樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、L 申1璋輕送片 *_ 亠 3 * /基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)-樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：徐 輝班級(jí)：土木0702學(xué)號(hào):U200715360姓名:朱良日期:2010.7土木工程與力學(xué)學(xué)院目錄1.設(shè)計(jì)資料1.1地質(zhì)資料2計(jì)算2.1選擇樁型樁端持力層承臺(tái)埋深2.2確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值2.3確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸2.4確定樁基豎向承載力特征值2.5樁頂作用驗(yàn)算2.6樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算2.7樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.8承臺(tái)設(shè)計(jì)103.參考文獻(xiàn)12基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)資料1.1地質(zhì)資料：地下水位離地表1.0m;表1各層土的物理性質(zhì)及力學(xué)指標(biāo)土層序號(hào)土層名稱層底 埋深(m)容重(kN/m 3)含水量(%)空隙比e液性 指數(shù)

2、II壓縮 模量丘1-2(MP a)比貫入 阻力Ps(MP a)褐黃色 粉質(zhì)黏 土2.018.027.80.810.486.40.59灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土6.017.838.81.091.184.50.57灰色淤 泥質(zhì)黏 土14.917.053.11.511.292.10.62灰褐 色粉質(zhì) 黏土20.018.035.41.020.804.82.27暗綠 草黃色 粉質(zhì)黏 土24.018.524.70.710.317.84.76灰色粉質(zhì)黏土> 34.018.035.51.020.874.93.481.2荷載設(shè)計(jì)值：N=5800+5On(kN)M=680+5n( kNn)n=601.3柱截面尺寸：

3、600mM 800mm2計(jì)算2.1選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深2.1.1選擇樁型因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆?，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(duì)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(shí)，當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量、施工設(shè)備以及材料供應(yīng)也為采用靜 壓樁提供可能性。2.1.2選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深<10時(shí)，樁邊長取 300400,400mm<10m下段長10m（不包括樁尖長度在內(nèi)）。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層 400mm由施工設(shè)備要求，樁分為

4、兩節(jié)，上段長 圖2-2樁基及土層分布示意圖依據(jù)地基土的分布，第一層為褐黃色粉質(zhì)粘土但離地面太近不能作為持力層。而二三四六層都是流塑或軟塑的粘土，五層是暗綠草黃色粉質(zhì)粘土，是可塑的，所以選擇第五層為持力層。但持力層不是非常厚不能滿足樁端全斷面進(jìn)入持力層深度到達(dá)該土層樁端阻力的臨界 深度。選用低承臺(tái)基礎(chǔ)（低承臺(tái)樁基礎(chǔ)，一般初選d =12 m），因?yàn)榈叵滤锹裆钍?1m而上 部荷載較大，初選承臺(tái)埋深為20。樁端全斷面進(jìn)入持力層2.0m （>2d）。樁尖到持力層底面面的距離Z為2.0m （ >4d）。故工程樁入土深度為：h 20 2.022m樁基得有效樁長即為 L 22 2.020m。2.

5、2確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，采用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法和靜力觸探法估算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。 根據(jù)單橋探頭靜力觸探資料 Ps確定樁側(cè)極限阻力標(biāo)準(zhǔn)。qk1401201008060”002Psb 125,c具一 100"f20：t/d” g0*h6001000 2000 3000 4000 5000 6000 7000P/kPa）圖 2-3 Ps qsk 曲線Hq卩2-4由于除去雜土外，第,層土都是粘土，則采取圖2.3中的折線oabc來確定樁 側(cè)極限阻力的標(biāo)準(zhǔn)值：即：Ps 1000kPa 時(shí)，qsk 0.05PsPs 1000 kPa 時(shí)，qsk 0.025Ps 25樁端的豎向

6、極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式QukQskQpkuqsk|iPskAp1其中：psk - ( Psk12Psk2)樁身截面周長,m。li 樁穿過第i層土的厚度。樁端阻力修正Ap 樁身橫截面積，擴(kuò)底樁為樁底水平投影面積,系數(shù)，查表2.2。由于樁尖入土深度 H=22m（15vHv3Q）查表2.2，由線性插值法求得修正系數(shù)=0.83表2.2樁端阻力修正系數(shù)值樁入土深度（m）H<1515<H 3030<H 600.750.75-0.90.9計(jì)算時(shí)，由于樁尖進(jìn)入持Psk , Psk2 為樁Psk1 2270KPa ,Psk1為樁端全斷面以上 8倍樁徑范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值，力層深度較淺，

7、僅1m,并考慮持力層的可能起伏，所以這里不計(jì)持力層土的 端全斷面以下4倍樁徑范圍以內(nèi)的比貫入阻力平均值，故Psk2 4760KPa ,為折減系數(shù),因?yàn)镻sk1 / Psk20.477 5，取樁端阻力的計(jì)算公式為:qpkP 1( Psk1210.8 (22702Psk2)1 4760)2812k Pa根據(jù)靜力觸探法求qsk，根據(jù)圖2-3和表1.1 （各層土的Ps值），有如下:層數(shù)psqsk10.59150020.571546030.62318.9275.942.2781.755.1416.92554.761442288qskil i1040.83按靜力觸探法確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值:Quk

8、Qsk Qpk uqskiliPskA P=4 0.40 1040.83 + 0.42 2812= 1665.32449.92=2115.24 kN按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值:Quk Qsk Qpk u qskili qpk Ap其中吐追q陜?nèi)鐭o當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，均可以查表得到。查建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ94-2008中表5.3.5 1得:土層液限指數(shù)IlQsLk10.4871.280021.1838415231.29388.9338.240.8525.1265.250.3182.162164.32qskil i919.72tbk查建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008中表5.3.5

9、 2得:qpk3300 1000 (0.310.25)/0.253060 k Pa所以:Q uk Qsk Qpk=4 0.40u qskili qpkAp919.72 + 3060 0.421471.55489.60= 1961.15kN確定單樁豎向承載力特征值比,綜上比較可知,應(yīng)取靜力觸探法確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk 1961.15kN（取小值）。則:RaQuk 1961.15981.6kN最小邊距：=>d,且=>300最佳樁距：s=3.5d查新規(guī)范：樁數(shù)估計(jì)和承載力驗(yàn)算均取上部荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。2.3確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸F面以一B,一C的荷載計(jì)算。柱荷載設(shè)計(jì)值:N=880

10、0kN,M980kNm, H =0kN荷載標(biāo)準(zhǔn)值:Nk=8800/1.35Mk 980/1.356519kN,726kNm初步估算樁數(shù)，由于柱子是偏心受壓, 現(xiàn)在取1.1的系數(shù)，即：Nkn Ra故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范中建議取1.11.2，1.1色咀1.1980.67.3根取n= 8，樁距Sa=3d 1.2m,3.1m 3.1m承臺(tái)底面尺寸為IMP iSll J2.4 確定基樁豎向承載力特征值該樁基屬于非端承樁，并n>3,承臺(tái)底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺(tái)底面不會(huì)于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺(tái)的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計(jì)算豎向承載力特征值。（建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-20085

11、23對(duì)于端承型樁基、樁數(shù)少于4根的摩擦型柱下獨(dú)立 樁基、或由于地層土性、使用條件等因素不宜考慮承臺(tái)效應(yīng)時(shí)，基樁豎向承載力特征值應(yīng)取 單樁豎向承載力特征值。）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(shí)體法,樁基規(guī)范(不考慮Sa不考慮地震作用時(shí)：R2承臺(tái)凈面積：Ac (3.1812 30.4R a c f ak Ac2 2O.4O2)/81.04m2。BcT注:3.1 c 0.15520Sa/d為樁中心距與樁徑之比;Bc/I為承臺(tái)寬度與樁長之比。查表5.2.5承臺(tái)效應(yīng)系數(shù)0.11采用群樁效應(yīng)系數(shù)法。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法計(jì)算復(fù)合基樁的豎向承載力特征值。 地震作用) 考慮承臺(tái)效應(yīng)的復(fù)合基

12、樁豎向承載力特征值可按下列公式確定:5m深度范圍內(nèi)各層土的地基承載力特征值按厚度加權(quán)(1 )荷載取柱的N k max組合:Nk=8800/1.35Mk 980/1.356519kN,荷載作用在承臺(tái)頂面。726kNm本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)0=1.0.的平均值；第一層fak104Ps26.986.26kPa第二層fak104Ps26.986.18kPa平均值為fak87.52fak :承臺(tái)下1/2承臺(tái)寬度且不超過那么,復(fù)合樁基基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R:RRacfakAc981.60.11 87.52 1.04991.6k Pa2.5樁頂作用驗(yàn)算承臺(tái)的平均埋深d 2m。作用在承臺(tái)底形

13、心處的豎向力有F,G.2Gk3.12 (20 1 10 1) 288.3kNNk Gk 6519 288.36807.3kN樁頂受力計(jì)算如下:NkFk Gk 850.9kNN k maxFk GkM k y max(yi2)6807.3車 951.7kN6 1.22NkminFkGkM k y max(yi2)6807.3r 750.0kN6 1.22850.9kN991.6kN0Nkmax 951.7kN1.2R1.2 991.61189.9kN0 N min 0滿足要求2.6樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算采用正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算。但是本題因條件有限，采用正常使用極限狀

14、態(tài)下是標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算，這是偏于安全的。(建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008 5.5.6對(duì)于樁中心距不大于6倍樁徑的樁基，其最終沉降量計(jì)算可采用等效作用 分層總和法。等效作用面位于樁端平面，等效作用面積為樁承臺(tái)投影面積，等效作用附加壓 力近似取承臺(tái)底平均附加壓力。等效作用面以下的應(yīng)力分布采用各向同性均質(zhì)直線變形體理 論)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值Nk=8800/1.35 6519kNNk Gk6519288.36807.3kN基底處壓力 PFkGkA噸3708.4k Pa3.1 3.1基底自重壓力18.0(18.0 10.0) 126k Pa基底處的附加應(yīng)力P0 Pc 708.426682.4k Pa樁端平

15、面下的土的自重應(yīng)力c和附加應(yīng)力 z(z 4 P0)計(jì)算如下:.在z=0時(shí):ihi18 1.0 (1810) 1.0 (17.810) 4 (17.0 10) 8.9 (18.0 10) 5.1(18.5 10)2.0177.3k Pa% 1,2% 0，0.25, s 4 Po4 0.25 682.4 682.4kPa其他各點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果如下表：在Z 9.5m處,49.%5430.19 0.2，所以本基礎(chǔ)取Zn9.5m計(jì)算沉點(diǎn)d(m)Z(m)c(kPa)%2zbz(k Pa)0220177.3100.25682.4123.51.5190.0510.970.177483.12242194.311.2

16、90.142387.6325.53.5206.312.260.072196.54275218.313.230.040109.2528.56.5230.314.190.02568.26308242.315.160.01746.4731.59.5254.316.130.01232.8表2.4c，z的計(jì)算結(jié)果降量。計(jì)算如表2.5表2.5計(jì)算沉降量Z(mm)%2zbiiZi(mm)i zii 1Zz 1Esi( MPa)e- . P0Si4=Ei(i zii 1zi 1)0100.2501.510.970.2250.3380.3387.8118.3211.290.2100.4200.0827.828.

17、73.512.260.1630.5710.1514.984.1513.230.1310.6550.0844.946.86.514.190.1070.7000.0454.925.1815.160.0910.7280.0284.915.69.516.130.0790.7510.0234.912.8所以：s'331.4mm當(dāng)無當(dāng)?shù)乜煽拷?jīng)驗(yàn)時(shí), 表5.5.11選用。樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) e可按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008APo(Zi i 乙1 i 1），計(jì)算入下表:iiZi(mm)i zi 1zz 1Esi( MPa)AAEsi0.2500.2250.3380.3387.8230.72

18、9.60.2100.4200.0827.856.07.20.1630.5710.1514.9103.021.00.1310.6550.0844.957.311.70.1070.7000.0454.930.76.30.0910.7280.0284.919.13.90.0790.7510.0234.915.73.2512.582.9EsA / 512.5/82.9 6.18MPaEsi查表得到當(dāng)Es 10MPa時(shí)，沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)1.2。短邊方向樁數(shù)nb 3，樁距徑比字 丄蘭3，長徑比 /d 0.40/d50 ,承臺(tái)的長寬比1.0 ,查表：Co 0.036, C11.726,C212,292e C0n

19、beg 1) C20.0361.726(3 1) 12,2920.163所以，樁基礎(chǔ)最終沉降量SeS =1.20.163 331.4 64.8mm 120mm滿足要求2.7樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算兩端樁長各11m,采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端平面 0.293l(L=11m)，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩M max0.0429KqL2，其 中 K=1.3;q0.42 25 1.24.8kN /m.。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長采用混凝土強(qiáng)度C30,II級(jí)鋼筋，所以:2 2M max 0.0429KqL20.0429 1.3 4.8 11232.4kN.M樁身

20、截面有效高度 h00.4 0.040.36m32,4 106碩 14.3 350 3602。.帖s 2(1v1 1 .2 s)A(1 J1 2 0.05) 0.97樁身受拉主筋A(yù)ss fyh。32.4 106309.3mm20.97 300 360選用2_16（人2402mm309.3mm2），因此整個(gè)截面的主筋胃24_16,As 804 mm，配筋率為是 O.638 % > m,n 0.4 %。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖2-10 。樁身強(qiáng)度 (c fCA f y As)1.0(1.0 14.3 350 360310 804)2051kN R滿足要求2.8承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C3

21、02.8.1柱對(duì)承臺(tái)的沖切 樁頂凈反力：N j maxN maxG 951.7n1124.7kN n1.35 彳1 彳1 201260.8kN沖切力設(shè)計(jì)值Fl FQi 8800 8800/8 7700kN沖垮比oxaox60019200.313, oyar 詈 o.365OX沖切系數(shù)doy柱截面取6000.840.84ox O.20.84oy 0.22800mm0.313 0.20.840.3650.21.6371.487aox 600mm, a oy700mm ，承臺(tái)厚度 H=2.0m,計(jì)算截面處的有效高度h02000801920mm，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取 80mm.混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft 1430k Pa4.52mFl7700 kNa1x 600, a1y700mm, c1 c2550mm角樁沖垮比1xa1xh。-6000.313 1y1920ya1yho1920 0'3651x角樁的沖切系數(shù)0.561x O.20.560.560.313 0.21.092iy1y 0.20.560.3650.20.9911x(C2a1y )2 )1y (ci1.657 14301.924549 kN Njmax 1260.8kN滿足要求2.8.3斜截面抗剪驗(yàn)算截面有效高度h01.92m截面的計(jì)算寬度b03.1m混凝土的抗壓強(qiáng)度 f