樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

1、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深 選擇樁型因框架跨度大而且不均勻，柱底荷載大，不宜采用淺基礎(chǔ)。又由于施工場地、地基條件以及場地周圍的環(huán)境條件，故選擇樁基礎(chǔ)，為減小對(duì)周圍環(huán)境的污染，并采用靜壓預(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)備及材料供應(yīng)也為采用靜壓樁提供了可能性。3.1.2 選擇樁的幾何尺寸及承臺(tái)埋深 依據(jù)地基土的分布，選擇第層為樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（>2d），工程樁入土深度為23.1m。 承臺(tái)底進(jìn)入第層土0.3m，所以承臺(tái)埋深為2.1m，樁基的有效樁長即為21m。樁截面尺寸選用450m

2、m×450mm，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)際樁長比有效樁長大1m，這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需嵌入承臺(tái)一定長度而留有的余地。樁基及土層分布示意圖見。3.2 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) 圖3.1 樁基及土層分布示意圖驗(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1.2確定樁側(cè)極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值：ps<1000kPa時(shí)，qsk=0.05psps>1000kPa時(shí)，qsk =0.025 ps +25 樁端阻力的計(jì)算公式為psk=psk =（Psk1+Psk2）

3、 根據(jù)樁尖入土深度（H=23.1m），由表1.2取樁端阻力修正系數(shù)=0.83；psk1為樁端全斷面以上8倍樁徑范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值，計(jì)算時(shí)由于樁尖進(jìn)入持力層深度較淺，并考慮持力層可能的起伏，所以這里不計(jì)持力層土的psk，psk2為樁端全斷面以下4倍樁徑范圍內(nèi)的比貫入阻力平均值，故psk1=860kPa，psk2=3440kPa；為折減系數(shù)，因?yàn)閜sk1/psk2<5，取=1。根據(jù)靜力觸探法求，根據(jù)的數(shù)據(jù)（各層土的值）,有如下： 第二層：; ; 第三層：； 第四層：依據(jù)靜力觸探比貫入阻力和按土層及物理指標(biāo)查表法估算的極限樁側(cè)，樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值列于表3.1 表3.1 極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)

4、值層 序 靜力觸探法 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法qsk（kPa）psk（kPa）qsk（kPa）psk（kPa）粉質(zhì)粘土15（h 6） 36 35淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 43 29粉質(zhì)粘土 111 1784.5 55 2200按靜力觸探法確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 =4 ×0.45×（15×3.9+36×4.1+43×12+ 111×1）+×1784.5 =1500+361=1861kN估算的單樁豎向極限承載力設(shè)計(jì)值（=1.60）=+=1663kN按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 =4×0.45×（35×8+

5、29×12+55×1）+×2200 =1229+446 =1675kN估算的單樁豎向極限承載力設(shè)計(jì)值（=1.65） =1015kN最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，采用R2=1015kN，初步確定樁數(shù)。3.3 確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸由于兩柱間距較小，荷載較大，故將此做成聯(lián)合承臺(tái)。最大軸力組合的荷載：B柱荷載：3354kN，18kN.m，14kNC柱荷載：4978kN，24kN.m，49kN合力作用點(diǎn)距C軸線的距離 取x=1.2m估算樁數(shù) （根）取n=10，樁距，取=1.4m，承臺(tái)底尺寸為，樁位平面布置如圖3.2 圖3.2 聯(lián)合承臺(tái)3.4 確定復(fù)合基樁豎向承載力

6、設(shè)計(jì)值該樁基屬非端承樁，并n3，承臺(tái)底面下并非欠固結(jié)土、新填土等，故承臺(tái)底不會(huì)與土脫離，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。承臺(tái)凈面積： Ac=6.5×2.3-10×0.452=12.93m2承臺(tái)外區(qū)凈面積： A=6.5×2.3-（）（）=3.76m2承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積： A=12.93-3.76=9.17m2 = =3.1 = =0.11查表得 =1.65 c=0.11×+0.63×=0.26ck=323.25kN復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值 R=0.81×+1.61×+0.26×=1

7、088kN3.5樁頂作用效應(yīng)的驗(yàn)算3.5.1 荷載取組合B柱：FB=3354kN， MB=18kN·m， B=14kN，C柱：FC=4978kN， MC=24kN·m， C=49kN 設(shè)承臺(tái)承臺(tái)厚度 H=1.0m，承臺(tái)埋深d=2.4m作用在承臺(tái)底形心處的豎向力 F+G=3354+4978+20×6.5×2.3×2.4×1.2=8332+861=9193kN作用在承臺(tái)底形心處的彎矩 M=18+24+（14+49）×1.0=105kN·m y=4×（2.82+1.42）=39.2m20Nmax= +=919.

8、3+7.5=926.8kN1.2R0= =919.3kNR=1088 kN0Nmin=919.3-7.5=911.8kN0 滿足要求 荷載取組合B柱荷載：2733kN，159 kN.m，68kNC柱荷載：4657kN，509 kN.m，121kN滿足要求。3.6 樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算采用長期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算。因本樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，可采用等效作用分層總和法計(jì)算最終沉降量。豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 2580kN 3829 kN 基底壓力： 自重應(yīng)力和附加應(yīng)力計(jì)算見表3.3 表3.3 、的計(jì)算結(jié)果（聯(lián)合樁基礎(chǔ)） (kpa) (kpa) 0 206.9 2.8 0 0.250 440.

9、34 4.3 246.0 2.8 3.7 0.064 112.73 5.5 257.7 2.8 4.8 0.044 77.50 7.5 277.1 2.8 6.5 0.027 47.56 取，在該處/=47.56/277.1=0.17<0.2。計(jì)算沉降量結(jié)果見表3.4表3.4 計(jì)算沉降量（聯(lián)合樁基礎(chǔ)）Z(mm)l/b2x/bz (mm)z-z (mm)E (kPa)=4（z-z）02.800.2500043002.83.70.1505647.2647.21150099.1375002.86.50.1039779.3132.1860027.06=99.13+27.06=126.19mm=2

10、， /=1.4/0.45=3.1， /=46.7， LC/BC=2.8查附錄五表，得 0=0.096， 1=1.768， 2=8.745， e=0.096+=0.191 =1.0 =1.0×0.191×126.19=23.98mm 滿足要求兩樁基礎(chǔ)的沉降差 =23.98-10.2=13.78m兩樁基礎(chǔ)的中心距離 =7800mm變形容許值 =0.002=15.6mm=13.78mm 滿足設(shè)計(jì)要求3.7 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 兩段樁長各11m，采用單位點(diǎn)吊立的強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊點(diǎn)位置在距樁頂、樁端平面0.293L（L=11m）處，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩Mmax=0.042

11、9Kq L2，其中，K=1.3；=0.452×25×1.2=6.075 kN/m，為每延長米樁的自重（1.2為恒荷載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，級(jí)鋼筋，故 Mmax=0.0429×1.3×6.075×112=41.0 kN.m樁身截面有效高度=0.45-0.04=0.41m =0.033查表得s=0.98，樁身受拉主筋配筋量 =329.2 mm2選用218，因此整個(gè)截面的主筋為418（=1017 mm2），其配筋率=0.55>min=0.4。其他構(gòu)造鋼筋見施工圖。樁身強(qiáng)度=1.0×（1.0×15

12、5;450×410+310×1017）=3352.8 kNR 滿足要求3.8承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算 承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C20C柱截面尺寸900×600mm2，B柱截面尺寸600×600mm2。 柱對(duì)承臺(tái)的沖切 1）按圖3.3，對(duì)每個(gè)柱分別進(jìn)行沖切驗(yàn)算。 圖3.3 兩柱腳下的沖切破壞椎體 承臺(tái)厚度H=1.0m，計(jì)算截面處的有效高度h0=1.0-0.08=0.92m.對(duì)B柱：=0.6m =1.0-0.3-0.225=0.475m =1.8-0.3-0.225=1.275m 取=0.92m=0.7-0.3-0.225=0.175m Fl= FB=3354kN 沖跨比

13、 =0.516 =1.0 =0.190.2 取=0.2 沖切系數(shù) =1.006 =0.6 =1.8所以(+)+(+)+(2+) =1.006×(0.175+0.6) +0.6×(0.175+0.6) + 1.8×(2×0.6+0.475+0.92) ×1100×0.92 =5987kN0Fl=3354kN對(duì)C柱：=0.6m =0.9m =1.2-0.225-0.45=0.525m =1.6-0.225-0.45=0.925m0.92 m 取=0.92m=0.175m Fl= Fc=4978kN 沖跨比 =0.571 =1.0 =0.1

14、90.2 取=0.2 沖切系數(shù) =0.934 =0.6 =1.8所以(+)+(+)+(2+) =0.934×(0.175+0.6) +0.6×(0.175+0.6) + 1.8×(2×0.9+0.525+0.92) ×1100×0.92 =7114kN0Fl=4978kN 滿足要求2）對(duì)雙柱聯(lián)合承臺(tái)，除應(yīng)考慮在每個(gè)柱腳下的沖切破壞錐體外，尚應(yīng)按圖3.4考慮在兩個(gè)柱腳的公共周邊下的沖切破壞情況。 圖3.4 雙柱下公共周邊的沖切破壞椎體由圖3.4知，=0.3+0.45+3.0=3.75m =0.6m =0.475m=0.925m0.92

15、m 取=0.92m=0.175m沖切力 Fl= FB+ FC=3354+4978=8332kN沖跨比 =0.516 =1.0 =0.2沖切系數(shù) =1.006 =0.6 =1.8故 (+)+(+)+(2+) =1.006×(0.6+0.175)+0.6×(0.6+0.175) + 1.8×(2×3.75+0.475+0.92)×1100×0.92 =17463kN0Fl=8332kN 滿足要求3.8.2 角柱對(duì)承臺(tái)的沖切（圖3.5） 圖3.5 雙柱下的角柱沖切沖切力 Fl=-=926.8-=840.7 kN對(duì)樁1=0.475m =0.1

16、75m =0.45+×0.45=0.675m沖跨比 =0.516 =0.190.2 取=0.2沖切系數(shù) =0.670 =1.2所以 (+)+(+) =0.67×(0.675+×0.175) +1.2×(0.675+0.475) ×1100×0.92=1625.1kN0Fl =840.7kN對(duì)樁2=0.925m0.92m 取=0.92m=0.175m =0.675m沖跨比 =1.0 =0.2 沖切系數(shù) =0.4 =1.2所以 (+)+(+) =0.4×(0.675+×0.175) +1.2×(0.675+0

17、.92) ×1100×0.92=1687.0kN0Fl =840.7kN 滿足要求3.8.3 斜截面抗剪驗(yàn)算將承臺(tái)沿長向視作一靜定梁，其上作用柱荷載和樁凈反力，梁的剪力值見圖3.6（c）、（d），可知柱邊最不利截面為-和/-/，另一方向的不利截面為-圖3.6（a）。 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) 圖3.6 雙柱承臺(tái)的剪力、彎矩計(jì)算示意圖對(duì)-截面剪力 =2=1681.4kN =0.925m 剪跨比 =1.005 剪切系數(shù) =0.09 所以，=0.09×10×103×2.3×0.92=1904kN

18、0=1681.4kN對(duì)/-/ 截面 剪力 =1681.4kN /=1.2-0.225-0.45=0.525m剪跨比 =0.571 剪切系數(shù) =0.138所以，=0.138×10×103×2.3×0.92=2920.1kN0對(duì)-截面 剪力 =5=5(-)=5×(919.3-)=4166kN =0.175m剪跨比 =0.190.3 取=0.3 剪切系數(shù)=0.2所以，=0.2×10×103×6.5×0.92=11960kN04166kN故抗剪強(qiáng)度能滿足要求，不需配箍筋。3.8.4 受彎計(jì)算：配置長向鋼筋取圖3.7（he）中截面/-/處的彎矩值，=2294.8kN·m =9238.3mm2選用1925（=9327.1 mm2）配置短向鋼筋取用-截面處的彎矩。 =5×0.4=5×1666.4×0.4=3332.8kN·m =13639.5 mm2選用4520（=14139 mm2）3.8.5 承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算 對(duì)B柱