沉降計算。由于樁基礎的樁中心距，所以可以采用分層總和法計算最終沉降量。樁基的最終沉降量表達式為： =式中：樁基的最終沉降量（）；按分層總和法計算經驗系數（）；按分層總和法計算經驗系數，當無地區(qū)經驗時，可參考：非軟土地區(qū)和軟土地區(qū)樁端有良好持力層時，=1；軟土地區(qū)，且樁端無良好持力層時，當25，=1.7；當25，=；樁長（）；樁基等效系數樁基等效系數。定義為：群樁基礎按明德林解計算沉降量與按布

18、氏解計算沉降量之比，可按下式簡化計算：，式中：，反映群樁不同距徑比，長徑比，及承臺的長寬比等因素的系數，可查基礎工程的附錄表。，分別為矩形承臺的長、寬及樁數。矩形布樁時的短邊布樁數，當布樁不規(guī)則時可按，近似，當計算值小于1時，取=1 角點法計算點對應的矩形荷載分塊數角點法計算點對應的第j塊矩形底面長期效應組合的附加力，kN樁基沉降計算深度范圍內所劃分的土層數等效作用底面以下第I層土的壓縮模量（）；采用地基土自重壓力至自重壓力加附加應力作用時的壓縮模量樁端平面第j塊何 在計算點至第層土，第層土底面的距離（m）樁端平面第j塊荷載計算點至第I層土，第層土底面深度范圍內平均附加應力系數，可按規(guī)范附錄G采用矩形基礎中心點沉降 =式中：，根據矩形長寬比及深度比，查附錄G地基沉降計算深度，按應力比法確定，且處的附加應力與土的自重應力應該符合下式要求：計算各層土的自重應力：第層土底的自重應力，第層土的重度，在地下水位以下用浮重度第層土的厚度，m由于： 查表得：用內插法算得=0.061 =1.603 =11.505 豎向荷載標準值： 基底自重應力： 基底處應力： 基底處的附加應力： 樁端平面下的土的自重應力和附加應力（）計算如下：一下不是特殊值