基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)(灌注樁)

基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì)計(jì)算書班級(jí)：土木3114姓名: 吳俊林 學(xué)號(hào)：1111421205 指導(dǎo)老師： 龔成中日期：2014年6月歸口單位：建筑工程學(xué)院

、設(shè)計(jì)題目本次課程設(shè)計(jì)的題目：灌注樁粧基設(shè)計(jì)。、設(shè)計(jì)荷載柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值和柱底荷載效應(yīng)基本組合值分別如表4.1、表4.2所示。表4.1題號(hào)F”(kN?m)M”(kN?m)V/kN?m)?軸⑥軸?軸?軸?軸?軸?軸?軸?軸11256176515641721691971231301122135019001640185392203126135114316502050181019119720813214112041875216020802052042131391491345204022802460242223221145158148623102690297027523123816516215372568322531702932482471741791658267035503410299264256183190170929203860372030428528119220219110313039703950323302316211223230表4.2題號(hào)F(kN)M(kN)V”(kN)?軸?軸?軸?軸?軸?軸?軸?軸?軸11580263019101982052411501401382184028002200205210243154145140321303080249021021122316415515042320331027802152142381811661745265035603120253228244193175186629103790343028625126620418819673230418037503032842742121972088336044204010332315269225224216936804690423037132630123323022810397050704520393354325242236238題號(hào)：5號(hào)柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下。A軸荷載：Fk=2040kN；Mk=242kN?m；Vk=145kN。B軸荷載：Fk=2280kN；Mk=223kN?m；Vk=158kN。C軸荷載：Fk=2460kN；Mk=221kN?m；Vk=148kN。柱底荷載效應(yīng)基本組合值如下。A軸荷載：F=2650kN；M=253kN?m；V=193kN。B軸荷載：F=3560kN；M=228kN?m；V=175kN。C軸荷載：F=3120kN；M=244kN?m； V=186kN。

設(shè)計(jì)A軸柱下樁基，B、C軸柱下僅設(shè)計(jì)承臺(tái)尺寸和估算樁數(shù)。三、 地層條件及其參數(shù)地層條件及其參數(shù)詳見樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。四、 預(yù)制樁基設(shè)計(jì)建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案采用混凝土灌注樁，具體設(shè)計(jì)方案如下：室外地坪標(biāo)高為-0.45m,自然地面標(biāo)高同室外地坪標(biāo)高。查表，該建筑樁基屬丙級(jí)建筑樁基，擬采用截面為400mm的沉管灌注樁，以⑤號(hào)土層粉沙土為持力層，樁尖伸人持力層0.6m（對(duì)于沙土不小于1.5d=600mm）,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15.0m,初步設(shè)計(jì)承臺(tái)高0.7m，承臺(tái)底面埋置深度T.60m，樁頂伸人承臺(tái)50mm。（一） 、單樁承載力計(jì)算根據(jù)以上設(shè)計(jì)，樁頂標(biāo)高為T.6m，樁底標(biāo)高為T6.6m，樁長(zhǎng)為15.0m。單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：Q=Q+Q=u工qI+Aqulskpkpsikippk由于Qsk二3.14x400x（0.35x22+3.3x28+6.6x45+4.2x60+0.6x75）Qpk=4x3.14x0.42x2400=301kNQuk=301+1022=1173kN基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算承臺(tái)底部地基土為較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮承臺(tái)土效應(yīng)，即取nc=0,則有：Q 1173R=R=人= =586.5kN根據(jù)上部荷載初步估計(jì)樁數(shù)為:AK2 A根據(jù)上部荷載初步估計(jì)樁數(shù)為:=3.74F2040=3.74n—k=R586.5a則設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。7CO■<J0b-J!-uc4-承臺(tái)-2平面圖（二）、樁基的驗(yàn)算根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94—2008），當(dāng)按單樁承載力特征值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，荷載應(yīng)取其效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場(chǎng)地內(nèi)無可液化砂土、粉土問題，因此可不進(jìn)行地震效應(yīng)的豎向承載力驗(yàn)算。下面進(jìn)行樁基豎向承載力的驗(yàn)算。

根據(jù)樁數(shù)設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，邊長(zhǎng)為2.2m*2.2m,方形布樁，樁中心距取1.4m，樁心距承臺(tái)邊緣均為400mm見圖（1）承臺(tái)及其上填土的總重為:G二2.2根據(jù)樁數(shù)設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，邊長(zhǎng)為2.2m*2.2m,方形布樁，樁中心距取1.4m，樁心距承臺(tái)邊緣均為400mm見圖（1）承臺(tái)及其上填土的總重為:G二2.2x2.2x1.6x20二154.88kNk計(jì)算時(shí)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則F+G2040+154.88=—k k=n=548.72<R(=586.5kN)Nkmax+Mymax=548.72+(145x0.7+242)x0.7二548.72+122二670.72kN乙y24x0.72Nkmink54872_(145x0.7+242)x0.74x0.72二548.72_122二426.72kNN二737.8kN<1.2R(=1.2x661.5=793.8kN)kminN二497.16kN>0kmin滿足設(shè)計(jì)要求，故初步設(shè)計(jì)是合理的。（三）、承臺(tái)設(shè)計(jì)根據(jù)以上樁基設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，承臺(tái)尺寸為2.2mX2.2m，預(yù)估承臺(tái)厚0.7m（見圖2）,承臺(tái)混凝土選用C25,承臺(tái)鋼筋選用HRB400級(jí)鋼筋，F(xiàn)二^27N/mm2,F二H.9N/mm2；承臺(tái)tc鋼筋選用HPB335級(jí)F=300N/mm2400 14001400；400-0as。y400 14001400；400-0as。1.承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算荷載采用荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值，則基樁凈反力設(shè)計(jì)值為N=maxNmin=

minN7上=N=maxNmin=

minN7上=nFMy2650(253+193x0.7)x0.7 —“。廠oni117Ar+y__i= + =662.5+138.61=801.11kNn乙y2 4iFMy2650(253+193x0.7)x0.7一“一y__i= 一 =662.5-138.61=523.89kNn乙y2 4i2650=662.5kN44x0.724x0.72（1）柱對(duì)承臺(tái)沖切。承臺(tái)受樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式九=X0x 0ya=―ox

h0=0.34=0.70.531(在0.25~1.0之間)2.承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算為防止承臺(tái)產(chǎn)生沖切破壞，承臺(tái)應(yīng)具有一定的厚度，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)厚0.7m，承臺(tái)底保護(hù)層厚50mm，則h°=7000-60=640mm。分別對(duì)柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計(jì)算，以驗(yàn)算承臺(tái)厚度的合理性。由于基樁為圓形樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方樁，則換算方樁截面寬度為b=0.8d=0.8x400=320mmp2DC+a)+P(he+a)-Pfh0xc0yoy 0xhpt0由于Fi=F-N=2560-0=2560k由于Fii沖切系數(shù)為卩0x=卩0y卩0x=卩0y=0.840.84 =1.149X+0.2=0.531+0.20xF=2650<2[p0x(be+a0y)+P0y(hc+a0x)]pfhl hpt0=2x11.44x(0.4+1.04)+0.7x(0.4x0.34)]x1x1430x0.89=2764kN故厚度為0.95m的承臺(tái)能夠滿足柱對(duì)承臺(tái)的沖切要求。（2）角樁沖切驗(yàn)算。承臺(tái)受角樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式：aaNi<[卩l(xiāng)x(c2+肓)Fy(C1+于加hp化由于Fl=Nmax=997.43kN,從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)外邊緣距離為cl=c2=0.56m

alx=aly=0.34ma 0.34X=X=Tx= =0.486lxlyh 0.7吐和y二忌=04°^=0-816a aPa aP1x(C2P)+0iy(C1P)Efhpt0=0.962 0.56+竺廿0.467 0.56+034三112700.8922=1059kN>Nl=801.11kN故厚度為0.7m的承臺(tái)能夠滿足角樁對(duì)承臺(tái)的剪切要求。承臺(tái)受剪承載力計(jì)算承臺(tái)剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，對(duì)于I—I截面a0.34九二嚴(yán)二二0.531(介于0.25~3之間)h0.64'800'800丫.25、800丿剪切系數(shù)為：-〕75=⑺=1.143九+1 0.531+1受剪切承載力高度影響系數(shù)為：0.25EhpI—I截面剪力為V=2XNmax=2x797.43=1594.86kN則Pafbh=0.974x0.744x1430x2.2x0.89二2029.0>Vhpt0故滿足抗剪切要求。承臺(tái)受彎承載力計(jì)算承臺(tái)計(jì)算截面彎矩如下。f取l-l截面，取基樁凈反力最大值Nmax二797.43kN進(jìn)行計(jì)算，則M=zNy=2X9797.43x1.2=1913.83kNxiiAsl= =7964.3mm0.9fh0y因此，承臺(tái)長(zhǎng)邊方向選122@110，則鋼筋根數(shù)為n=2200/110+l=21,實(shí)際鋼筋A(yù)$=21X380.1=7982mm2，滿足要求。對(duì)于II-II截面，取基底凈反力平均值N7二836kN進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)H0=950-80=870mm則

M=YNx=1057.5kNmyiiMA=y=4501.9mm2s2 0.9fhy0因此，承臺(tái)短邊選用JL16@170,則鋼筋根數(shù)為n=3600/170+l=23,實(shí)配鋼筋A(yù)g23Xo201.1=4625mm（5）承臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)混凝土樁樁頂伸入承臺(tái)長(zhǎng)度50mm。兩承臺(tái)間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.65m,與承臺(tái)齊平，梁寬400mm，梁內(nèi)主筋上下共4112通長(zhǎng)配筋，箍筋采用 8@200。承臺(tái)底座厚100mmC10素混凝土墊層，墊層挑出承臺(tái)邊緣100mm。Iv樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沉管灌注樁選用C30混凝土，鋼筋選用HRB400級(jí)，箍筋HPB300。1.樁身軸向承載力驗(yàn)算根據(jù)《建筑樁基礎(chǔ)規(guī)范》（JGJ-2008）第5.8.2條的規(guī)定，樁頂軸向壓力應(yīng)符合下列規(guī)定N "屮fAmax ccpsNmax4230+1.2x211.2(301+228xNmax6 4xl.42=747.24+92.43=839.67=987.64kN計(jì)算樁身軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù)9=1；對(duì)于擠土灌注樁，基樁施工工藝系數(shù)屮=0.8,C30級(jí)混凝土，f=14.3N/mm2,則cc申屮fA=1x0.8x14.3x14.3x106x丄x3.14x0.4cc 4=1332.8kN>Nmax（=839.67kN）故樁身軸向承載力滿足要求。樁身水平承載力驗(yàn)算由設(shè)計(jì)資料得柱底傳至承臺(tái)頂面的水平承載標(biāo)準(zhǔn)值為214.8kN,每根樁基承受水平荷載為H=H=202=33.67kNikn6A1/4X3.14X40020.75譏側(cè)。柱身按構(gòu)造要求配筋，樁身配6 12 縱向鋼筋，As=678.6mm,則樁身配筋率為A1/4X3.14X40020.75譏側(cè)。柱身按構(gòu)造要求配筋，樁身配6 12 縱向鋼筋，As=678.6mm,則樁身配筋率為678.6滿足0.2%?0.65%之間的要求。(1.25+22&)H該式中各參數(shù)取值方法詳見樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。樁身為圓形截面，故ym~2,昴=0.5。由于ImboEl根據(jù)灌注樁周主要土層的類別，查表4.12,取樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)觀=25MN/m\圓形樁樁身的計(jì)算寬度為仇=0.9X(1.5/+0.5)=0.9X(1.5X0.4+0.5)=0.99m根據(jù)EI=Q.85EJoIo==W0cZ/2aE=E3/Ec對(duì)C30級(jí)混凝土，有Ec=3.0x104N/mm2對(duì)HRB400級(jí)鋼筋，有Es二2.0x105N/mm2扣除保護(hù)層厚度的樁直徑為d0二0.4一0.07二0.33m叭=欝0+2仏一1)&如兀42+兀42+2x32|4f^-l)X0.54%X0.33^=6.583X10~3mA=WM/2=6.583X10~3X0.4/2=1.317X10~3m4EI=0.85EJo=O.85X2.80X104XL317X10_3=31.34MN?m2_Imb_Imb0El樸。?99=o.953口31.34u取值；由于樁的入土深度h二17.0m,樁與承臺(tái)為固接，ah二0.953x17二16.2>4,M取ah二4,由表4-1查得u二0.926。M

An=^ri+(aE-l)(oJ=^XO.42X)+(矜一1)XO.54%'=0.13m2Nk取在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)淖钚∝Q向力(用該值計(jì)算所得單樁水平承載力特征值最小)，由前面計(jì)算得Nk=505.lkN,貝！|心=。?75奢叫山+%)(1+般)x(1.25+22x0.0054)x|1+0.5x497.16x103]2x1.43x(1.25+22x0.0054)x|1+0.5x497.16