樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、 地基基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)專 業(yè)： 水利水電工程 學(xué)生姓名： 當(dāng)代雷鋒 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí) ： 13水利1班 指導(dǎo)老師 ： 黃 金 林 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院 2016年6月目錄樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)1一設(shè)計(jì)資料11地形12工程地質(zhì)條件13巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)14水文地質(zhì)條件25上部結(jié)構(gòu)資料2二 預(yù)制樁基設(shè)計(jì)2三.單樁承載力計(jì)算31單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值32樁基豎向承載力特征值及初步確定樁數(shù)4四基豎向承載力驗(yàn)算及承臺(tái)尺寸4五.承臺(tái)設(shè)計(jì)61承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算62承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算7六.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9七樁身配筋101.吊樁驗(yàn)算102.樁的主筋計(jì)算113樁的箍筋計(jì)算11八參考文獻(xiàn)12九設(shè)計(jì)圖

2、紙12樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)資料1地形擬建建筑場(chǎng)地地勢(shì)平坦，局部堆有建筑垃圾。2工程地質(zhì)條件自上而下土層依次如下：號(hào)土層：素填土，層厚1.6m，稍濕，松散，承載力特征值。號(hào)土層：淤泥質(zhì)土，層厚3.1m，流塑，承載力特征值。號(hào)土層，粉砂，層厚6.3m，稍密，承載力特征值。號(hào)土層，粉質(zhì)黏土，層厚4.5m，濕，可塑，承載力特征值。號(hào)土層，強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖,厚3.0m,承載力特征值；號(hào)土層，中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖, 厚度未揭穿，承載力特征值3巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)地基巖土物理力學(xué)參數(shù)如表2和表3所示。表2 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號(hào)土的名稱孔隙比含水量液性指數(shù)壓縮模量承載力特征素填土5.0淤泥質(zhì)土1.0462.41.

3、083.869粉砂0.8127.67.5115粉質(zhì)黏土0.7931.20.749.2170強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖20.8380中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖23.5600表3 樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 單位：土層編號(hào)土的名稱側(cè)阻力端阻力土層編號(hào)土的名稱側(cè)阻力端阻力素填土23粉質(zhì)黏土61920淤泥質(zhì)土28強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖1242650粉砂46中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖15035004水文地質(zhì)條件擬建廠區(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1.5m。5上部結(jié)構(gòu)資料 上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)荷載，柱底荷載設(shè)計(jì)值：N=19075 kN，M=1500 kN·m，V=490 kN柱底荷載標(biāo)準(zhǔn)值：N=14130 kN

4、，M=1111 kN·m，V=363 kN注：1、荷載作用于基礎(chǔ)頂面，彎矩作用于跨度方向；2、表中給出的是荷載設(shè)計(jì)值，如需用到荷載標(biāo)準(zhǔn)值，直接把設(shè)計(jì)值除以1.35即可。二 預(yù)制樁基設(shè)計(jì)建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案采用混凝土預(yù)制樁，具體設(shè)計(jì)方案如下：自然地面標(biāo)高同室內(nèi)外地坪標(biāo)高。該建筑樁基屬于丙級(jí)建筑樁基，擬采用截面為的混凝土預(yù)制方樁，以號(hào)土層中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖為持力層，樁尖伸入持力層2.5m，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)高2m，承臺(tái)底面埋置深度為-2.50m，樁頂伸入承臺(tái)100mm。則設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為0.6+6.3+4.5+3.0+2.5+0.1=17m三.單樁承載力計(jì)算根據(jù)以上設(shè)計(jì)，樁頂標(biāo)高為-2.4m，樁底標(biāo)高為-

5、19.4m，樁長(zhǎng)為17m。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(jì)算： 式中：?jiǎn)螛敦Q向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，KN；單樁總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，KN；單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，KN;樁身周長(zhǎng)，m；樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值Kpa；樁周第i層土的厚度，m；樁端面積，；樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kpa。由于 Qsk=4×0.40×0.6×28+6.3×46+4.5×61+3.0×124+2.5×150=2125KNQpk=0.4×0.4×3500=560KNQuk=2125+560=2685KN2樁基豎

6、向承載力特征值及初步確定樁數(shù)承臺(tái)底部地基土為較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮承臺(tái)土效應(yīng)，即取，則有R=Rs=QukK=26852=1342.5KN根據(jù)上部荷載初步估計(jì)樁數(shù)為n=FkRs=141301342.5=10.5則取設(shè)計(jì)樁數(shù)為16根。四基豎向承載力驗(yàn)算及承臺(tái)尺寸根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ942008），當(dāng)按單樁承載力特征值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，荷載應(yīng)取其效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場(chǎng)地內(nèi)無(wú)可液化砂土、粉土問(wèn)題，因此可不進(jìn)行地震效應(yīng)的豎向承載力驗(yàn)算。根據(jù)樁數(shù)及承臺(tái)尺寸構(gòu)造要求初步設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)（見(jiàn)圖4.2），取承臺(tái)邊長(zhǎng)為5.0m×5.0m，矩形布樁，樁

7、中心距取3.5d，則S=3.5×400=1400mm，取s=1400mm，樁外邊緣距承臺(tái)邊緣均為200mm。 承臺(tái)及其上填土的總重為Gk=5.0×5.0×2.5×20-1×10=1000KN 計(jì)算時(shí)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則:Nk=Fk+Gkn=14130+100016=945.6KN<R(=1342.5KN)Nkmax=Nk+Mxmaxxi2=945.6+(1111+363×2.0)×2.18×2.12+8×0.72=1044.01KNNkmax<1.2Rs(1661KN)Nkmin=Nk-Mxm

8、axxi2=945.6-1111+363×2.0×2.18×2.12+8×0.72=847.19NNkmin>0因此 滿足設(shè)計(jì)要求，故初步設(shè)計(jì)是合理的。五.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5.0m×5.0m和5.0m×5.0m，預(yù)估承臺(tái)厚2.0m（見(jiàn)圖4.3）承臺(tái)混凝土選用C25，；承臺(tái)鋼筋選用HRB400級(jí)鋼筋級(jí)鋼筋，fy=360N/mm2。1承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算荷載采用荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值，則基樁凈反力設(shè)計(jì)值為:Nminmax=Fn±Myyiy2=1907516±(1500+490&#

9、215;2.0)×（2.1+0.7）8×2.12+8×0.72=1327.3KN1015.0KN承臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)圖2承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算為防止承臺(tái)產(chǎn)生剪切破壞，承臺(tái)應(yīng)具有一定的厚度，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)厚2.0m，承臺(tái)底保護(hù)層厚度50mm，則h0=2000-50=1950mm。分別對(duì)柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計(jì)算，以驗(yàn)算承臺(tái)厚度的合理性。(1).承臺(tái)受彎承載力計(jì)算承臺(tái)計(jì)算截面彎矩如下。對(duì)于-截面，取基樁凈反力最大值Nmax=1327.3KN進(jìn)行計(jì)算，則Mx=Niyi=4×1327.3×1.1+2.5=19113.12KN.mAs1=Mx0.9fyh0B=1

10、9113.12×1060.9×360×1950×5.0=6050mm2因此，承臺(tái)長(zhǎng)邊方向單位長(zhǎng)度選用2580 (As1=6136mm2).取2580，實(shí)際配筋A(yù)s1=6136mm2.滿足要求。My=Nixi=4×1327.3×1.1+2.5=19113.12KN.mAs2=My0.9fyh0B=19113.12×1060.9×360×1950×5.0=6050mm2因此，選用2580(As2=6136mm2).取2580，實(shí)際配筋A(yù)s2=6136mm2.滿足要求。(2).柱對(duì)承臺(tái)沖切承臺(tái)受壓沖切

11、的承載力應(yīng)滿足下式：由于 Fl=F-Ni=19075-0=19075KN ，沖跨比：a0x=1.50m,則ox=a0xh0=1.501.95=0.769a0y=1.50m,則oy=a0yh0=1.501.95=0.769 沖切系數(shù)為ox=0.84ox+0.2=0.840.969=0.867;oy=0.84oy+0.2=0.840.969=0.867 2oxbc+aoy+oyhc+aoxhpfth0=20.8670.6+2.2+0.8670.6+2.2×0.9×1270×1.95 =21643KN>Fl(=19075KN) 故厚度為2.0m的承臺(tái)能夠滿足柱對(duì)承

12、臺(tái)的沖切要求。(3).角樁沖切驗(yàn)算承臺(tái)受角樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式：由于N'=Nmax=1327.3KN,從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣距離為C1=C2=0.6m;a1x=h0 ; a1y=h0;角樁沖跨比為：1x=1，1y=1,1x=0.561x+0.2=0.561.2=0.47;1y=0.561y+0.2=0.561.2=0.47 則 21xc2+a1y2+1yc1+a1x2hpfth0=20.470.6+2.2+0.470.6+2.2×0.9×1270×1.95 =20861.13KN>Fl(=19075KN) 故厚度為2.0m的承臺(tái)能夠滿足角樁對(duì)承

13、臺(tái)的沖切要求(4)承臺(tái)受剪切承載力計(jì)算承臺(tái)剪切破壞發(fā)生在與樁邊連線所形成的斜截面處，對(duì)于-截面，As=6050mlm2ox=aoxh0=2.21.95=1.13(介于0.25-3之間）剪切系數(shù)為 a=1.75ox+1=1.751.13+1=0.82 受剪切承載力高度影響系數(shù)計(jì)算：由于hs=0.98-截面剪力為 V=2Nmax=2×1327.3=2654.6KN 則 hsaftb0h0=0.98×0.82×1.27×103×2.0×1.95=3980.2KN>V 故滿足抗剪切要求六.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)制樁的樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)選用C30

14、,鋼筋選用HRB335級(jí)。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ942008）第5.8.2條的規(guī)定，樁頂軸向壓力應(yīng)符合下列規(guī)定： NmaxcfcApsNmax=F+Gn+Myyiy2 =19075+100016+(1500+490×2.0)×2.18×2.12+8×0.72=1387.5KN計(jì)算樁身軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮屈壓影響，故取穩(wěn)定系數(shù)=1；對(duì)于預(yù)制樁，基樁施工工藝系數(shù)c=0.85,C30級(jí)混凝土，fc=14.3N/mm2,則：cfcAps=1×0.85×14.3×103×0.42=1945KN>Nmax(=

15、1387.5KN)七樁身配筋1.吊樁驗(yàn)算樁的截面尺寸為400mm×400mm，樁長(zhǎng)17米，箍筋為HPB235，fyv=210N/mm2，吊樁時(shí)采用二點(diǎn)起吊，起吊位置如圖所示。起吊點(diǎn)距樁兩端距離為a=0.207l=0.207×17=3.52m2.樁的主筋計(jì)算控制彎矩為吊立時(shí)的情況，Mmax=0.0214kql2式中：k-樁在吊運(yùn)過(guò)程中可能受到的沖撞和振動(dòng)影響而采取的動(dòng)力系數(shù)，取1.5；q-樁單位長(zhǎng)度的自重設(shè)計(jì)值，q=1.35A=1.35×24×0.42=5.4KN/m則起吊時(shí)樁身最大彎矩為M1=M2=0.0214kql2=0.0214×1.5&#

16、215;5.4×172=50.10KN.m樁身截面有效高度：h0=400-40=360mms=Mfcbh02=50.10×10614.3×400×3602=0.0676=1-1-2s=0.0700<bAs=fcbh0fy=14.3×400×0.0700×360210=686.4mm2選用2 16，因此整個(gè)截面的主筋為4 16（As=804mm2）,其配筋率=804400×360=0.56%>min=0.15%，其他構(gòu)造見(jiàn)施工圖。3樁的箍筋計(jì)算箍筋采用HPB235鋼筋hwb=360400=0.9<4

17、，須滿足V0.25cfcbh0V=12q0.586l=23.77KN0.7ftbh0=0.7×1.43×400×360=144.14KN>V故滿足要求可按構(gòu)造配箍筋，具體見(jiàn)施工圖。因此，選616的HRB335級(jí)鋼筋通長(zhǎng)配筋；箍筋選用6的HPB235鋼筋，間距200mm，距樁頂2m范圍內(nèi)間距50mm，距樁頂2-14.4m范圍內(nèi)間距100mm。采用打入法沉樁，樁頂設(shè)置三層650鋼筋網(wǎng)，層距50mm，樁尖所有主筋焊接在一根圓鋼上，樁尖0.6m范圍內(nèi)箍筋加密，間距50mm,樁尖所有主筋焊接在一根圓鋼上，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。具體可見(jiàn)施工圖。