樁基礎(chǔ)課程設(shè)計計算實例

1、樁基礎(chǔ)設(shè)計計算3.1 選擇樁型、樁端持力層、承臺埋深3.1.1 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。樁端全斷面進入持力層1.0m（>2d），工程樁入土深度為23.1m。 承臺底進入第層土0.3m，所以承臺埋深為2.1m，樁基的有效樁長即為21m。樁截面尺寸選

2、用450mm×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一定長度而留有的余地。樁基及土層分布示意圖見圖3.1。3.2 確定單樁極限承載力標準值本設(shè)計屬于二級建筑樁基，采用經(jīng) 圖3.1 樁基及土層分布示意圖驗參數(shù)法和靜力觸探法估算單樁極限承載力標準值。根據(jù)單橋探頭靜力觸探資料ps按圖1.2確定樁側(cè)極限阻力標準值：ps<1000kPa時，qsk=0.05psps>1000kPa時，qsk =0.025 ps +25 樁端阻力的計算公式為psk=psk =（P

3、sk1+Psk2） 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，計算時由于樁尖進入持力層深度較淺，并考慮持力層可能的起伏，所以這里不計持力層土的7 / 21psk，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)，因為psk1/psk2<5，取=1。根據(jù)靜力觸探法求，根據(jù)圖3.1和表2.1（附件）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查表法估算的極限樁側(cè)，樁端

4、阻力標準值列于表3.1 表3.1 極限樁側(cè)、樁端阻力標準值層 序 靜力觸探法 經(jīng)驗參數(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準值 =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)計值（=1.60）=+=1663kN按經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向極限承載力標準值 =

5、4×0.45×（35×8+29×12+55×1）+×2200 =1229+446 =1675kN估算的單樁豎向極限承載力設(shè)計值（=1.65） =1015kN最終按經(jīng)驗參數(shù)法計算單樁承載力設(shè)計值，采用R2=1015kN，初步確定樁數(shù)。3.3 確定樁數(shù)和承臺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。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，承臺底尺寸為，樁位平面布置如圖

6、3.2 圖3.2 聯(lián)合承臺3.4 確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值該樁基屬非端承樁，并n3，承臺底面下并非欠固結(jié)土、新填土等，故承臺底不會與土脫離，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。承臺凈面積： Ac=6.5×2.3-10×0.452=12.93m2承臺外區(qū)凈面積： A=6.5×2.3-（6.5-0.45）（2.3-0.45）=3.76m2承臺內(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

7、向承載力設(shè)計值 R=0.81×+1.61×+0.26×=1088kN3.5樁頂作用效應(yīng)的驗算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)承臺承臺厚度 H=1.0m，承臺埋深d=2.4m作用在承臺底形心處的豎向力 F+G=3354+4978+20×6.5×2.3×2.4×1.2=8332+861=9193kN作用在承臺底形心處的彎矩 M=18+24+（14+49）×1.0=105kN

8、3;m y=4×（2.82+1.42）=39.2m20Nmax= +=919.3+7.5=926.8kN1.2R0= =919.3kNR=1088 kN0Nmin=919.3-7.5=911.8kN0 滿足要求3.5.2 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)沉降計算采用長期效應(yīng)組合的荷載標準值進行樁基礎(chǔ)沉降計算。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算最終沉降量。豎向荷載標準值： 2580kN 3829 kN 基底壓力： 自重應(yīng)力和附加應(yīng)力計算見表3.3 表3.3 、

9、的計算結(jié)果（聯(lián)合樁基礎(chǔ)） (kpa) (kpa) 0 206.9 2.8 0 0.250 440.34 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。計算沉降量結(jié)果見表3.4表3.4 計算沉降量（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.

10、50.1039779.3132.1860027.06=99.13+27.06=126.19mm=2， /=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)計要求3.7 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 兩段樁長各11m，采用單位點吊立的強度計算進行樁身配筋設(shè)計。

11、吊點位置在距樁頂、樁端平面0.293L（L=11m）處，起吊時樁身最大正負彎矩Mmax=0.0429Kq 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為恒荷載分項系數(shù)）。樁身長采用混凝土強度等級C30，級鋼筋，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，因此整個截面的主筋為418（=1017 mm2），其配筋率=0.55>

12、min=0.4。其他構(gòu)造鋼筋見施工圖。樁身強度=1.0×（1.0×15×450×410+310×1017）=3352.8 kNR 滿足要求3.8承臺設(shè)計計算 承臺混凝土強度等級采用C20C柱截面尺寸900×600mm2，B柱截面尺寸600×600mm2。3.8.1 柱對承臺的沖切 1）按圖3.3，對每個柱分別進行沖切驗算。 圖3.3 兩柱腳下的沖切破壞椎體 承臺厚度H=1.0m，計算截面處的有效高度h0=1.0-0.08=0.92m.對B柱：=0.6m =1.0-0.3-0.225=0.475m =1.8-0.3-0.225

13、=1.275m 取=0.92m=0.7-0.3-0.225=0.175m Fl= FB=3354kN 沖跨比 =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C柱：=0.6m =0.9m =1.2-0.225-0.45=0.525m =1.6-0.225-0.45=0.925m0.

14、92 m 取=0.92m=0.175m Fl= Fc=4978kN 沖跨比 =0.571 =1.0 =0.190.2 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）對雙柱聯(lián)合承臺，除應(yīng)考慮在每個柱腳下的沖切破壞錐體外，尚應(yīng)按圖3.4考慮在兩個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

15、椎體由圖3.4知，=0.3+0.45+3.0=3.75m =0.6m =0.475m=0.925m0.92 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 角柱對承臺的沖切（圖3.5

16、） 圖3.5 雙柱下的角柱沖切沖切力 Fl=-=926.8-=840.7 kN對樁1=0.475m =0.175m =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 (+

17、)+(+) =0.4×(0.675+×0.175) +1.2×(0.675+0.92) ×1100×0.92=1687.0kN0Fl =840.7kN 滿足要求3.8.3 斜截面抗剪驗算將承臺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 雙柱承臺的剪力、彎矩計算示意圖對-截面剪力 =2=1681.4kN =0.925m 剪跨比 =1.005 剪切系數(shù) =0.

18、09 所以，=0.09×10×103×2.3×0.92=1904kN0=1681.4kN對/-/ 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-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故抗剪強度能滿足要求，不需配箍筋。3.8.4 受彎計算：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 承臺局部受壓驗算 對B柱 Aln =At=0.36 m2 Ab=3.24 m2 1.35Aln =14580k