樁基的工程課程設(shè)計(jì)

1、基礎(chǔ)工程樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)資料1.1上部結(jié)構(gòu)資料某城市新區(qū)擬建一棟15層框架結(jié)構(gòu)的辦公樓，其場(chǎng)地位于臨街地塊居中部位， 無其他鄰近建筑物，地層層位穩(wěn)定，現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。設(shè)計(jì)柱下獨(dú)立承臺(tái)樁基礎(chǔ)。1.2建筑物場(chǎng)地資料擬建建筑物場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)，地勢(shì)平坦，建筑物場(chǎng)地位于非地震區(qū)，不考慮地震 影響。場(chǎng)地地下水類型為潛水，地下水位離地表 2.2米，根據(jù)已有資料，該場(chǎng)地地 下水對(duì)混凝土沒有腐蝕性。2. 選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深2.1選擇樁型因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆颍缀奢d大，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)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，

2、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。2.2選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深依據(jù)地基土的分布，第3層是粉質(zhì)粘土，第4層是淤泥質(zhì)土，且比較厚，而第5 層是卵石層，所以第 5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：h =3.0 9.5 4.5 9.2 1 = 272m由于第1層厚3.0m，地下水位為離地表2.2m,為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒有影響， 即承臺(tái)埋深為2.2m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為27.2-2.2=25m。樁截面尺寸選用

3、：取 350mm x350mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段 長(zhǎng)13m，下段長(zhǎng)13m （不包括樁尖長(zhǎng)度在內(nèi)），實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)，這是考慮持 力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺(tái)一定長(zhǎng)度而留有的余地。樁基以及土層 分布示意如圖221。圖221 土層分布示意3 .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，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(yàn)關(guān)系 確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算：Q uk= Q sk Q pk= uq sik 1 i q pk A p式中qsik-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(yàn)值時(shí)可按建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表5.2.8-1 （樁

4、的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。q pk -極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按表建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94中表（樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。對(duì)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(jì)算其樁側(cè)阻力q sik。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 3.1 ）。表3.1極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法q sk (kPa)q pk (kP a )1粘土50.02淤泥14.03粉質(zhì)粘土50.03000.04淤泥質(zhì)土20.05卵石120.010000.06強(qiáng)風(fēng)化巖100.07000.0按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載

5、力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：Quk = Qsk Qpk = U q sik 1 i q pk Ap=40.35 5o (32.1) - 149.5504.5209.2 - 1201 L：；0.350.3510000=2214.8 kN估算的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值(s二p .65 )Q sk Q pk 2214 .8 R1342 .3 kNYsVp1 . 65所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，即采用 R = 1342 .3kN，初步確定樁數(shù)。4 .確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸。最大軸力組合的荷載：F=7890 kN , Mx= 162kN *m , My=709kn *m初步估算樁數(shù)，由于柱子是偏心受壓

6、，故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范中建議取1.1 1.2 ,F7890現(xiàn)在取1.2的系數(shù)， 即： 門一 一1.21.2=7.05R1342 .3取n = 8根，樁距 Sa 3d = 1.05m ，樁位平面布置如附圖，承臺(tái)底面尺寸為2.8m X2.8m5.確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值該樁基屬于非端承樁，并n3,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)算豎向承載力設(shè)計(jì)值。樁目前，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， 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(jì)算復(fù)合基樁的豎向承載力 設(shè)計(jì)值“ - 2 2 2承臺(tái)凈

7、面積：Ac = 2.8 - 80.35= 6.86 m。承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值：qck = 2 fk二220 KPaQ sk=UZq sik-=989.8 kNQ pk-A pq p二 1225kN分項(xiàng)系數(shù)s二Yp二 1.65 , c 二：1 .70Q ckq ck A c 2206 . 86-188.65 kNn8因?yàn)闃斗植疾灰?guī)則，所以要對(duì)樁的距徑比進(jìn)行修正，修正如下:=0.8860.8862.8 2.80.35=2.506Be2 . 80 . 112l25群樁效應(yīng)系數(shù)查表得：，承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)e2承臺(tái)外區(qū)凈面積A-=2.8二0.8 ,1 .64ieA ceA cn二 n ic囂

8、r ecccA cA c2 2-(2.8-0.35)1 .84 mie承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積A- = A-代=6.86 -84 =5.02 m2查表 -=0.11 ,0 =0.63ieiAe A_ i 乞.e _ccA c A c二 0.115.026.861 .840.636.86二 0.250那么，復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值 R：QskQpkQck989.81225188.65R =rs pc 一 = 0.81 .640.2501725 .22 kNspc1.651.651.706 .樁頂作用驗(yàn)算八樁承臺(tái)驗(yàn)算承臺(tái)高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面。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

9、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，1即室內(nèi)高至承臺(tái)底2.5m，所以承臺(tái)的平均埋深d二-(2.22.5) =2.35 m。2作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有F,G但是G的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2.2F G = 78902.82 .35201.2 = 7890442 .17 = 8332 .17 kN樁頂受力計(jì)算如下:F +G Mxyi My 漢 Xj 8332 .17162 X 1 .05709 心.05N max22廠.=1145 .21 kNn(yi )(xi )88 1 .058 1 .05F +G Mx 漢 y： M y x Xj8332 .17162 0.05

10、709 X1 .05N min222937 . 83 kNn v (y： ) v (Xj )88 1 .058 1 .05F G 8332 .17N1041 .52 kNn80 N max =1145.21 kN ： 1 .2 R = 1 .21725.22 二 2070.26 kN0 N min = 937.83 kN00 N = 1041.52 kN : R = 1725.22 kN滿足要求7 .樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算采用長(zhǎng)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(jì)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(jì)算最終沉降量。豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值F =7890 kN基底處壓力pF G 78902

11、.822.352022 .81053 .38 kPa基底自重壓力17 .52 .2X2.1 =36 .75 kPa2 .2基底處的附加應(yīng)力= 1053 .38 - 36.75= 1016 .63 kPa樁端平面下的土的自重應(yīng)力Cc和附加應(yīng)力Cz（:z =4二p ）計(jì)算如下:(1)在 z=0 時(shí):二c 八 ihj =17 .52.2(11 -10 )9.5(18 .5 -10 )4.5(18 -10 )9.2(20.5 10)1= 170.35 kPa=1,2= 0,=0 .25 , ；z = 4 ： p0 = 40.251016 .63 =1016 .63 kPa；c 八 i hi =170(

12、2).352(20 .5 -10 ) =191 .35 kPa= 1.42,:= 0.0785，二z =4:p0 = 40.07851016 .63 = 319 .22 kPa(3)在z = 5.3m時(shí)=1,210 .5-7 ihi =170 .35 - 5.3(20 .5 -10 ) = 226 kPa3.78,：- 0.0218，二 z =4：p0 = 40.02181016 .63 = 88 .6 kPa.8在z二7.3m時(shí)6=7 ihi = 226( 7 .3 -5 .3)( 20 .5 - 10 ) = 247 kPa=1,2昭=14 2 8 =5.21，G =0.010 ,387

13、mm 2 ),因此整個(gè)截面的主筋為416 , As = 804 mm ,配筋率為0.741 % Sn =0.4 %。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。350 X310樁 身 強(qiáng) 度 ;：r; c fcA fyAs)=1.0 (1.0 14 .3 350310 - 300804 )= 1792 .75 kN . R= 1725.22 kN故滿足要求承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C20,承臺(tái)是正方形。由于樁的受力可知，樁頂最大反力N max = 1145 .21 kN,平均反力N = 1041 .52 kN ,樁頂凈反力:G442 .17Nj max= N max =1145.21 -=1089 .94 kNn8

14、NGj = N -= 1041 .52 -442 .17C OQ.25 kN二 986n8(1 )柱對(duì)承臺(tái)的沖切計(jì)算截面處的有效高度a0x =575mm,a0y =650 mm ,承 臺(tái)厚度 H=1.0m,h 0 = 1000- 80 = 920 mm，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取 80mm.a0x沖垮比 Lx0.625 , 0yh0920a0y6500.707h0920當(dāng) -：:O.2Oh0 時(shí)，取 -=：O.2Oh0；當(dāng) * h 時(shí)，取一： = h ,-滿足 0.2 1.00x0.840.840x 0.2-1 .018, 0 y -0.6250.20.840.840y二 0.9260.20.7070

15、.22截面取450600 mm ,混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft= 1100 kPa沖切力設(shè)計(jì)值ff -Nj = 7890 - 986 .25 =690 .75 kN因h=1000mm,故可取九8332 -Qx(bc a0y) ：Oy(hc a0y) ：hp f t0.833 X1100 0.92=21.Q18 00.45+0.650)+0.926(0.6+0.575)=3722.42kN F 690.75kN(可以)(2)角樁對(duì)承臺(tái)的沖切從角柱內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣距離5 = c2 = 0.525 m , a1 x= a0x，.1x = 0x，a1y =a0y，.1y= 0 y .MX；y0.560

16、.561X0.20.560.2-1x=0.696=0.6960 .605- 0 .20.56=0.6 仃0.7070.2a 1 y(c2(0.5250.650)+=1106.28 kNj m axa 1 x):hp fth20.617(0.525= 1089.94 kN0 .575)x 0 .833 x 1100 x 0.922滿足要求(3 )斜截面抗剪驗(yàn)算計(jì)算截面有效高度h0 =0.92m ,截面的計(jì)算寬度b。=2.8m，混凝土的抗壓強(qiáng)度ft =1 .1MPa =1100 kPa ，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值:V = 2 N jmax = 21089.94= 2179. 88 kN根據(jù)公式，

17、剪跨比與以上沖垮比相同，故對(duì)-斜截面:x = 0 x - 0 .625亠 一1 .751 .75剪切系數(shù)1.077人 +1.00.625+1.01a800-:hs =()4=0.97h。ts： ftboho =0.971.07711002.80.92 =2960 .23 kN .V =2179 .88 kN滿足要求(4 )受彎計(jì)算M %= Ny =3 1041 .520.825 工 2577 .76 kN .m2口 級(jí)鋼筋 fy = 300 N /mm ,仁=9.6 MPaAs0.9 fyh062577 .7610103780.9 3009202mm選用 22 門 25 , A s = 107

18、942 2mm10378 mm沿平行y軸方向均勻布置。M y 二 Nixi 二 3 1041 .520.75 二 2343 .42 kN .m62343 .4210As二 9434 mm0.9 fyh00.9300920選用 20 G 25 , As = 9813mm94342mm沿平行X軸方向均勻布置。(5)承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算柱截面面積At = 0.450.6二 0.27局部受壓凈面積Am0 .27 m局部受壓計(jì)算面積A, Ab二(30.4520.6) = 2 .43 m混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù)-AtA b) (30 .272 .43 3滿足條件1 .35 : fcA1n =1.35396000.27 =10497 .6 kN 7890 kN參考文獻(xiàn)【1 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范(JGJ94 94 )北京，中 國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002【2中華人民共和國(guó)國(guó)家