基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)完美范例

一、選擇樁端持力層，采用預(yù)制樁進(jìn)行中柱與角、邊柱下樁基礎(chǔ)及承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算（一）、樁型選擇與樁長(zhǎng)確定以及承臺(tái)埋深根據(jù)工程工程地質(zhì)勘探、資料、選擇粉砂層作為樁基礎(chǔ)持力層。初選承臺(tái)埋深，采用得預(yù)制樁，打入持力層的長(zhǎng)度，取0.6m，并控制最后灌入度滿足要求。如圖1所示。取樁頂嵌入承臺(tái)0.05m，錐形樁尖0.5m。則全部樁長(zhǎng)為考慮到施工方便，從室外地坪取至樁尖。則，取17m。設(shè)計(jì)取為兩節(jié)預(yù)制，每節(jié)8.5m。（二）、初定單樁豎向承載力根據(jù)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：在此處鍵入公式。估算單樁承載力為（其中?。?。>（三）、確定樁數(shù)以及樁平面布置1、對(duì)邊柱（1）考慮最大軸力，按中心受荷初估：，取為4根。（2）采用平板式承臺(tái)，樁的中心至承臺(tái)邊緣取1d=350mm，承臺(tái)平面尺寸初選為：2、對(duì)中柱（1）、由于樁數(shù)未知，故承臺(tái)尺寸不好確定，可以先取不利組合形式按中心受荷初估：，取為5根（2）、采用平板式承臺(tái)，樁的中心至承臺(tái)邊緣取1d=350mm，承臺(tái)平面尺寸初選為：.3、對(duì)角柱（1）、由于樁數(shù)未知，故承臺(tái)尺寸不好確定，可以先取不利組合形式按中心受荷初估：，取為2根（2）、采用平板式承臺(tái)，樁的中心至承臺(tái)邊緣取1d=350mm，承臺(tái)平面尺寸初選為：.（四）、確定基樁豎向承載力及基樁豎向承載力驗(yàn)算1、對(duì)邊柱下樁（1）、因?yàn)閚=4>3.故需要考慮群樁效應(yīng)Sa/d=1.05/0.35=3查表得：ηs=1.20η則R=(2)由于班建筑安全等級(jí)為二級(jí)，故取γ0=1.0γG=1.2則γ0N=2.對(duì)中柱下柱(1)因?yàn)閚=5>3，故需考慮群樁效應(yīng)；由于承臺(tái)底為厚層雜填土，故不計(jì)承臺(tái)效應(yīng)。長(zhǎng)向、短向：sa/d=1.5/0.35=4.3，查表得ηs=1.085，ηp=1.159，γ(2)由于本建筑安全等級(jí)屬二級(jí)，故γ0=1.0。承臺(tái)及其上回填土重設(shè)計(jì)值為G=1.2γ滿足要求。（五）、樁基沉降驗(yàn)算對(duì)于一般二級(jí)建筑樁基，持力層為非軟弱土?xí)r，可不必驗(yàn)算沉降，因此本樁基不進(jìn)行沉降驗(yàn)算。（六）、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按標(biāo)準(zhǔn)圖選用，分兩節(jié)預(yù)制，用鋼板焊接接樁。兩段各長(zhǎng)8.5m，采用兩點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊點(diǎn)位置在距樁頂、樁端全截面0.207L(L=8.5m)處，起吊時(shí)樁身最大正彎矩Mmax=0.0214Kql2，其中K=1.5，q=0.352×25×1.2=3.675kN/m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，I級(jí)普通鋼筋，樁身有效高度h0=0.35－0.04=0.31m，則Mmax=0.0214×1.5×3.675×8.52=8.52kN?m∴ξ=1-∴A取2A10，因此整個(gè)截面主筋為4A10，As=314mm，其配筋率ρ＝314350×310＝0.29%<ρmin=0.8%，故按構(gòu)造配筋有As=0.008×350×310=868mm2，選用七、承臺(tái)設(shè)計(jì)1.邊柱下四樁承臺(tái)由上述可知，承臺(tái)平面尺寸初選為1.75m×1.75m，承臺(tái)混凝土用C20，保護(hù)層厚度取50mm，承臺(tái)底板鋼筋為I級(jí)，取γ0(1)不考慮承臺(tái)效應(yīng)，各樁頂反力設(shè)計(jì)值均為420.58kN。(2)抗沖切計(jì)算初選承臺(tái)高度為0.65m。1)柱對(duì)承臺(tái)板沖切驗(yàn)算(如圖5)圖5Fl=1400kN，ft=1100kPa，h0=0.65－0.05=0.6m，a0x=a0y=0.15m，λ0x=λ2α=2[1.6×0.35+0.15=2112kN>故不會(huì)發(fā)生柱對(duì)板的沖切破壞。2)角樁對(duì)板角沖切計(jì)算由于受柱限制，則a0x=a0y=0.15m，λ0x=λ0y=a0xα1x=[1.07×0.525+0.15÷2=847.44kN>故不會(huì)發(fā)生角樁對(duì)板的沖切破壞。(3)抗剪切計(jì)算參數(shù)a及λ同上。λ0x=λβ由于對(duì)稱，因而僅驗(yàn)算一個(gè)截面。Vmax=2Nmax=2×420.58=841.16kNβf故不會(huì)發(fā)生剪切破壞。(4)局部受壓驗(yàn)算σ故局部受壓承載力滿足要求。(5)抗彎計(jì)算Mx=M由于對(duì)稱，兩方向配筋相同，為A取14A14@200，As=2154mm2。2.中柱下五樁承臺(tái)由上述可知，承臺(tái)平面尺寸初選為2.2m×2.2m，承臺(tái)混凝土用C20，保護(hù)層厚度取50mm，承臺(tái)底板鋼筋為I級(jí)，取γ0(1)不考慮承臺(tái)效應(yīng)，各樁頂反力設(shè)計(jì)值均為392.52kN。(2)抗沖切計(jì)算1)柱對(duì)承臺(tái)板沖切驗(yàn)算(如圖6)圖6Fl=1800-392.52=1407.48kN，ft=1100kPa，h0=0.65-0.05=0.6m，a0x=a0y=0.375m，λ0x=λ2α=2[0.87×0.35+0.375=1665.18kN>故不會(huì)發(fā)生柱對(duì)板的沖切破壞。2)角樁對(duì)板角沖切計(jì)算由于受柱限制，則a0x=a0y=0.375m，λ0x=λ0y=a0xh0α1x=[0.58×0.525+0.375÷2=545.49kN>故不會(huì)發(fā)生角樁對(duì)板的沖切破壞。(3)抗剪切計(jì)算參數(shù)a及λ同上。λ0x=λVmax=2Nmax=2×392.52=785.04kNβf故不會(huì)發(fā)生剪切破壞。(4)局部受壓驗(yàn)算σ故局部受壓承載力滿足要求。(5)抗彎計(jì)算Mx=M由于對(duì)稱，兩方向配筋相同，為A取A@，As=mm2。3.角柱下兩樁承臺(tái)由上述可知，承臺(tái)平面尺寸初選為1.75m×0.7m，承臺(tái)混凝土用C20，保護(hù)層厚度取50mm，承臺(tái)底板鋼筋為I級(jí)，取γ0(1)不考慮承臺(tái)效應(yīng)，各樁頂反力設(shè)計(jì)值均為420.58kN。(2)抗沖切計(jì)算對(duì)于柱下兩樁承臺(tái)，可不需進(jìn)行受沖切承載力計(jì)算。(3)抗剪切計(jì)算ay=0.15mλy=0.150.6=0.25Vmax=Nmax=420.58kNβf故不會(huì)發(fā)生剪切破壞。(4)局部受壓驗(yàn)算σ故局部受壓承載力滿足要求。(5)抗彎計(jì)算Mx=M所需鋼筋截面積為A取A@，As=mm2。二、由于一般三級(jí)建筑樁基，持力層為非軟弱土，不必驗(yàn)算沉降。故地基處理也不必驗(yàn)算復(fù)合與非復(fù)合樁基的沉降，（由一可知，承臺(tái)可在途中產(chǎn)生足夠使其發(fā)生規(guī)范允許的位移）。第一吻相當(dāng)于非復(fù)合樁基，而在復(fù)合樁基中，假定單樁與第一問中相同，當(dāng)?shù)鼗幚砗髲?fù)合樁基應(yīng)考慮承臺(tái)效應(yīng)。（一）、假定單樁承載力不變邊柱承臺(tái)可分擔(dān)的力為F中柱承臺(tái)可分擔(dān)的力為F角柱承臺(tái)可分擔(dān)的力為F故邊柱重新估算：n=F中柱重新估算：n=F角柱重新估算：n=F(二)、確定基樁豎向承載力及基樁豎向承載力驗(yàn)算1、對(duì)邊柱∵n=3，故可不考慮群樁效應(yīng)取ηc=0，η即R=土承臺(tái)的力有FG=1.2∴Y02、對(duì)中柱∵n=4>3，故需要考慮群樁效應(yīng)S查表得取ηs=1.20，η即R=土承臺(tái)的力有FG=1.2∴Y03、對(duì)角柱∵n=2<3，故不需要考慮群樁效應(yīng)，無需修正R=434kN土承臺(tái)的力有FG=1.2∴Y0(三)、比較采用地基處理后的預(yù)制樁復(fù)合來計(jì)算比非復(fù)合樁的用樁量要節(jié)約。其中，非復(fù)合樁用樁量為2×4+4×10+5×4=68根復(fù)合樁的用樁量為2×4+3×10+4×4=54根節(jié)約樁數(shù)位68-54=14根且相應(yīng)的承臺(tái)尺寸有所減少，這有效的減少了工程造價(jià)，減小了整體沉降，但是非復(fù)合樁的沉降也是滿足要求的，所以換算經(jīng)濟(jì)效應(yīng)不大，而且考慮到地基處理的成本，復(fù)合樁的造價(jià)不一定比較低，實(shí)際中應(yīng)擇優(yōu)處理。問題三（3）人工挖孔灌注樁設(shè)計(jì)1.選擇樁徑為0.8m（未考慮護(hù)壁厚度），護(hù)壁的保護(hù)層厚度為0.1m，則考慮護(hù)壁后樁徑為1.0m，由前面土層知選擇第五層作為樁基的持力層，采用柱下單樁，樁頂埋深1.4m。擴(kuò)底樁尖直徑1.2m，則全部樁長(zhǎng)：上樁的直徑是考慮護(hù)壁后的。故有單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：（大直徑樁）又由于承臺(tái)底面存在新填土，故不考慮承臺(tái)效應(yīng)故算單樁承載力為滿足要求。所以上人工挖孔灌注樁可用于角柱下。而對(duì)于邊柱下以N=1400KN為控制承載力，取擴(kuò)大頭直徑為1.7m，有故算單樁承載力為滿足要求。而對(duì)于中柱下以N=1800KN為控制承載力，取擴(kuò)大頭直徑為2.0m，有故算單樁承載力為滿足要求。取人工挖孔灌注樁的混凝土等級(jí)為C20，fc=9.6Mpa在柱傳下荷載作用下對(duì)中柱有：故其它柱下樁也都滿足上式所以僅需按照規(guī)范構(gòu)造配筋，具體參見人工挖孔灌注樁施工圖。又對(duì)于一般二級(jí)建筑樁基，持力層為非軟弱土?xí)r，可不必驗(yàn)算沉降，因此本樁基不進(jìn)行沉降驗(yàn)算。2.護(hù)壁設(shè)計(jì)因?yàn)榈谝粚幼o(hù)壁后一般較下面大100—150厚，故取其護(hù)壁厚度為200mm，其它護(hù)壁厚度為100mm。第一次護(hù)壁到擴(kuò)大頭每一米護(hù)壁一次，在開挖，共16次，擴(kuò)大頭另行處理。（1）第一次護(hù)壁：護(hù)壁體積V＝π/2xhxδx（D+d-2δ）＝1.5708xhxδx（D+d-2δ）＝1.5708x