基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、.基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)名 稱：樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 姓 名：文嘉毅 班 級：051124 學(xué) 號(hào)：20121002798 指導(dǎo)老師：黃生根.樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題高層框架結(jié)構(gòu)二級建筑的某柱截面尺寸為1250850mm ,該柱傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載為：F=9200kN ,M=410kNm ,H=300kN ,采用6-8根800的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ),設(shè)地面標(biāo)高為0.00m,承臺(tái)底標(biāo)高控制在-2.00m ,地面以下各土層分布及設(shè)計(jì)參數(shù)見附表,試設(shè)計(jì)該柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：1.確定樁端持力層,計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk；2.確定樁中心間距及承臺(tái)平面尺寸；3.計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值Ra及各樁頂荷載

2、設(shè)計(jì)值N,驗(yàn)算基樁豎向承載力；計(jì)算基樁水平承載力RHa并驗(yàn)算；4.確定單樁配筋量；5.承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算；6.繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。項(xiàng)目濕重度kN/m3孔隙比e液性指數(shù)IL壓縮模量EsMPa承載力特征值faKkPa層厚m鉆孔灌注樁樁基參數(shù)極限側(cè)阻 力標(biāo)準(zhǔn)值qsikkPa極限端阻 力標(biāo)準(zhǔn)值qPKkPa地基土水平抗力系數(shù)的比例系 數(shù)m層粉土19.00.9026.0804.3236層粉細(xì)砂19.60.9006.51053.8209層細(xì)砂19.80.8607.81252.82813層粉土19.60.81010.51402.34015層1粉細(xì)砂19.70.857.01154.42812層粉細(xì)砂19.70.77016

3、.01703.04885028層粉質(zhì)粘土19.80.6830.258.51602.56625層粉土19.80.75013.71702.95825層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11455.76014層1粉砂20.00.77014.01900.85282037層粉質(zhì)粘土19.90.7160.466.11454.56071014層粉土20.40.70013.01953.56236層粉質(zhì)粘土19.90.7060.278.21704.86828層細(xì)砂20.20.69022.022017.770150045.設(shè)計(jì)內(nèi)容一確定樁端持力層,計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值1.確定樁端持力層及樁長根據(jù)設(shè)計(jì)要求可

4、知,樁的直徑d =800mm。根據(jù)土層分布資料,選擇層厚為4.5m的層粉質(zhì)粘土為樁端持力層。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度,對粘性土、粉土不宜小于2d。因此初步確定樁端進(jìn)入持力層的深度為2m。則樁長為：=4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+2-2=32.5m2.計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值因?yàn)橹睆?00mm的樁屬于大直徑樁,所以可根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：1-1其中樁的周長=2.513m；樁端面積=0.503；、為別為大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù),=1,=1。根據(jù)所給土層及參數(shù),計(jì)算：=2.513

5、123+203.8+282.8+402.3+284.4+483.0+662.5+582.9+605.7+520.8+602+17100.503=3883.6kN確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值后,再按下式計(jì)算單樁豎向承載力特征值： 1-2其中為安全系數(shù),取=2。則=3883.6/2=1941.8kN。確定樁中心間距及承臺(tái)平面尺寸樁數(shù)=F/=9200/1941.8=4.7,所以暫取樁數(shù)為6根。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,非擠土灌注樁的最小中心距為3d,邊樁中心至承臺(tái)邊緣的距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長,且樁的外邊緣至承臺(tái)邊緣的距離不應(yīng)小于150mm。取樁中心距為2.5m,邊樁中心距承臺(tái)邊緣的距離取為0.8m

6、。則承臺(tái)長度=2=6.6m,承臺(tái)寬度=20.8+2.5=4.1m。承臺(tái)平面示意圖如下：計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值,驗(yàn)算基樁豎向承載力；計(jì)算基樁水平承載力并驗(yàn)算1.確定復(fù)合基樁豎向承載力特征值根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法,對于此類情況,應(yīng)按下式確定其復(fù)合基樁的豎向承載力特征值：3-1其中為承臺(tái)效應(yīng)系數(shù),可根據(jù)/、/等參數(shù)查表得到。當(dāng)計(jì)算樁為非正方形排列時(shí),A為承臺(tái)計(jì)算域面積,為樁數(shù)。=2.124,=2.655,=0.126,通過查表,可取為0.06。為承臺(tái)下1/2承臺(tái)寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值的厚度加權(quán)平均值,由資料可得,為80kPa。為計(jì)算基樁所對應(yīng)的承

7、臺(tái)底凈面積,為樁身截面面積。則=/6=4.007。則復(fù)合基樁的豎向承載力特征值=1941.8+0.06804.007=1961.1kN2.確定各樁頂荷載設(shè)計(jì)值,驗(yàn)算基樁豎向承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法,各樁頂荷載設(shè)計(jì)值可由下式計(jì)算：3-2 式中為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下作用,作用于承臺(tái)頂面的豎向力；為樁基承臺(tái)和承臺(tái)上土自重標(biāo)準(zhǔn)值,對穩(wěn)定的地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力,此處承臺(tái)上土的重度取為10kN/m；、分別為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下,作用于承臺(tái)底面,繞通過樁群形心的、主軸的力矩；、分別為第、基樁或復(fù)合基樁至、軸的距離。暫取承臺(tái)高度為1.8m,M與長邊方向軸方向一致。樁按從左到右、從上到下的順

8、序分別記為16號(hào)樁。各樁頂荷載設(shè)計(jì)值如下：/6+ 2.5/=1718.5kN/6=1623.5kN/6- 2.5/ =1528.5kN由計(jì)算結(jié)果可得：=1528.5kN0,基樁不受上拔力。=1718.5kN1.2,基樁豎向承載力滿足要求。 3.計(jì)算基樁水平承載力并驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí),可按下式估算樁身配筋率小于0.65%的灌注單樁水平承載力特征值：3-3為樁的水平變形系數(shù),其中為地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)；為樁身的計(jì)算寬度,對于圓形樁,當(dāng)直徑1m時(shí),；為樁身抗彎剛度,對于鋼筋混凝土樁,為混凝土彈性模量,為樁身換算截面慣性矩：圓形截面；為樁身換算截面受拉邊

9、緣的截面模量,此處；為扣除保護(hù)層的樁直徑；為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；為樁身配筋率； 為樁截面模型塑性系數(shù),圓形截面=2；為樁身混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為樁身最大彎矩系數(shù)；為樁頂豎向力影響系數(shù),豎向壓力取0.5；為樁身換算截面積,圓形截面；為在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)呢Q向力。6+3.89+2.813+2.315+4.412+328+2.525+2.925+5.714+0.837+214/32.5=16.25MN/0.9=1.53m若樁身采用C30的混凝土,其彈性模量為,混凝土保護(hù)層的厚度取為60mm,采用HRB335規(guī)格的鋼筋,其彈性模量為。=800-260=680mm=6.67當(dāng)樁徑

10、為300-2000mm時(shí),樁身正截面的配筋率可取0.65%-0.2%,暫取樁身配筋率為0.58%。0.0530.50.0530.68=0.018020.558C30混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.43MPa。樁身最大彎矩系數(shù)可根據(jù)的值查表獲得,為0.926。0.519所以基樁水平承載力為：=51.69kN群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值應(yīng)考慮由承臺(tái)、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng),可按下列公式確定：3-43-53-63-73-8式中為群樁效應(yīng)綜合系數(shù)；為樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)；為樁頂約束效應(yīng)系數(shù)；為承臺(tái)側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù)承臺(tái)外圍回填土為松散狀態(tài)時(shí)取=0；為承臺(tái)底摩阻效應(yīng)系數(shù)；為沿水平荷載方向的距徑

11、比；、分別為沿水平荷載方向與垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)；為承臺(tái)底與地基土間的摩擦系數(shù)；為承臺(tái)底地基土分擔(dān)的豎向總荷載標(biāo)準(zhǔn)值。沿水平荷載方向的距徑比=2.5/0.8=3.125。沿水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)=3,垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)=2。樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)0.678。通過查表可得,=2.05。承臺(tái)側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù)=0。115.4kN通過查表,可取承臺(tái)底與地基土間的摩擦系數(shù)為0.3。0.1121.502由此可得,群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值為77.6kN基樁水平力設(shè)計(jì)值50kN77.6kN,所以基樁水平承載力滿足要求。確定單樁配筋量由配筋率=0.58%可得,單樁中縱向鋼筋的

12、截面面積為：2915根據(jù)灌注樁的配筋要求,選用8根22的HRB335鋼筋,其截面面積為3041,滿足要求。樁頂縱向主筋應(yīng)錨入承臺(tái)內(nèi),錨入長度取為800mm。 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,柱及其他受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)做成封閉式；其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15為縱筋最小直徑,且不應(yīng)大于400mm,也不大于構(gòu)件橫截面的短邊尺寸。箍筋直徑不應(yīng)小于/4為縱筋最大直徑,且不應(yīng)小于6mm。根據(jù)箍筋的配置要求,箍筋選用8的HPB235級鋼筋,采用間距為200mm的螺旋式箍筋。承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算承臺(tái)構(gòu)造根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范要求,樁嵌入承臺(tái)內(nèi)的長度對中等直徑樁不宜小于50mm,對大直徑樁不宜小于100mm。承臺(tái)底面鋼

13、筋的混凝土保護(hù)層厚度,當(dāng)有混凝土墊層時(shí),不應(yīng)小于50mm,無墊層時(shí),不應(yīng)小于70mm,并不小于樁頭嵌入承臺(tái)內(nèi)的長度。取承臺(tái)高度為1.8m,樁頭嵌入承臺(tái)內(nèi)的長度為100mm,承臺(tái)底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度取為120mm。2.抗剪切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)斜截面受剪承載力應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：5-15-25-3式中為不計(jì)承臺(tái)及其上土自重,在荷載效應(yīng)基本組合下,斜截面的最大剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值；為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算寬度；為承臺(tái)計(jì)算截面處的有效高度；為承臺(tái)剪切系數(shù)；為計(jì)算截面的剪跨比,此處,、為柱邊墻邊或承臺(tái)臺(tái)階處至、方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離；為受剪切承載

14、力截面高度影響系數(shù)。計(jì)算示意圖如下：有效高度=1800-120=1680mm。0.831根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,對于圓柱及圓樁,計(jì)算時(shí)應(yīng)將其截面換算成方柱及方樁,換算樁截面邊長0.64m。柱邊至、方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離：1555mm,505mm計(jì)算截面的剪跨比：0.926,0.301承臺(tái)剪切系數(shù)：0.909,1.345 樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16號(hào)樁。1對于截面：=6.6m=4870.5kN 17722kN4870.5kN,所以滿足要求。對于截面：4.1m3437.0kN7440kN3437.0kN,所以滿足要求。3.抗沖切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,沖切破壞椎體應(yīng)采

15、用自柱墻邊或承臺(tái)變階處至相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的椎體,椎體斜面與承臺(tái)底面之夾角不應(yīng)小于45。椎體斜面與承臺(tái)底面之夾角47.2,所以夾角滿足要求。承臺(tái)受柱沖切的承載力計(jì)算對于柱下矩形獨(dú)立承臺(tái)受柱沖切的承載力可按下列公式計(jì)算：5-45-55-6式中為不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下作用于沖切破壞椎體上的沖切力設(shè)計(jì)值；為承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為承臺(tái)受沖切承載力截面高度影響系數(shù),當(dāng)800mm時(shí),取1.0,2000mm時(shí),取0.9,其間按線性內(nèi)插法取值；、分別為、方向的柱截面的邊長；為柱墻沖切系數(shù)；為沖垮比,為柱邊或承臺(tái)變階處到樁邊水平距離,當(dāng)0.25時(shí),取=0.25,當(dāng)1.0時(shí),取=1.0

16、；為不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下柱墻底的豎向載荷設(shè)計(jì)值；為不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合基樁的反力設(shè)計(jì)值之和。0.746,1.677根據(jù)線性插值法計(jì)算得到,=0.917。因?yàn)闆_切破壞椎體內(nèi)無基樁,所以=0。沖切力設(shè)計(jì)值為：9200kN承臺(tái)受柱沖切的承載力為：25179kN因此,承臺(tái)受柱沖切的承載力滿足要求。承臺(tái)受基樁沖切的承載力計(jì)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,四樁以上含四樁承臺(tái)受角樁沖切的承載力可按下列公式計(jì)算：5-75-85-9 式中為不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁含復(fù)合基樁反力設(shè)計(jì)值；、為角樁沖切系數(shù)；、為從承臺(tái)底角樁頂內(nèi)邊緣

17、引45沖切線與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離,當(dāng)柱墻邊或承臺(tái)變階處位于該45線以內(nèi)時(shí),則取由柱墻邊或承臺(tái)變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切椎體的椎線；、為角樁內(nèi)邊緣到承臺(tái)外邊緣距離；為承臺(tái)外邊緣的有效高度；、為角樁沖垮比,其值均應(yīng)滿足0.251.0的要求。1555mm,505mm0.926,0.301則角樁沖切系數(shù)0.497=1.1181120mm不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁反力設(shè)計(jì)值最大值為：1628.3kN承臺(tái)受基樁沖切的承載力為：6176kN因此,承臺(tái)受基樁沖切的承載力滿足要求。4.抗彎計(jì)算樁基承臺(tái)應(yīng)進(jìn)行正截面受彎承載力計(jì)算。按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定,多樁矩形承臺(tái)彎矩計(jì)算截面取在柱邊和承臺(tái)變階處,可按下列公式計(jì)算：5-10 5-11式中、分別為繞軸和繞軸方向計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；、為垂直軸和軸方向自樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截面的距離；為不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下的第基樁或復(fù)合基樁豎向反力設(shè)計(jì)值。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的要求,承臺(tái)縱向受力鋼