樁基礎(chǔ)課程設(shè)計

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計-塔里木大學(xué)土木工程專業(yè)目錄1 .設(shè)計資料11.1 上部結(jié)構(gòu)資料11.2 建筑物場地資料12 .選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深12.1 選擇樁型12.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深23 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值33.1 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值34 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸44.1 C柱的樁和承臺的確定45 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值55.1 四樁承臺承載力計算（C承臺）56 .樁頂作用驗算66.1 四樁承臺驗算（C承臺）67 .樁基礎(chǔ)沉降驗算77.1 C柱沉降驗算78 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算98.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算99 .承臺設(shè)計109.1 四樁承臺設(shè)計（C柱）101

2、0.參考文獻(xiàn)13 1 設(shè)計資料1.1 上部結(jié)構(gòu)資料擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，室外地坪標(biāo)高同自然地面，室內(nèi)外高差。柱截面尺寸均為，橫向承重，柱網(wǎng)布置如圖1.2 建筑物場地資料擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi)，地勢平坦,建筑物場地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。 場地地下水類型為潛水，地下水位離地表2.1米，根據(jù)已有資料，該場地地下水對混凝土沒有腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見表表3.1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號土的名稱孔隙比含水量液性指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N壓縮模量承載力特征值素填土5.0淤泥質(zhì)土1.0462.41.083.869粉砂0.8127.6147.5115粉質(zhì)黏土

3、0.7931.20.749.2170 續(xù)表粉砂層0.583116.8285 表3.2 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：土層編號土的名稱側(cè)阻力端阻力土層編號土的名稱側(cè)阻力端阻力素填土23粉質(zhì)黏土61920淤泥質(zhì)土28粉砂層732450粉砂4622 2. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深2.1 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(chǔ)。根據(jù)施工場地、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因轉(zhuǎn)孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對周圍環(huán)境污染，采用靜壓預(yù)制樁，這樣可以較好的保證樁身質(zhì)量，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)，同時，當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量、施工設(shè)備以及材料供應(yīng)也

4、為采用靜壓樁提供可能性。2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深依據(jù)地基土的分布，第層是灰褐色粉質(zhì)粘土，第層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土，且比較厚，而第層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土，所以第層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（>2d），工程樁入土深度為h。故：由于第層厚1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對承臺沒有影響，所以選擇承臺底進(jìn)入第層土0.6m，即承臺埋深為2.1m，樁基得有效樁長即為22.8-2.1=20.7m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗關(guān)系建議：樓層<10時,樁邊長取300400,故取350mm×350mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長11m

5、，下段長11m（不包括樁尖長度在內(nèi)），實際樁長比有效樁長長1.3m，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。樁基以及土層分布示意如圖2.2.1。圖2.2.1土層分布示意3 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3.1 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值本設(shè)計屬于二級建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，宜按下式計算：式中 - 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值時可按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表5.2.8-1（樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。- 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值時可按表建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表GE5

6、.2.8-2（樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。對于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計算其樁側(cè)阻力。根據(jù)表1.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)，按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94查表得極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（表2.3.1）。表2.3.1 極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序液限指數(shù)經(jīng)驗參數(shù)法I粉質(zhì)粘土0.86742.552淤泥的粉質(zhì)粘土0.60856.912粉質(zhì)粘土0.80038.8001391.428按經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值： 估算的單樁豎向承載力設(shè)計值（）所以最終按經(jīng)驗參數(shù)法計算單樁承載力設(shè)計值，即采用，初步確定樁數(shù)。4 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸下面以C的荷載計算。柱

7、底荷載設(shè)計值如下：最大軸力組合： 最大軸力3121kN， 彎矩32 kNm， 剪力20kN最大彎矩組合： 軸力 3002 kN， 最大彎矩197 kNm， 剪力62kN最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值：2400 kN4.1 C柱樁數(shù)和承臺的確定最大軸力組合的荷載：F=3121 kN ，M= 32kNm，Q=20 kN初步估算樁數(shù),由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范中建議取， 現(xiàn)在取1.1的系數(shù)， 即： 取n4根，樁距 ,樁位平面布置如圖4.1.1，承臺底面尺寸為圖4.1.1四樁樁基礎(chǔ)5. 確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值該樁基屬于非端承樁，并n>3,承臺底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺底面不會于土

8、脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計算豎向承載力設(shè)計值。目前，考慮樁基的群樁效應(yīng)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(yīng)系數(shù)法。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法計算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計值5.1四樁承臺承載力計算（C承臺） 承臺凈面積：。 承臺底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值： 分項系數(shù) 因為樁分布不規(guī)則，所以要對樁的距徑比進(jìn)行修正，修正如下： 群樁效應(yīng)系數(shù)查表得： 承臺底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù): 承臺外區(qū)凈面積 承臺內(nèi)區(qū)凈面積m2 查表 那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計值R: 6 .樁頂作用驗算6.1四樁承臺驗算（C承臺）（1）荷載取C柱的組合：F=3121 kN ，M= 32

9、kNm，Q=20 kN 承臺高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺頂面。 本工程安全等級為二級，建筑物的重要性系數(shù)=1.0.由于柱處于軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內(nèi)填土比室外高，設(shè)為0.3m，即室內(nèi)高至承臺底2.4m，所以承臺的平均埋深。作用在承臺底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項系數(shù)取為1.2.作用在承臺底形心處的彎矩樁頂受力計算如下： 滿足要求（2）荷載取組合：F=3002 kN ，M= 197kNm，Q=62 kN 樁頂受力計算如下： 滿足要求7 樁基礎(chǔ)沉降驗算采用長期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計算最終沉降量。7.1 C

10、柱沉降驗算 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基底處壓力 基底自重壓力 基底處的附加應(yīng)力 樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力（）計算如下：在z=0時： =172.54 在時： 在時 在時 將以上計算資料整理于表7.1.1表7.1.1的計算結(jié)果（C柱）Z(m)0172.54100.25676.192189.1412.10.0785212.3244.3208.2314.50.021858.965.7220691600.01335.162在z=5.7m處，所以本基礎(chǔ)取計算沉降量。計算如表7.1.2表7.1.2計算沉降量（C柱）Z(mm)平均附加應(yīng)力系0100.250200012.10.17025340.5340.51

11、100083.72430014.50.10175437.52596.0251100023.61570016.00.0805458.8521.32582007.03故：S=83.72+23.61+7.03=114.46mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長徑比，承臺的長寬比，查表得：所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算8.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算兩端樁長各11m,采用單點吊立的強度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時樁身最大正負(fù)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(shù)）。樁身長采

12、用混凝土強度C30, 級鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個截面的主筋胃，配筋率為>。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強度 =913.025 故滿足要求9 承臺設(shè)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。9.1四樁承臺設(shè)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 由圖9.1.1，承臺厚度H=1.0m,計算截面處的有效高度，承臺底保護(hù)層厚度取80mm.沖垮比 當(dāng)，滿足0.21.0=125mm < 0.20= 0.20mm 故取184mm。即：沖垮比沖切系數(shù)C柱截面取，混凝土的抗拉強度設(shè)計值沖切力設(shè)計值(2

13、) 角樁對承臺的沖切 由圖9.1.1， 角樁沖垮比，滿足0.21.0，故取0.2。 角樁的沖切系數(shù) 滿足要求（3）斜截面抗剪驗算 計算截面為I-I，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(shè)計值： 剪跨比 當(dāng)時，取0.3；當(dāng)時，取 由于，故取 剪切系數(shù) 滿足要求（4）受彎計算 承臺I-I截面處最大彎矩 級鋼筋,. 選用 整個承臺寬度范圍內(nèi)用鋼筋取15根，即（雙向布置）（5）承臺局部受壓驗算 C柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計算面積 混凝土的局部受壓強度提高系數(shù) 滿足條件圖9.1.1四樁承臺結(jié)構(gòu)計算圖10、 參 考 文 獻(xiàn)【1】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)·

14、; 建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ9494） ·北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【2】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)·建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB500072002）·北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【3】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)· 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB200102002）·北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【4】 丁 星 編著·樁基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)與設(shè)計實例·成都：四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，2006【5】 王 廣 月，王 盛 桂，付 志 前 編著·地基基礎(chǔ)工程·北京：中國水利水電出版社，2001【6】 趙 明

15、華 主編，徐 學(xué) 燕 副主編·基礎(chǔ)工程·北京：高等教育出版社，2003【7】 陳 希 哲 編著·土力學(xué)地基基礎(chǔ)·北京：清華大學(xué)出版社，2004【8】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，賈 正 甫 編著·結(jié)構(gòu)設(shè)計原理·北京：科學(xué)出版社，2002一：樁基類型和樁尺寸的選擇并確定樁端持力層和承臺埋深 樁型采用預(yù)制方樁，擬尺寸為300mm×300mm方樁。由于地面以下很大深度沒有基巖（d>20m）所以采用摩擦樁，選第層硬塑-可塑的粉質(zhì)黏土作為持力層，承臺埋深為1.9m，假設(shè)承臺底面以下的柱長為4m，只穿越第層土層。二： 確定單樁

16、豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk由表5-6查得樁的極限 阻力標(biāo)志值qsik為粘性土：Il=0.412 因為d=1.9+2=3.9<5.0m所以qsik的修正系數(shù)為0.8，所以qsik=樁的入土深度：h=1.9+4=5.9m<9m粘性土：Il=0.412，h=5.9m，查表得qpk=1600kPa故單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為：=2×(0.3+0.3) ×61×4+1600×0.3×0.3=292.8+144=436.8kN三：初步估算所需樁數(shù)n在估算樁數(shù)時，首先需計算單樁豎向承載力設(shè)計值R由于樁的布置和樁數(shù)未知，先不考慮承臺效應(yīng)和群樁效應(yīng)。

17、從表5-19查得， 得確定樁數(shù)時，由于承臺尺寸還未確定，可先根據(jù)單樁承載力設(shè)計值R和上部結(jié)構(gòu)物荷載初步估算確定中心荷載時，估算樁數(shù)，=1.1，F(xiàn)=846.02kN 取n=4，即采用4根樁。四：進(jìn)行樁位布置和確定承臺尺寸（1）樁在平面上采用行列式布置，由于預(yù)制樁根數(shù)<9，所以S3d=0.9m。在x方向取樁間距Sx=1.1m，因為承臺邊緣至邊樁中心的距離不應(yīng)小于樁的邊長，即承臺bx=1.1+2×0.3=1.7m在y方向取樁間距Sy=3d=3×0.3=0.9m，即承臺by=0.9+2×0.3=1.5m平面布置如下：圖3-1承臺平面圖（2）承臺埋深1.9m，承臺高0

18、.7m，樁頂伸入承臺50mm，鋼筋保護(hù)層取35mm，則承臺有效高度h。=0.7-0.050-0.035=0.615m=615mm承臺平面布置如下：五：計算考慮群樁效應(yīng)下的基樁豎向承載力設(shè)計值R并驗算樁數(shù)是否合適，其中（1）求系數(shù)和，以和，按樁為粘性土、從表5-20得，（2）求系數(shù)，按5-70計算，首先求出承臺內(nèi)區(qū)、外區(qū)的凈面積、和承臺底地基土凈面積查表5-21得， 得（3）求R。先基樁的承臺底地基t，極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值Qck經(jīng)深度修正，d=1.9+1/2*1.5=2.65m；因為b=1.5m<3.0m,所以不需進(jìn)行寬度修正。=200+1.6*18.25*(2.65-0.15-0.5)=258

19、.4kPa， n=4從表5-19查得，且得基樁豎向承載力設(shè)計值R：（4）驗算考慮承臺 和群樁效應(yīng)下的樁數(shù)承臺及其 G=1.2*1.7*1.5*1.9*20=116.28kN根說明取n=4根可以滿足要求六：樁頂荷載設(shè)計值計算豎向力：F+G=962.30KN；承臺高0.7m，則承臺底所受的彎矩（繞y軸） 則樁頂平均豎向力設(shè)計值為，七：基樁豎向抗壓承載力驗算基礎(chǔ)是偏心受壓：兩項驗算均滿足要求。八：水平承載力驗算水平力H=50kN，水平力和豎向力的合力與鉛垂線的夾角，故可以不驗算基樁的水平承載力。九：承臺抗沖切驗算（1）柱對承臺的沖切驗算在x方向，在y方向 取故取， 承臺混凝土選用C20，滿足要求（2

20、）角柱對承臺的沖切驗算：應(yīng)驗算受樁頂荷載最大的角柱對承臺的沖切 所以取 而滿足要求十：承臺受剪切承載力計算最危險截面為A-A截面，因其右側(cè)的兩樁承受的荷載最大，且縱向兩樁間的距離比橫向要大，見平面圖，可知，取故剪切系數(shù)，截面處的計算寬度為所以滿足要求。十一：承臺受彎承載力計算（1）計算柱邊截面的彎矩-載面，-載面，（2）配筋計算（采用HPB235鋼筋， ）a :沿x方向配筋：按混規(guī)進(jìn)行配筋，得 選用1012160，沿平行于x軸方向均勻布置。b :沿y方向配筋：由于沿短邊方向的鋼筋通常置于長邊鋼筋之上，并假設(shè)采用直徑為10mm的鋼筋，故 得 選用1110160，沿平行于y軸方向均勻布置。致謝在經(jīng)歷兩個多星期的課程設(shè)計過程后，首先,