樁基礎設計計算書.doc

基礎工程課程設計樁基礎設計成果成果： 設計計算書、設計圖紙 姓名：學號：學院： 土木工程學院 專業(yè)： 土木工程 年級： 2009級 指導老師：完成時間： 2012年01月 課設簡介1. 課程設計目的課程設計是高等教育中一直強調和重視的教學實踐環(huán)節(jié)，基礎工程課程設計是學生在學習土力學、鋼筋混凝土結構和基礎工程的基礎上，綜合應用所學的理論知識，完成淺基礎和深基礎（樁基礎）的設計任務。其目的是培養(yǎng)學生綜合應用基礎理論和專業(yè)知識的能力，同時培養(yǎng)學生獨立分析和解決基礎工程設計問題的能力。2. 課程設計基本要求2.1 通過課程設計，要求學生對基礎工程設計內(nèi)容和過程有較全面的了解和掌握，熟悉基礎工程的設計規(guī)范、規(guī)程、手冊和工具書；2.2 在教師指導下，獨立完成課程設計任務指導書規(guī)定的全部內(nèi)容。設計計算書要求計算正確、文理通順，施工圖布置合理、表達清晰，符合設計規(guī)范要求；目 錄課設簡介I目 錄II第一章 緒 論1.1工程概況1.1.1地形1.1.2場地地質條件1.1.3上部結構資料1.2工程地質條件 第二章 上部結構荷載 2.1上部結構作用何在 2.2 樁型及材料第三章 單樁承載力的確定 3.1樁基持力層，樁型，樁長的確定 3.2 單樁豎向承載力的確定3.2.1根據(jù)地質條件選擇持力層，確定樁的斷面尺寸和長度3.2.2確定單樁豎向承載力標準值Quk3.2.3、確定單樁豎向承載力設計值Ra3.3確定樁數(shù)第四章 樁基礎設計4.1 確定樁數(shù)布置及承臺設計4.2群樁基礎中單樁承載力驗算4.3、抗彎計算和配筋設計4.3.1求取荷載設計值4.3.2承臺設計及材料4.3.3I-I斷面驗算4.4.4II-II斷面驗算4.4承臺抗沖切驗算4.4.1柱對承臺的向下沖切驗算4.4.2角樁沖切驗算4.5承臺抗剪驗算4.6沉降計算4.6.1矩形基礎中心點沉降公式4.6.2確定附加壓力及附加壓力系數(shù)4.6.3確定樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)、樁基等效沉降系數(shù)4.6.4樁基沉降量計算4.6結論與建議第一章 緒 論1.1工程概況1.1.1地形擬建建筑物場地地勢平坦，局部堆有建筑垃極。1.1.2場地地質條件建筑場地土層按其成因、土性特征和物理力學性質的不同，自上而下劃分為4層，物理力學性質指標見表2，勘察期間測得地下水混合水位埋深為3.5m。地下水水質分析結果表明，本場地地下水無腐蝕性。表2 土層物理力學性質指標表地層代號土層名稱厚度承載力特征值參考含水量重度孔隙比塑性指數(shù)液性指數(shù)直剪試驗壓縮模量粘聚力內(nèi)摩擦角weIpILCEskPa%kN/m3kPaMPa1雜填土2.016.02淤泥質土3.310562.414.91.0424.61.08117.33.503灰色粘土5.512038.218.91.0219.80.9512153.744粉質粘土5.022026.719.60.7515.00.6018217.05基巖-1.1.3上部結構資料擬建建筑物為6層鋼筋混凝土框架結構，長、寬均為43.2m。柱截面尺寸均為450mm450mm，橫向承重，柱網(wǎng)布置如圖2所示。圖2 柱網(wǎng)平面圖第2章 上部結構荷載2.1.上部結構作用荷載上部結構作用在柱底的荷載效應標準組合值如下所示：Fk=2240kNMk=740kNVk=140kN2.2樁型及材料采用樁徑500mm的預應力管樁。樁身材料：混凝土為C30，軸心抗壓強度設計值fc=14.3MPa，彎曲抗壓強度設計值fm=16.5MPa；主筋采用616 HRB335鋼筋，其強度設計值fy=300 MPa。承臺材料：混凝土為C20，軸心抗壓強度設計值fc=9.6MPa，彎曲抗壓強度設計值fm=11MPa；抗拉強度設計值ft=1.1MPa；HPB235鋼筋強度設計值fy=210 MPa。第三章、單樁承載力確定3.1確定樁基持力層，樁型，樁長的確定根據(jù)勘察設計所提供的資料，分析表明，在柱下荷載作用下，天然地基基礎難以滿足設計要求，故考慮選用樁基礎。由地基勘查資料，確定選用第四土層粉質粘土為樁端持力層。根據(jù)工程情況，承臺埋深1.8m，已給：鋼筋混凝土預制管樁樁斷面尺寸為。樁長暫定10.5m。3.2單樁豎向承載力的確定：3.2.1根據(jù)地質條件選擇持力層，確定樁的斷面尺寸和長度。根據(jù)地質條件以第四層粉質粘土為持力層，采用截面直徑為500mm的預置鋼筋混凝土管樁，樁尖進入持力層1.5m；鑲入承臺0.1m，樁長10.5 m。承臺底部埋深1.8 m。3.2.2確定單樁豎向承載力標準值Quk：公式 ：計算：樁周長：=0.5=1.57m 樁橫截面積： 樁側土極限摩擦力標準值：查表得：雜填土：取區(qū)間中間值 淤泥質土：取區(qū)間中間值灰色粘土：按照=0.95 內(nèi)插取 粉質粘土：按照=0.60，內(nèi)插取樁端土極限承載力標準值,查表得：用經(jīng)驗參數(shù)法求得3.2.3、確定單樁豎向承載力設計值Ra 1.不考慮群樁效應，估算單樁豎向承載力設計值Ra為： 3.3確定樁數(shù)1.初步假定承臺底面的尺寸為 2.GK=20321.8=216 KN ,暫定取六根樁第四章 樁基礎設計4.1確定樁數(shù)布樁及承臺設計 承臺設計尺寸為長4m，寬2.5m，厚1.0m，承臺地步距地面為1.8m。承臺下樁布置如圖示：4.2群樁基礎中單樁承載力驗算按照承臺設計尺寸，計算GK=2042.51.8=360 KN單樁的平均豎向力計算得： ，符合要求。按照公式計算單樁偏心荷載下最大豎力為：按照公式要求： Qk，max1.2Ra=620.23 KN ，滿足要求此處不驗算單樁水平承載力4.3、抗彎計算和配筋設計4.3.1求取荷載設計值在承臺結構計算中，取相應于荷載效應基本組合的設計值，可按下式計算： S=1.35SK所以：F=1.35FK=1.352240=3024KNM=1.35MK=1.35740=999 KNH=1.35HK=1.35140=189 KN4.3.2承臺設計及材料對承臺進一步設計為：取承臺厚0.9m，下設厚度為100mm，強度等級為C10的混凝土墊層，保護層厚度為50mm，則h0=0.85m；混凝土強度等級為C20，混凝土的抗拉強度為ft=1.1N/mm2，受力鋼筋選用HRB335級， fy=300N/ mm2，如圖所示：4.3.3I-I斷面驗算則各樁不計承臺及其上土重GK部分的凈反力Ni為各樁平均豎力：最大豎向力 對于I-I斷面：鋼筋面積：采用21根直徑為22的鋼筋 ， 4.4.4II-II斷面驗算對于II-II斷面：采用22根14的鋼筋 ， 4.4承臺抗沖切驗算4.4.1柱對承臺的向下沖切驗算根據(jù)公式： ；式中： 作用于沖切破壞上的沖切力設計值（），即等于作用于樁的豎向荷載設計值F減去沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁底的凈反力設計值之和；混凝土抗拉強度設計值（）；沖切破壞錐體處的周長（）；承臺沖切破壞錐體的有效高度（）；沖切系數(shù)；沖跨比，為沖跨，即柱邊或承臺變階處到樁邊的水平距離，按圓樁的有效寬度進行計算。當時，取=0.2；當時，取=。 ，滿足要求。4.4.2角樁沖切驗算對于四樁承臺，受角樁沖切的承臺應滿足下式：； 式中：作用于角樁頂?shù)呢Q向力設計值（）； 角樁的沖切系數(shù)； 角樁沖跨比，其值滿足0.21.0，=，=；從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣的距離（），此處應取樁的有效寬度；從承臺底角樁內(nèi)邊緣引一沖切線與承臺頂面相交點，至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當柱或承臺邊階處位于該線以內(nèi)時，取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線。 取 得： 滿足要求。4.5承臺抗剪驗算： 根據(jù)公式，剪切力必須不大于抗剪切力，即滿足： 對于I-I截面處： 抗剪切力 符合要求。對于II-II截面處： a=4m抗剪切力 符合要求。4.6沉降計算4.6.1矩形基礎中心點沉降公式 =4.6.2確定附加壓力及附加壓力系數(shù) （1）基底壓力：（2）基底附加應力： （3）確定地基承壓層深度：樁底到持力層底部因所給資料無持力層一下土質，故該層可不進行細分層求解。故z/b=2.8l/b=1.6，查表求得： 4.6.3確定樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)、樁基等效沉降系數(shù)粉質粘土層壓縮模量：（資料已給）當無當?shù)乜煽拷?jīng)驗，查表時,取1.2；，查附表利用二次內(nèi)插，最終求得： 短邊布樁數(shù)樁基等效沉降系數(shù)4.6.4樁基沉降量計算4.7 結論與建議（1）本文對擬建場地工程地質條件進行了分析、評價，論證了基礎方案，選擇出最合理基礎型式樁基礎，并對預制樁和鉆預制樁兩種樁基礎比較后鉆孔灌注樁，選擇，并進行了設計。（2）場地所在的地區(qū)的抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.10g，抗震設計地震分組屬第一組。場地土類型為軟弱土，建筑場地類別屬類。場地的卓越周期為0.38秒。場地屬輕微液化場地，建筑場地屬抗震不利地段。（3）場地地下水的類型主要由第層雜填土孔隙潛水、第層粉砂夾淤泥、第層承壓水和基巖風化裂隙水組成。上部潛水主要受大氣降水和漲潮時地表水的補給，下部承壓水與閩江水有密切水力聯(lián)系。（4）場地地下水對混凝土結構無腐蝕，對鋼結構具