樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)終稿

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument".設(shè)計(jì)資料 11.1上部結(jié)構(gòu)資料 1建筑物場(chǎng)地資料 1\o"CurrentDocument".選擇樁型、樁端持力食、承臺(tái)埋深 22.1選擇樁型 22.2選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深 3\o"CurrentDocument".確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 4\o"CurrentDocument".確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸 .4\o"CurrentDocument".確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值 5\o"CurrentDocument".樁頂作用驗(yàn)算 5\o"CurrentDocument".樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算 6.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 7\o"CurrentDocument".承臺(tái)設(shè)計(jì) 89.1承臺(tái)抗彎驗(yàn)算 8承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算 99.3承臺(tái)抗剪切驗(yàn)算 109.4承臺(tái)局部承載力驗(yàn)算 10\o"CurrentDocument"10.參考文獻(xiàn) 121設(shè)計(jì)資料1.1、上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度等級(jí)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。1.2、建筑物場(chǎng)地資料（1）擬建建筑物場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)，地勢(shì)平坦，建筑物平面位置如圖1所示單位：m圖1建筑物平面位置示意圖（2）建筑場(chǎng)地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。場(chǎng)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(chǎng)地地下水對(duì)混凝土無(wú)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(biāo)見(jiàn)表1。表1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)土層編號(hào)土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kN/m）預(yù)應(yīng)力管樁承載力特征值鉆孔灌注樁承載力特征值壓縮模量（MPa）地基承載力（kPa）qsia(kPa)qpa(kPa)qsia(kPa)qpa(kPa)

1雜填1.51.515.52灰褐色粉質(zhì)粘9.88.317.313125.41103灰褐色淤泥質(zhì)粘土21.812.16.2873.2504黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土27.15.318.33011002460011.01485灰-綠色粉質(zhì)粘>27.118.93525003220008.21982.選擇樁型、樁端持力層、承臺(tái)埋深2.1選擇樁型因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆?，柱底荷載大，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)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(duì)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(shí)，當(dāng)?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(tái)埋深依據(jù)地基土的分布，第②層是灰褐色粉質(zhì)粘土，第③層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土，且比較厚，而第④層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土，所以第④層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.2m（＞2d），工程樁入土深度為h。故：h=1.5+8.3+12+1.2=23m由于第①層厚1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒(méi)有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第②層土0.5m，即承臺(tái)埋深為2m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為23-2=21m。樁截面尺寸選用：取直徑400mm，壁厚95mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長(zhǎng)12m，下段長(zhǎng)12m（不包括樁尖長(zhǎng)度在內(nèi)），實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)長(zhǎng)1m，這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺(tái)一定長(zhǎng)度而留有的余地。

.確定單樁極限承載力設(shè)計(jì)值本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力特征值時(shí)，宜按下式計(jì)算：R—uzql+qAapsiaipapA_、 '兀D2 3.14X0.42A 樁身的橫截面面積，Ap=4— 4 —0.1256m2u一樁身周長(zhǎng)，u—兀D=3.14x0.4—1.256m；qpa一樁端土的承載力特征值，；q-樁周土的摩擦力特征值；sia［一按土層劃分的各段樁長(zhǎng)。R—1100x3.14x0.2x0.2+3.14x0.4x(13x7.8+12x8+1.2x30)—431.3MN.確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸最大軸力組合的荷載：N=F=2507kN,M^=22kN?m，Q=18kN、N 2507kN=5.81n>——— =5.81R431.31kN取n=6根，樁距S=1.6m>3d，承臺(tái)底面尺寸為4.0mX2.4mX1.2m，承臺(tái)及上覆土重度取20kN/m3，則G=20x4x2.4x2—384kNn> 1攔-2507+384 -5.6<612R-M廣響1.2x431.3-3.4375Zx2i確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值：R=R+nfaacakc因?yàn)閟=JA/n=J2.4x4/6=1.26m,d=0.4m,s/d=3.2B/1=2.4/21=0.114該地基為軟土地基，所以門宜取低值的0.8倍，即取0.048A=2.4x4-6x兀xo.22=8.846m2fk=110kpaR=431.31+0.048x110x8.846=478.02kN樁頂作用驗(yàn)算F=2507kN，M廣22kN?m，g=18kN承臺(tái)高度設(shè)為1.2m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面。建筑物的重要性系數(shù)：Y0=1.0作用在承臺(tái)底形心處的彎矩：￡M=22+18x1.2=43.6kN-m樁頂受力計(jì)算如下:NmaxI+￡M￡xxxmax=型+43^16=488.65kN

n ￡x2 6 4x1.6Nmaxi向F+G￡Mxx289143.6x1.6Nmin=—k k— ￡ =―6—-~3—=475.02kNiN=Fk+Gk=2891=481.83kN

n6y0Nmax=488.65kN<1.2R=1.2x431.31=517.572kN滿足要求樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算采用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)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(jì)算最終沉降量。豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F=2507kNF+G2507+4x2.4x20x(2+21)

基底處壓力：p= = =721.146kPaA 4x2.4基底自重壓力：yd=15.5x1.5+17.3x0.6+7.3x7.7+6.2x12+8.3x1.2=174.2kPa基底處的附加應(yīng)力：P0=P—yd=721.146—174.2=546.946kPa表7.1。cb,的計(jì)算結(jié)果(17號(hào)柱)Zil/bz/b有效重度r自重應(yīng)力(kpa)應(yīng)力系數(shù)ac附加應(yīng)力(kpa)01.670.008.3174.200.2500546.950.961.670.808.3182.170.2153471.111.921.671.608.3190.140.1417309.952.881.672.408.3198.100.0897196.194.11.673.428.3208.230.0543118.885.061.674.228.9216.770.034375.136.021.675.028.9225.320.028061.276.981.675.828.9233.860.021346.51在z=6.02m處,。、=46.51/233.86=0.199<0.2，所以本基礎(chǔ)取氣=6.98m計(jì)算c沉降量。

表7.2計(jì)算沉降量（17號(hào)柱）Zi0.000.25000.00110000.960.2397230.08230.081100045.761.920.2086400.45170.371100033.892.880.1768509.10108.651100021.614.100.1453595.8986.791100017.265.060.1264639.4543.56820011.626.020.1114670.8731.4282008.386.980.0995694.6823.8282006.35故：S’=45.76+33.89+21.61+17.26+11.62+8.38+6.35=144.87mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好，沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)W=1.0。短邊方向樁數(shù)nb=2，L%c=1.67，查表得:等效距徑比岑=1短邊方向樁數(shù)nb=2，L%c=1.67，查表得:n—bC0=0.066，C1=拓93<2=&721n—bWe—C0*C(n-1)+C—0'066*1.693x(2-1)+8.721=。濟(jì)21b 2所以，五樁樁基礎(chǔ)最終沉降量S=WW^S'=1x0.162x144.87=23.47mm滿足要求樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算先按構(gòu)造配筋，取4^18,As=1017mm2>兀牛x0.65%=817mm2,b5箍筋七'J七叩cN-相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向力最大設(shè)計(jì)值；max中-基樁成樁工藝系數(shù)，混凝土預(yù)制樁和預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁取0.85；/一混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，/=27-5N/mm2；A-樁身橫截面積，A=3」4x(°.2-心2)=0.09098m2樁身混凝土強(qiáng)度：Af中=0.09098x27.5x1000x0.85=2126.7kpaN=488.65kN<Af中 滿足要求承臺(tái)設(shè)計(jì)設(shè)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C25,fc=11.9Mpa，承臺(tái)是長(zhǎng)方形，保護(hù)層厚度為100mm。選用鋼筋為HRB335，fy=300Mpa，承臺(tái)有效高度h°=l.lm。9.1.承臺(tái)抗彎驗(yàn)算承臺(tái)右側(cè)第1列樁的豎向力：N=—^+———^k~=+43.6xL6_424.6kN1n 乙x2 6 4x1.62i承臺(tái)中間列樁的豎向力值：N2=F=蜀07=417.8kN承臺(tái)左側(cè)第1列樁的豎向力值：N=―^— 斗 皿^=贍。'—4土=411kN3n乙x2 6 4x1.62i柱邊計(jì)算截面彎矩：M=ZNx=2x424.6x1.35=1146.42(kN?m)M=ZNy=3x417.8x0.55=689.37(kN?m)沿X軸方向配筋計(jì)算,b=2.4m根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，有M<afbx(h—X)；y1c0 21146.42=1x11.9x1000x2.4x(1.1—0.5x)得到受壓區(qū)高度:x=0.037m。鋼筋截面積：A=a1fCbx=1x11.9x2.4x0.037x106=3522.4(mm2)sf 300y配12o20@190已能滿足要求。沿y軸方向配筋計(jì)算,b=4m

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，有xM<afbx(h——)；x1c0 2689.37=1x11.9x1000x4x(1.1—0.5x)得到受壓區(qū)高度：x=0.0133m。鋼筋截面積：A=f=1x11.9x4x0.0133x106=2104（mm2）sf 300y配20里12@190已能滿足要求。9.2承臺(tái)抗沖切驗(yàn)算將圓樁等效成320mm將圓樁等效成320mm的方樁，如圖所示:人=a/h=1.19/1.1=1.08>1,取入=1，a=1.1；0x 0x0 0x 0x0x0.84人0x0.84人+0.2=0.84/1.02=0.7x=a/h=0.39/1.1=0.35;p=、Of=0.84/0.55=1.51;0y0y0 。寒人+0.22k(b+a)+p(h+a)]pfh=2x[0.7x(0.5+0.39)oxcoy oycox hpt0+1.51x(0.5+1.1)]x0.967x1.27x1000x1.1=8210.76kN>2507kN滿足要求

(2)角樁對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算\=a1/h0=1.19/1.1=1.08>1，取入1=1,a1=1.10.56X0.56X、+0.2=0.56/1.02=0.467X=a/h=0.39/1.1=0.35;P=、0.56=0.56/0.55=1.021y 1y0 1yX+0.2*(c+a)+P(c+a/2)]。fh=[0.467x(0.56+°^)1x2 1y 1y1 1x hpt0 2+0.933x(0.56+0.55)]x0.967x1.27x1000x1.1=1875.33kN>N1=424.6kN滿足要求9.3承臺(tái)抗剪切驗(yàn)算抗剪切驗(yàn)算時(shí)，圓樁按周長(zhǎng)等效為方樁，同抗沖切驗(yàn)算。(1)對(duì)X軸驗(yàn)算：175X=a/h=1.19/1.1=1.08, a=21^=1.75/(1.08+1)=0.8413xx0 X+1c /800、1/4ph=(--—) =0.9235Phafb0h0=09235x0.8413x1.27x1000x2.4x1.1=2605kN>V=842.6kN滿足要求(2)對(duì)y軸驗(yàn)算：X=a/h=0.39/1.1=0.35, a=^^Zl=1.75/(0.35+1)=1.29yy0 X+1Phafb0h0=09235x1.29x1.27x1000x4x1.1=6667kN>V=1253.7kN滿足要求9.4承臺(tái)局部受壓承載力驗(yàn)算由于承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于柱及樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，需按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》驗(yàn)算承臺(tái)局部受壓承載力。(1)承臺(tái)在柱下局部受壓。柱子邊長(zhǎng)500mmx500mm,柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30承臺(tái)

局部受壓面積: A=0.5x0.5=0.25m2局部受壓的計(jì)算底面積： A廣(3x0.5)x(3x0.5)=2.25m2混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)：P=△=「2癸=3.0i\A\0.25混凝土局部受壓凈面積： A1〃=A,=0.25m2承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25,混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)二1.0，局部抗壓承載力1.3