樁基礎(chǔ)課程設(shè)計計算書.doc

課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 樁基礎(chǔ)設(shè)計 課 程 名 稱 土力學(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 年 月 日邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書年級專業(yè) 05土木房建學(xué)生姓名學(xué) 號題目名稱樁基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計時間一周課程名稱土力學(xué)與基礎(chǔ)工程課程編號設(shè)計地點邵陽學(xué)院一、 課程設(shè)計（論文）目的地基基礎(chǔ)設(shè)計的目的是根據(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基礎(chǔ)方案并確定其技術(shù)細節(jié)，使設(shè)計的地基基礎(chǔ)在預(yù)定的使用期限內(nèi)和規(guī)定的使用條件下能夠安全正常地工作，在此基礎(chǔ)上滿足降低造價和保護環(huán)境的要求?；A(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)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)計對理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用，也是同學(xué)們由理論學(xué)習(xí)通往工程實踐的一座橋梁。因此，通過本次課程設(shè)計，同學(xué)們可以更好地理解和鞏固學(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際工程問題的能力。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件1、上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實驗樓，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，混凝土強度等級C30。底層層高3.4m（局部10m，內(nèi)有10t橋式吊車，其余層高3.3m，底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載如圖2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1所示圖1建筑物平面位置示意圖（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2.1m，根據(jù)已有分析資料，該場地地下水對混凝土無腐蝕作用。（3）建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學(xué)指標見表1。表1 地基各土層物理、力學(xué)指標 土層編號土層名稱層底埋深（m）層厚（m）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(o)壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土1.51.515.52灰褐色粉質(zhì)粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥質(zhì)粘土21.812.0644.018.013.817.53.21004黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485灰-綠色粉質(zhì)粘土27.118.925.30.7232.518.833.024.78.2198（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、確定單樁承載力標準值；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)計值；5、樁頂作用驗算、樁基沉降驗算和樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算；6、承臺設(shè)計；7、繪制樁基施工圖（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)計要求1、完成計算書1份，課程設(shè)計計算說明書要求和撰寫規(guī)范嚴格按照“邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）管理辦法”執(zhí)行；手繪或CAD繪A1圖一張（或折合為A1圖）。2、獨立完成，不得抄襲他人設(shè)計成果。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。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)有基礎(chǔ)條件（包括實驗室、主要儀器設(shè)備等）【1】 中華人民共和國國家標準. 建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ9494） .北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002【2】 中華人民共和國國家標準.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB500072002）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002【3】 中華人民共和國國家標準. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB200102002）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002【4】 趙 明 華 主編，徐 學(xué) 燕 副主編.基礎(chǔ)工程.北京：高等教育出版社，2003【5】 陳 希 哲 編著.土力學(xué)地基基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2004【6】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，賈 正 甫 編著.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理.北京：科學(xué)出版社，2002五、進度安排6.23：選擇樁型、樁端持力層、層臺埋深， 確定單樁承載力標準值，確定樁數(shù)、樁位布置，擬定承臺底面尺寸，確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值；6.24：樁頂作用驗算、樁基沉降驗算和樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算；6.25：承臺設(shè)計；6.266.27：計算書文本整理；6.286.29：繪制樁基施工圖（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）。六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：內(nèi)容提要本設(shè)計是某教學(xué)實驗樓第A號樁的設(shè)計，不考慮地震影響。樁承臺尺寸為2300mm2300mm1000mm，樁采用靜壓預(yù)制樁，樁長22米，分兩段，每段長11米。本設(shè)計的內(nèi)容涉及到樁承臺承載力的計算、樁頂作用驗算、樁基礎(chǔ)沉降驗算、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、承臺設(shè)計以及預(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)樁基礎(chǔ)設(shè)計和鋼筋混凝土設(shè)計的復(fù)習(xí)和鞏固，使我們對CAD等繪圖軟件的運用更加熟練，鍛煉了我們獨立思考和自主創(chuàng)新的能力。本設(shè)計為我們以后從事樁基礎(chǔ)的施工和設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：承臺 靜壓預(yù)制樁 承載力 沉降目 錄1 .設(shè)計資料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準值33.1 確定單樁極限承載力標準值34 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸44.1 A柱的樁和承臺的確定45 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值55.1 無樁承臺承載力計算（A承臺）66 .樁頂作用驗算76.1 五樁承臺驗算（A承臺）77 .樁基礎(chǔ)沉降驗算87.1 A柱沉降驗算88 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算108.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算109 .承臺設(shè)計119.1 五樁承臺設(shè)計（A柱）1110.參考文獻141 設(shè)計資料1.1 上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實驗樓，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，混凝土強度等級為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2.1米，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)指標見表1.1。表1.1地基各土層物理、力學(xué)指標土層編號土層名稱層底埋深（m）層厚（m）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1.51.515.52灰褐色粉質(zhì)粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥質(zhì)粘土21.812.0644.018.013.817.53.21004黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485灰-綠色粉質(zhì)粘土27.118.925.30.7232.518.833.024.78.21982. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深2.1 選擇樁型 因為框架跨度大而且不均勻，柱底荷載大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場地、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。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，當?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，所以第層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進入持力層1.0m（2d），工程樁入土深度為h。故：由于第層厚1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對承臺沒有影響，所以選擇承臺底進入第層土0.6m，即承臺埋深為2.1m，樁基得有效樁長即為22.8-2.1=20.7m。樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗關(guān)系建議：樓層3,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、土、承臺的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計算豎向承載力設(shè)計值。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)法計算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計值5.1五樁承臺承載力計算（A承臺） 承臺凈面積：。 承臺底地基土極限阻力標準值： 分項系數(shù)： 因為樁分布不規(guī)則，所以要對樁的距徑比進行修正，修正如下： 群樁效應(yīng)系數(shù)查表得： 承臺底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù): 承臺外區(qū)凈面積： 承臺內(nèi)區(qū)凈面積：m2 查表 那么，A復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計值R: 6 .樁頂作用驗算6.1五樁承臺驗算（A承臺）（1）荷載取A柱的組合：F= 4043kN ，M= 104kNm，Q=56 kN 承臺高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺頂面。 本工程安全等級為二級，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)高至承臺底2.4m，所以承臺的平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=2.25m作用在承臺底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項系數(shù)取為1.2.作用在承臺底形心處的彎矩：m樁頂受力計算如下： 滿足要求（2）荷載取組合：F=3936kN ，M= 203kNm，Q=81 kN 樁頂受力計算如下： 滿足要求7 樁基礎(chǔ)沉降驗算采用長期效應(yīng)組合的荷載標準值進行樁基礎(chǔ)的沉降計算。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算最終沉降量。7.1 -A柱沉降驗算 豎向荷載標準值 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（）計算如下：在z=0時： =172.54 在時： 在時在時將以上計算資料整理于表7.1表7.1的計算結(jié)果（5-A柱）Z(m)0172.54100.25604.2722189.1411.740.10152208.234.3208.2313.740.030573.7215.72206914.960.0181843.94在z=5.7m處，所以本基礎(chǔ)取計算沉降量。計算如表7.2表7.2計算沉降量（-A柱）Z(mm)平均附加應(yīng)力系0100.250200011.740.18675373.5373.51100082.07430013.740.11787506.86133.361100029.79570014.960.09941536.6529.7982006.545故：S=82.07+29.79+6.545=117.915mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長徑比，承臺的長寬比，查表得：所以，五樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算8.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算兩端樁長各11m,采用單點吊立的強度進行樁身配筋設(shè)計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時樁身最大正負彎矩，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項系數(shù)）。樁身長采用混凝土強度C30, 級鋼筋，所以：樁身截面有效高度樁身受拉主筋選用，因此整個截面的主筋用，配筋率為。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強度 =915.40 故滿足要求9 承臺設(shè)計承臺混凝土強度等級采用C20,承臺是正方形，雙向配筋相同。9.1五樁承臺設(shè)計（-A柱）由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力： 9.11 柱對承臺的沖切 由圖9.1，承臺厚度H=1.0m,計算截面處的有效高度，承臺底保護層厚度取80mm.沖垮比： 當，滿足0.21.0=325mm 0.20= 0.20mm且=325mm920mm 故取325mm。即：沖垮比沖切系數(shù)A柱截面取，混凝土的抗拉強度設(shè)計值沖切力設(shè)計值 （滿足要求）9.12 角樁對承臺的沖切 由圖9.1， 角樁沖垮比， 滿足0.21.0，故取0.3533。 角樁的沖切系數(shù) 滿足要求9.13斜截面抗剪驗算 計算截面為I-I，截面有效高度，截面的計算寬度，混凝土的抗壓強度，該計算截面的最大剪力設(shè)計值： 剪跨比 （介于0.31.4之間） 當時，取0.3；當時，取 故取 剪切系數(shù) 滿足要求9.14受彎計算 承臺I-I截面處最大彎矩 二級鋼筋,. 選用 整個承臺寬度范圍內(nèi)用鋼筋取18根，即（雙向布置）9.15承臺局部受壓驗算 A柱截面面積，局部受壓凈面積，局部受壓計算面積 混凝土的局部受壓強度提高系數(shù) 滿足條件圖9.1五樁承臺結(jié)構(gòu)計算圖10、參考文獻【1】 中華人民共和國國家標準. 建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ9494） .北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002【2】 中華人民共和國國家標準.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB500072002）.北京，中國建筑