樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)（土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)）.doc

2.1 設(shè)計(jì)資料2.1.1 上部結(jié)構(gòu)資料 某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為七層框架，其框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。底層層高3.4m（局部10m，內(nèi)有10 t橋式吊車），其余層高3.3m，底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載見(jiàn)附圖。2.1.2 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，建筑物平面位置見(jiàn)圖2-1。 圖2-1 建筑物平面位置示意圖建筑物場(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2.1米，根據(jù)已有資料，該場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土沒(méi)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(jiàn)表2.1.表2.1地基各土層物理，力學(xué)指標(biāo)土層編號(hào)土層名稱層底埋深（m）層厚（m）1雜填土1.81.817.52灰褐色粉質(zhì)粘土10.18.318.40.90330.9516.721.15.41250.723灰褐色泥質(zhì)粘土22.112.017.81.06341.1014.218.63.8950.864黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.45.319.10.88300.7018.423.311.51403.445灰-綠色粉質(zhì)粘土27.419.70.72260.4636.526.88.62102.822.2 選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深2.2.1 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(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，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。2.2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深依據(jù)地基土的分布，第層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土，且比較后，而第層是粉土夾粉質(zhì)粘土，所以第層是比較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（2d），工程樁入土深度為由于第層后1.8m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒(méi)有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第層土0.3m，即承臺(tái)埋深為2.1m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為23.1-2.1=21m。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(zhǎng)取300400,350mm350mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長(zhǎng)11m，下段長(zhǎng)11m（不包括樁尖長(zhǎng)度在內(nèi)），實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)長(zhǎng)1m， 圖2-2樁基及土層分布示意圖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2-2。2.3 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，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按圖2-3確定樁側(cè)極限阻力標(biāo)準(zhǔn) 圖2-3 曲線 圖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(lái)確定樁側(cè)極限阻力的標(biāo)準(zhǔn)值：即：時(shí)， 時(shí)，樁端的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式 其中： u樁身截面周長(zhǎng)，m。 樁穿過(guò)第i層土的厚度。 樁身橫截面積，擴(kuò)底樁為樁底水平投影面積，樁端阻力修正系數(shù)，查表2.2。由于樁尖入土深度H=23.1m(15H30),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）H1515H3030R2,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，初步確定樁數(shù)。2.4 確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸下面以B,C的荷載計(jì)算。2.4.1 B柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定最大軸力組合的荷載：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)，規(guī)范中建議取， 現(xiàn)在取1.1的系數(shù)，即：取n4根，樁距 ,樁位平面布置如圖2-5，承臺(tái)底面尺寸為2.4.2 C柱柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定 最大軸力組合的荷載初步估算樁數(shù) 取n5根，取，則承臺(tái)底尺寸為樁位平面布置如圖2-6(四個(gè)角上的樁與中間樁的) 圖2-5四樁樁基礎(chǔ) 圖2-6五樁樁基礎(chǔ)2.5 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。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B,C復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值2.5.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算（B承臺(tái)） 圖2-7 承臺(tái)凈面積：。 承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值： 分項(xiàng)系數(shù) 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： 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): 承臺(tái)外區(qū)凈面積 承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積m2 查表 那么，B復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R: 2.5.2五樁承臺(tái)承載力計(jì)算（C承臺(tái)） 承臺(tái)凈面積： 承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值： 分項(xiàng)系數(shù) 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： 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): 承臺(tái)外區(qū)凈面積 承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積m2 查表 那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R: 2.6 樁頂作用驗(yàn)算2.6.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算（B承臺(tái)）（1）荷載取B柱的組合： 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)=1.0.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，即室內(nèi)高至承臺(tái)底2.4m，所以承臺(tái)的平均埋深。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.作用在承臺(tái)底形心處的彎矩樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求（2）荷載取組合： 樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求2.6.2五樁承臺(tái)驗(yàn)算（C承臺(tái)）（1）荷載取B柱的組合： 承臺(tái)高度設(shè)為1m等厚，承臺(tái)的平均埋深。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.作用在承臺(tái)底形心處的彎矩樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求（2）荷載取組合： 樁頂受力計(jì)算如下： 滿足要求2.7 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。 2.7.1 B柱沉降驗(yàn)算 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基底處壓力 基底自重壓力 基底處的附加應(yīng)力 樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力（）計(jì)算如下：在z=0時(shí)： =206.9 在時(shí)： 在時(shí)： 在時(shí)將以上計(jì)算資料整理于表2.4 表2.4 的計(jì)算結(jié)果（B柱）Z(m)0206.9100.25496.72225.112.10.0786156.162.8232.38130.044788.84.324614.50.021843.5在z=4.4m處，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量。計(jì)算如表2.5 表2.5計(jì)算沉降量（B柱） Z(mm)0100.250200012.10.1771342.2342.21150059.12800130.1369383.341.1115007.1430014.50.1017437.354115009.3S=59.1+7.1+9.3=75.5mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長(zhǎng)徑比，承臺(tái)的長(zhǎng)寬比，查表：所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求 2.7.2 C柱沉降驗(yàn)算豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基底處壓力 基底自重壓力 基底處的附加應(yīng)力 樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力（）計(jì)算于表2.6中如下： 表2.6 的計(jì)算結(jié)果（C柱）Z(m)0206.9100.254812.3227.8120.084161.64.324613.740.030558.75252.814.350.023244.6在z=5m處，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量 計(jì)算如表2.7 表2.7計(jì)算沉降量（C柱）Z(mm)0100.250230012071150067.88430013.740.1160498.893.11150015.58500014.350.104452223.286005.20S=67.88+15.58+5.20=88.66mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑，長(zhǎng)徑比，承臺(tái)的長(zhǎng)寬比，查表：所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求兩樁基的沉降差兩樁基的中心距變形允許值 滿足要求2.8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算兩端樁長(zhǎng)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，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長(zhǎng)采用混凝土強(qiáng)度C30,II級(jí)鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個(gè)截面的主筋胃，配筋率為。其他構(gòu)造要求配筋見(jiàn)施工圖2-10。樁身強(qiáng)度 滿足要求2.9 承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C202.9.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（B柱）由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： （1） 柱對(duì)承臺(tái)的沖切 由圖2-8，承臺(tái)厚度H=1.0m,計(jì)算截面處的有效高度，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm.沖垮比沖切系數(shù)B柱截面取，混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值沖切力設(shè)計(jì)值(2) 角樁對(duì)承臺(tái)的沖切 由圖2-8， 角樁沖垮比 角樁的沖切系數(shù) 滿足要求（3）斜截面抗剪驗(yàn)算 計(jì)算截面為I-I，截面有效高度，截面的計(jì)算寬度，混凝土的抗壓強(qiáng)度，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值 剪跨比 剪切系數(shù) 滿足要求（4）受彎計(jì)算 承臺(tái)I-I截面處最大彎矩 II級(jí)鋼筋 每米寬度范圍的配筋，選用 整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取14根，而且雙向布置，即（雙向布置）（5）承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算 B柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計(jì)算面積 混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù) 滿足條件2.9.2五樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱） 由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： （1）柱對(duì)承臺(tái)的沖切 由圖2.9，承臺(tái)厚度H=1.0m,計(jì)算截面處的有效高度，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm.沖垮比沖切系數(shù)B柱截面取，混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值沖切力設(shè)計(jì)值 (2) 角樁對(duì)承臺(tái)的沖切 由圖2.9， 角樁沖垮比 角樁的沖切系數(shù) （3）斜截面抗剪驗(yàn)算 計(jì)算截面為I-I，截面有效高度，截面的計(jì)算寬度，混凝土的抗壓強(qiáng)度，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值 剪跨比 剪切系數(shù) 滿足要求（4）受彎計(jì)算 承臺(tái)I-I截面處最大彎矩 II級(jí)鋼筋 每米寬度范圍的配筋，選用 整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用筋根，取16根，而且雙向布置，即（雙向布置）（5）承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算 B柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計(jì)算面積 混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù) 滿足條件 圖2-8四樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖 圖2-9五樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖3、 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（JGJ9494） 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)家標(biāo)準(zhǔn) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500072002） 北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002【3】 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB200102