樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、課程設(shè)計(jì)論文題目名稱樁根底設(shè)計(jì)課程名稱士力學(xué)學(xué)生姓名學(xué)號系、專業(yè)城建系土木房建指導(dǎo)教師邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文任務(wù)書年級專業(yè)05土木房建學(xué)生姓名題目名稱樁根底課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間一周課程名稱土力學(xué)與根底工程課程編號設(shè)計(jì)地點(diǎn)邵陽學(xué)院一、課程設(shè)計(jì)論文目的地基根底設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的使用功能和結(jié)構(gòu)形式在確定的場地條件下選擇適宜的地基根底方案并確定其技術(shù)細(xì)節(jié),使設(shè)計(jì)的地基根底在預(yù)定的使用期限內(nèi)和規(guī)定的使用條件下能夠平安正常地工作,在此根底上滿足降低造價(jià)和保護(hù)環(huán)境的要求.根底工程是土木工程專業(yè)的學(xué)科根底課,在土木工程學(xué)科的知識體系中占據(jù)了重要地位.課程設(shè)計(jì)對理解和掌握工程根本原理具有十分重要的作用,也是同

2、學(xué)們由理論學(xué)習(xí)通往工程實(shí)踐的一座橋梁.因此,通過本次課程設(shè)計(jì),同學(xué)們可以更好地理解和穩(wěn)固學(xué)習(xí)到的各種理論和方法,有意識地培養(yǎng)自己的工程意識和解決實(shí)際工程問題的水平.二、技術(shù)參數(shù)和條件1、上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓,上部結(jié)構(gòu)為7層框架,其框架主梁、次梁均為現(xiàn)澆整體式,混凝土強(qiáng)度等級C30.底層層高局部10nl內(nèi)有10t橋式吊車,其余層高,底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載如圖所示.2、建筑物場地資料1擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi),地勢平坦,建筑物平面位置如圖2建筑場地位于非地震區(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,根據(jù)已有分析資料,該場地地下水對混凝土無腐蝕1所示作用.3建筑地基的土層分布

3、情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見表1.表1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)土層編號土層名稱層底埋深m層厚mi天然重度kN/m含水量%孔隙比液限%塑限%內(nèi)聚力(kPa)內(nèi)摩擦角()壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土灰褐色2粉質(zhì)粘110土灰褐色3泥質(zhì)粘100土黃褐色粉土夾418.3148粉質(zhì)粘土灰-綠色5粉質(zhì)粘198土4柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載示意圖如圖2所示三、任務(wù)和要求一設(shè)計(jì)任務(wù)：1、選擇樁型、樁端持力層、層臺埋深；2、確定單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值；3、確定樁數(shù)、樁位布置,擬定承臺底面尺寸；4、確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值；5、樁頂作用驗(yàn)算、樁基沉降驗(yàn)算和樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；6、承臺設(shè)計(jì)；7、繪制樁基施工

4、圖樁的平面布置圖、承臺配筋圖、預(yù)制鋼筋混凝土靜壓樁截面配筋圖.二設(shè)計(jì)要求1、完成計(jì)算書1份,課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書要求和撰寫標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格根據(jù)“邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文治理方法執(zhí)行；手繪或CA3A1圖一張或折合為A1圖.2、獨(dú)立完成,不得抄襲他人設(shè)計(jì)成果.3、課題選題要求：分為三大組,每一大組均按學(xué)號順序選擇柱號共46個柱,每人1個柱號,第一大組的樁邊長取為300mm第二大組的樁邊長取為350mm第三大組的樁邊長取為400mm注：1.此表由指導(dǎo)教師填寫,經(jīng)系、教研室審批,指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2.此表 1 式 3 份,學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各 1 份.法*才總?cè)钃吾苁揭缓賍kN,_kN, - -rk3r

5、k3天!建m-m- Nr4Nr4一+-kN-kNM M*h_h3*h_h3升F F才H-H-圖2底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載圖四、參考資料和現(xiàn)有根底條件包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等【1】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).?建筑樁根底技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ9494？.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2022【2】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).?建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB5000-2022？.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2022【3】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB2001O-2022？.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2022【4】趙明華主編,徐學(xué)燕副主編.？根底工程？.北京：高等教育出版社,2022【5】陳希哲編著.？土

6、力學(xué)地基根底？.北京：清華大學(xué)出版社,2022【6】熊峰,李章政,李碧雄,賈正甫編著.？結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理？.北京：科學(xué)出版社,2022內(nèi)容提要本設(shè)計(jì)是某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓第.5-A號樁的設(shè)計(jì),不考慮地震影響.樁承臺尺寸為2300m由2300m由1000mm樁采用靜壓預(yù)制樁,樁長22米,分兩段,每段長11米.本設(shè)計(jì)的內(nèi)容涉及到樁承臺承載力的計(jì)算、樁頂作用驗(yàn)算、樁根底沉降驗(yàn)算、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、承臺設(shè)計(jì)以及預(yù)制樁的施工圖的繪制等.這些內(nèi)容都是對我們土力學(xué)樁根底設(shè)計(jì)和鋼筋混凝土設(shè)計(jì)的復(fù)習(xí)和穩(wěn)固,使我們對CAD等繪圖軟件的運(yùn)用更加熟練,鍛煉了我們獨(dú)立思考和自主創(chuàng)新的水平.本設(shè)計(jì)為我們以后從事樁根底的施工和設(shè)計(jì)奠定

7、了根底.關(guān)鍵字：承臺靜壓預(yù)制樁承載力沉降1 .設(shè)計(jì)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22.1選擇樁型22.2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44.1一A柱的樁和承臺確實(shí)定45 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值55.1無樁承臺承載力計(jì)算一A承臺66 .樁頂作用驗(yàn)算76.1五樁承臺驗(yàn)算一A承臺77 .樁根底沉降驗(yàn)算87.1 A柱沉降驗(yàn)算88 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算108.1樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算109 .承臺設(shè)計(jì)119.1五樁承臺設(shè)計(jì)A柱11141.設(shè)計(jì)資料1.1上部結(jié)構(gòu)

8、資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓,上部結(jié)構(gòu)為七層框架,具框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式,混凝土強(qiáng)度等級為C30b底層層高局部10m內(nèi)有10t橋式吊車,其余層高,底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載見附圖.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,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1.1.表1.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)土層編號土層名稱層底埋深m層厚mi天然重度kN/m含水量%孔隙比液限%塑限%內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土12灰褐色粉質(zhì)

9、粘土1103灰褐色泥質(zhì)粘土100黃褐色粉4土夾粉質(zhì)148粘土5灰-綠色粉質(zhì)粘土24.71982 .選擇樁型、樁端持力層、承臺埋深2.1選擇樁型由于框架跨度大而且不均勻,柱底荷載大,不宜采用淺根底.根據(jù)施工場地、 地基條件以及場地周圍環(huán)境條件,選擇樁根底.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(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

10、是較適合的樁端持力層.樁端全斷面進(jìn)入持力層2d,工程樁入土深度為h0故：h1.58.312122.8m由于第層厚1.5m,地下水位為離地表,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m,即承臺埋深為,樁基得有效樁長即為-2.1=20.7m.樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層10時(shí),樁邊長取300400,故取350mmx350mm由施工設(shè)備要求,樁分為兩節(jié),上段長11m下段長11m不包括樁尖長度在內(nèi) ,實(shí)際樁長比有效樁長長m,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.i_n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

11、極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值-0,0.3本設(shè)計(jì)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(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：QukQskQpkuqsikliqpkAp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)標(biāo)準(zhǔn)?JGJ94-94中表-1樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值取值.qpk-一極限端阻力標(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)標(biāo)準(zhǔn)？JGJ94-94中表GE-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(jì)算其樁側(cè)阻力qsik.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)標(biāo)準(zhǔn)?JGJ94-94查表得極限

12、樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值表2.1.表2.1極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序液限指數(shù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法ILqsk(kPa)qpk(kPa)粉質(zhì)粘土淤泥的粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土按經(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:40.3542.552(8.30.6)56.9121238.810.3521391.4281469.152170.450=1639.602kNuqsikliqpkAp樁數(shù)4 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸最大軸力組合的荷載：F=4043kN,M=104kN?mQ=56kN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),標(biāo)準(zhǔn)中建議取1.11.2,現(xiàn)在取1.1的系數(shù),即：F4043n-1.11.14.47

13、根R993.698取n=5根,樁距Sa3d=1.05m,樁位平面布置如圖,承臺底面尺寸為估算的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值1.65RQskQpksp1639.6021.65993.698kN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R993.698kN,初步確定柱底荷載設(shè)計(jì)值如下：最大軸力組合：最大軸力4043kN,最大彎矩組合：軸力3963kN,最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值：3110kN4.1-A柱樁數(shù)和承臺確實(shí)定彎矩104kN?m剪力56kN最大彎矩203kN?m剪力81kN5,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,承臺底面下并非欠固結(jié)土,新填土等,故承臺底面不會與土脫離,所以宜考慮樁群

14、、土、承臺的相互作用效應(yīng),按復(fù)合基樁計(jì)算豎向承載力設(shè)計(jì)值.目前,考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法.？地基標(biāo)準(zhǔn)？采用等代實(shí)體法,？樁基標(biāo)準(zhǔn)？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)值五樁承臺承載力計(jì)算一A承臺承臺凈面積：A2.3240.3524.8m2.承臺底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)化qck2fk2110220KPaQckqckA)2204.8211.2kN五樁樁根底Qskuqsikli1469.15豕NQpkApqp170.45CkN分項(xiàng)系數(shù)：sP1.65,c1.70spc由于樁分布不規(guī)那么,所以要對樁的距徑比進(jìn)行修正,修正如下:Sa,N22.32.30.8860.886-

15、dnb50.35查表i0.11,：0.63cciACeA：3.31251.4875戶戶0.110.630.271AcAc4.84.8那么,A復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R:6 .樁頂作用驗(yàn)算2.6Bc2.3l20.7群樁效應(yīng)系數(shù)查表得:0.1110.8,1.64承臺底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)iACeA：AcAc承臺外區(qū)凈面積:e222Ac2.3(2.30.35)1.4875m承臺內(nèi)區(qū)凈面積：ACAcA4.81.48753.3125m2RsQksQpkQck1469.152pc0.8ppc1.651.64170.450211.20.271915.40kN1.651.70五樁承臺驗(yàn)算5)A承臺由于柱處于軸線

16、,它是建筑物的邊柱,所以室內(nèi)填土比室外高,設(shè)為,即室內(nèi)1荷載取A柱的Nmax組合：F=4043kN,M=104kN?mQ=56kN承臺高度設(shè)為1m等厚,荷載作用于承臺頂面.本工程平安等級為二級,建筑物的重要性系數(shù)0=1.0.高至承臺底,所以承臺的平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=作用在承臺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.FG40432.322.25201.24043G4248.66-849.732kN0Nmax938.482kN1.2R1.2915.401098.48kN0Nmin00N849.732kNR915.40kN滿足要求7 .樁根底沉降驗(yàn)算285.66432

17、8.66kN作用在承臺底形心處的彎矩:M104561160kN-m樁頂受力計(jì)算如下:NmaxMymax(y2)4328.661600.840.82915.732kNNminMymax(y2)4328.661600.82815.732kN40.824328.66865.732kN0Nmax915.732kN1.2R1.2915.401098.48kNONmin0ON865.732kNR915.40kN滿足要求2荷載取Mmax組合：F=3936kN,M=203kN m,Q=81kN39632.322.25201.23963285.664248.66kN203811284kN?m樁頂受力計(jì)算如下:N

18、maxymax4248.662840.8Nmin(y：)40.82849.73288.75938.48kNMymax(yi2)4248.662840.840.82849.73288.75760.982kN采用長期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁根底的沉降計(jì)算.由于樁根底的樁中央距小于6d,所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量.7.1 -A柱沉降驗(yàn)算豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值F3110kN基底處壓力p331102.32.32.2520637.902kPaA2.32.315.51.517.30.6基底自重壓力d2.133.63kPa2.1基底處的附加應(yīng)力P0Pd637.90233.63604.272kPa樁端平面下

19、的土的自重應(yīng)力c和附加應(yīng)力zz4P0計(jì)算如下:ih15.51.517.30.6(17.310)7.7(16.210)12(18.310)1=kPalb1,2zb0,0.25,z4p040.25604.272604.272kPa.在z2m時(shí)：ihi172.542(18.310)189.14kPa0.10152,z4p040.10152604.272245.38kPa0.0305,z4p040.0305604.27273.721kPa.在z5.7m時(shí)h208.23(5.74.3)(18.910)220.69kPa0.01818,z4p040.01818604.27243.94kPa將以上計(jì)算資料整

20、理于表7.1表c,z的計(jì)算結(jié)果5-A柱其1,2zb42.31.74,.在z4.3m時(shí)iI172.544.3 (18.310)208.23kPalb1,2zb8.62.33.74,lb1,2zb11.42.34.96,Z(m)c(kPa)247bz(kPa)010211220.691在z=m處,/43.9%IAG0.1990.2,所以本根底取Zn5.7m計(jì)算沉降c220.69n量.計(jì)算如表7.2表計(jì)算沉降量.5-A柱Z(mm)%2/7b平均附加應(yīng)力系iiZi(mmiZiiIZZIEsi(kPa)e./P0Si4Ei(iziiIZ|1)0100200011100043001110005700182

21、00故：S=+=mm樁根底持力層性能良好,去沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)1.0短邊方向樁數(shù)nbT52.236,等效距徑比0.8862?232.6,長徑比,承臺的/20擊59.14長50.35d0.35寬比L%c1.0,查表得：C00.031,CI1.9,C217.59Sa、Ae0.886d.nb所以,五樁樁根底最終譏降量SeS=1.00.062117.9157.31mm滿足D要求8 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算8.1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L(L=11m)處,起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩Mmax0.0429KqL2,其中K=1.3;q0.352251.2

22、3.675kN/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C30,一級鋼筋,所以：一2一2一Mmax0.0429KqL0.04291.33.6751124.8kN.M樁身截面有效高度h00.350.040.31m11s-(1.12s)-(1.120.05156)0.973522口七一工、/M2481062樁身受拉王前As274mmsfyh00.9735300310選用2_14(As308mm2274mm2),因此整個截面的主筋用4_14,As615mm2,配筋率為6150.566%min0.4%.其他構(gòu)造要求配筋見施工圖.350310樁身強(qiáng)度(cfcAfyAs)1.0(1

23、.014.3350310300615)1736.05kNR=9kN故滿足要求9 .承臺設(shè)計(jì)承臺混凝土強(qiáng)度等級采用C20,承臺是正方形,雙向配筋相同.五樁承臺設(shè)計(jì)(5-A柱由于樁的受力可知,樁頂最大反力Nmax938.482kN,平均反力N865.732kN,樁頂凈反力:C0nbC1(nb1)C20.0312.23610.0621.9(2.2361)17.59G285066NjmaxNmax938.482881.35kNn5NjNGF4043808.6kNnn5柱對承臺的沖切由圖,aoxaoy325mm,承臺厚度H=,計(jì)算截面處的有效高度沖垮比:hg100080920mm,承臺底保護(hù)層厚度取80mm.oxoyaoxh03250.3533920當(dāng)a.0.20h0時(shí),取a00.20h0;當(dāng)ah0時(shí),取ah0,;qx=325mmh0=920184mnilcx=325mmc920mm取aox=325mm即：沖垮比oxoyaxh0325一0.3533920沖切系數(shù)0.720.72oxoyox0.20.35330.21.3A柱截面取600600mm2,混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft1100kPa沖切力設(shè)計(jì)值Fl4043808.63234.4kNUm4(600325)3700m