基礎(chǔ)工程課程設(shè)計報告

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計名 稱：樁基礎(chǔ)設(shè)計姓 名：文嘉毅 班 級： 051124學 號： 20121002798 指導老師：黃生根樁基礎(chǔ)設(shè)計題高層框架結(jié)構(gòu)(二級建筑) 的某柱截面尺寸為 1250 850mm ，該柱傳遞 至基礎(chǔ)頂面的荷載為： F=9200kN ，M=410 kN?m ， H=300kN ，采用 6-8 根800 的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨立樁基礎(chǔ)， 設(shè)地面標高為 0.00m ，承臺 底標高控制在 -2.00m ，地面以下各土層分布及設(shè)計參數(shù)見附表， 試設(shè)計該柱下 獨立樁基礎(chǔ)。設(shè)計計算內(nèi)容：1. 確定樁端持力層，計算單樁極限承載力標準值 Quk ；2. 確定樁中心間距及承臺平面尺寸；3.

2、 計算復(fù)合基樁豎向承載力特征值 Ra 及各樁頂荷載設(shè)計值 N，驗算基樁豎 向承載力；計算基樁水平承載力 RHa 并驗算；4. 確定單樁配筋量；5. 承臺設(shè)計計算；6. 繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。項目濕重度3 kN/m 3孔 隙 比 e液性指數(shù)IL壓縮模量EsMPa承載力特征值faK kPa層 厚m鉆孔灌注樁樁基參數(shù)極限側(cè) 阻力 標準值qsik kPa極限端 阻力 標準值 qPK kPa地基土水平抗 力系數(shù)的比例 系數(shù) m(MN/m 4)層粉土19.00.9026.0804.3236層粉細砂19.60.9006.51053.8209層細砂19.80.8607.81252.82813層粉土19.60.810

3、10.51402.34015層1 粉細砂19.70.857.01154.42812層粉細砂19.70.77016.01703.04885028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層細砂20.20.69022.0220

4、17.770150045設(shè)計內(nèi)容一確定樁端持力層，計算單樁極限承載力標準值 Quk1. 確定樁端持力層及樁長根據(jù)設(shè)計要求可知，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入持力層的深度為 2m 。則樁長 l為：l =4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+2-2=32.5m2. 計算單樁極限承載力標準值因為直徑 800mm 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)驗公式計算單樁極

5、限承載力標準值 Quk ：Quk Qsk Qpk usiqsikl ipqpk Ap(1-1 )其中樁的周長 u= d =2.513m ；樁端面積 Ap= d2 / 4 =0.503 ； si、 p1/5為 別 為 大 直 徑 樁側(cè) 阻 、端 阻 尺寸 效 應(yīng)系 數(shù) ， si = 0.8/d 1/5 =1 ，1/5p= 0.8/ D 1/5 =1 。根據(jù)所給土層及參數(shù)，計算 Quk ：Quk =2.513 123(4.3-2)+203.8+28 2.8+40 2.3+28 4.4+4 83.0 +66 2.5+58 2.9+60 5.7+52 0.8+60 2+1 710 0.503=3883

6、.6kN確定單樁極限承載力標準值 Quk 后，再按下式計算單樁豎向承載力特征值：RaQukK(1-2)其中 K 為安全系數(shù)，取 K =2 。則 Ra =3883.6/2=1941.8kN。二確定樁中心間距及承臺平面尺寸樁數(shù) n=F/ Ra =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邊緣的 距離不應(yīng)小于 150mm 。取樁中心距 Sa 為 2.5m ，邊樁中心距承臺邊緣的距離取為 0.8m 。則承臺長度 Lc =2 (2.5+0.8)=6.6m ，承

7、臺寬度 Bc =20. 8+2.5=4.1m 。 承臺平面示意圖如下：三計算復(fù)合基樁豎向承載力特征值 R及各樁頂荷載設(shè)計值 N ，驗算基樁豎向承載力；計算基樁水平承載力 Rha 并驗算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：R Ra（3-1）其中 c為承臺效應(yīng)系數(shù)， 可根據(jù) Sa/ d、Bc/ l 等參數(shù)查表得到。 當計算樁為 非正方形排列時， Sa A/n，A 為承臺計算域面積， n為樁數(shù)。Sa 6.6 4.1/6 =2.124 ，Sa /d 2.124 / 0.8 =2.655 ，Bc / l 4.1/ 32

8、.5 =0.126 ， 通過查表，可取 c為 0.06fak 為承臺下 1/2 承臺寬度且不超過 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， fak為 80kPa 。Ac為計算基樁所對應(yīng)的承臺底凈面積， Ac A nAps /n， Aps為樁身截面面積。則 Ac=(6.6 4.1- 60.503)/6= 4.007 。則復(fù)合基樁的豎向承載力特征值R Rac fak Ac =1941.8+0.06 80 4.007=1961.1kN 2. 確定各樁頂荷載設(shè)計值 N ，驗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)計值可由下式計算：ikFkGkM xk

9、yi2n yj2M ykxixj3-2)式中 Fk為荷載效應(yīng)標準組合下作用，作用于承臺頂面的豎向力；Gk 為樁基 承臺和承臺上土自重標準值， 對穩(wěn)定的地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力， 此處 承臺上土的重度取為 10kN/m 3；Mxk、 Myk 分別為荷載效應(yīng)標準組合下，作用 于承臺底面，繞通過樁群形心的 x 、 y主軸的力矩； xi 、 xj 、 yi 、 yj分別為第 i、j 基樁或復(fù)合基樁至 y 、 x 軸的距離。暫取承臺高度為 1.8m ，M 與長邊方向( x 軸方向)一致。樁按從左到右、從上到下的順序分別記為 16 號樁。各樁頂荷載設(shè)計值如下：N1k N4k(9200 +26. 64

10、.1 10)/6+(410+300 1. 8) 2.5/(4 2.5 2.5)=1718.5kNN2k N5k (9200 +26. 6 4.1 10)/6 =1623.5kNN3k N6k(9200 +26. 6 4.1 10)/6 -(410+300 1. 8) 2.5/(4 2.5 2.5)=1528.5kN由計算結(jié)果可得：Nkmin =1528.5kN 0 ，基樁不受上拔力。Nkmax =1718.5kN 1.2 R ,基樁豎向承載力滿足要求。3. 計算基樁水平承載力 Rha 并驗算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當缺少單樁水平靜載試驗資料時，可按下式估算樁身配筋率小于 0.65% 的灌注單

11、樁水平承載力特征值：Rha 0.75 mftW0 1.25 22 g 1NfNA(3-3 )mm ft An為樁的水平變形系數(shù)，5 mb0 ，其中 m 為地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)；b0為樁身的計算寬度，對于圓形樁，當直徑 d1m 時，b0 0.9 1.5d 0.5 ； EI 為樁身抗彎剛度， 對于鋼筋混凝土樁， EI 0.85EcI 0 ，Ec 為混凝土彈性模量， I 0為樁身換算截面慣性矩：圓形截面 I0 W0d0 / 2 ； W0為樁身換算截面受拉邊緣 的截面模量，此處 W0 32dd2 2( E 1) gd02 ；d0為扣除保護層的樁直徑； E 為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；

12、 g 為樁身配筋率； m 為樁截面模型 塑性系數(shù)，圓形截面 m=2； ft 為樁身混凝土抗拉強度設(shè)計值； m為樁身最大彎 矩系數(shù)； N為樁頂豎向力影響系數(shù)，豎向壓力取 0.5； An為樁身換算截面積，圓形截面 An4d21( E 1) g；N 為在荷載效應(yīng)標準組合下樁頂?shù)呢Q向力m(4.3- 2)6+3.89+2.813+2.3 15+4.4 12+328+2.5 25+2.9 25+5.7 14+0.8 37+2 14/32.5= 16.25MN/ m4b0 0.9 (1.5 0.8+0.5) =1.53m若樁身采用 C30 的混凝土，其彈性模量 Ec為3 104 N / mm2 ，混凝土保護

13、層的厚度取為 60mm ，采用 HRB335 規(guī)格的鋼筋，其彈性模量 Es為2 105N /mm2d0 =800- 2 60 =680mm54E=(2 105)/(3 10 4) =6.67當樁徑為 300-2000mm 時，樁身正截面的配筋率可取 0.65%-0.2% ，暫 取樁身配筋率 g為 0.58%W0 1 0.8 0.82 2 6.67 1 0.58% 0.682 0.053 m3 0 32I0 0.5 0.053 0.68=0.01802 m44 5 2EI 0.85 3 104 0.01802 4.5951 105kN m25 16250 1.534595100.558 mC30

14、 混凝土的抗拉強度設(shè)計值 ft為 1.43MPa 。樁身最大彎矩系數(shù) m可根據(jù)h 的值查表獲得， m 為 0.926 。22An 0.25 0.82 1 5.67 0.58% 0.519 m2所以基樁水平承載力 Rha 為：0.75 0.558 2 1.43 0.0530.9261.2522 0.58%0.5 16232 1.43 0.519=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、樁群、土相互作用產(chǎn)生的3-4 )群樁效應(yīng)，可按下列公式確定：RhhRhair3-5)Pcbn1n2Rh（3-6）0.015n 0.45 Sa 0.015n 2 0.45 di 0.15n1 0.1

15、0n2 1.9（3-7）Pcc fak A nAps3-8)式中h 為群樁效應(yīng)綜合系數(shù)； i 為樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)； r 為樁頂約束效應(yīng)系數(shù)；l 為承臺側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù) （承臺外圍回填土為松散狀態(tài)時取l=0）； b為承臺底摩阻效應(yīng)系數(shù)； Sa/d 為沿水平荷載方向的距徑比； n1、n2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)； 為承臺底與地基土 間的摩擦系數(shù)； Pc 為承臺底地基土分擔的豎向總荷載標準值。沿水平荷載方向的距徑比 Sa /d =2.5/0.8=3.125 。沿水平荷載方向每排樁中的樁數(shù) n1 =3，垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù) n2 =2 。0.015 2

16、0.45 樁的相互影響效應(yīng)系數(shù) i 3.125 0.678i 0.15 3 0.1 2 1.9 通過查表可得， r =2.05 。 承臺側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù) l =0 。Pc 0.06 80 (6.6 4.1 6 0.503) 115.4kN通過查表，可取承臺底與地基土間的摩擦系數(shù)為 0.3b (0.3 115.4) /(3 2 51.69) 0.112h 0.678 2.05 0 0.112 1.502由此可得，群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值為Rh 1.502 51.69 77.6kN H 300基樁水平力設(shè)計值 H k H 300 50kN 4870.5kN ，所以滿足要求。（ 2）對于

17、截面：b0y 4.1mV2 N1k N4k 1718.5 1718.5 3437.0kNhs x ftb0yh0 0.831 0.909 1430 4.1 1.68 7440kN 3437.0kN ，所以滿 足要求。3.抗沖切計算 按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，沖切破壞椎體應(yīng)采用自柱（墻）邊或承臺 變階處至相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的椎體， 椎體斜面與承臺底面之夾角不應(yīng)小于 45 。椎體斜面與承臺底面之夾角arctan h0 arctan 1680 47.2 ，所以夾角 ax 1555滿足要求1）承臺受柱沖切的承載力計算對于柱下矩形獨立承臺受柱沖切的承載力可按下列公式計算：Fl 20x bca0y5-

18、4 )Fl FQi5-5)0.840.25-6)式中 Fl 為不計承臺及其上土重，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)計值； ft為承臺混凝土抗拉強度設(shè)計值； hp 為承臺受沖切承載力 截面高度影響系數(shù)，當 h 800mm 時， hp取 1.0 ， h 2000mm 時， hp取 0.9 ，其間按線性內(nèi)插法取值； hc、bc分別為 x、 y方向的柱截面的邊長； 0為柱（墻）沖切系數(shù)； 為沖垮比，a0 /h0 ， a0為柱邊或承臺變階處到樁邊水平距離，當 1.0 時，取 =1.0 ；F 為不計承臺 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)計值；Qi 為不計承臺及其上土

19、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)計值之和。0x0.840.84x 0.20.746 ，0.926 0.20y0.84y 0.20.840.301 0.21.677根據(jù)線性插值法計算得到， hp =0.917因為沖切破壞椎體內(nèi)無基樁，所以Qi =0沖切力設(shè)計值為：Fl FQi 9200 0 9200kN承臺受柱沖切的承載力為：0x bca0y0y hca0xh2 0.746 850 505 1.677 1250 1555 0.917 1.43 168025179kN Fl 因此，承臺受柱沖切的承載力滿足要求。（2）承臺受基樁沖切的承載力計算 根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范

20、規(guī)定，四樁以上（含四樁）承臺受角樁沖切的承 載力可按下列公式計算：Nl1x c2 a1y /21y c1 a1x /2hp ft h05-7)0.561x1x0.25-8)1y0.561y 0.25-9)式中 Nl 為不計承臺及其上土重，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)計值； 1x、 1y為角樁沖切系數(shù)； a1x、a1y 為從承臺底角樁頂內(nèi)邊緣引 45 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（墻）邊或 承臺變階處位于該 45 線以內(nèi)時，則取由柱（墻）邊或承臺變階處與樁內(nèi)邊緣 連線為沖切椎體的椎線； c1 、c2為角樁內(nèi)邊緣到承臺外邊緣距離； h0 為承臺外邊 緣的有

21、效高度； 1x、 1y為角樁沖垮比， 1x a1x /h0， 1y a1y / h0 ，其值均應(yīng)滿 足 0.251.0 的要求。a1x a0x 1555mm ， a1y a0y 505mm1x0.926 ， 1y0.301為：則角樁沖切系數(shù)1x1y0.561x 0.20.561y 0.2640c1 c2 800 1120mm20.9206.560.2 0.4970.56 =1.1180.301 0.2不計承臺及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁反力設(shè)計值最大值Nl maxnF M Hh xmax 9200xi 26(410 300 1.8) 2.5 1628.3kN4 2.52hp fth0承臺受基樁沖切的承載力為：1x c2 a1y /2 1y c1 a1x /2505 15550.497 (1120 5025) 1.118 1120 15255 0.917 1.43 16806176kN Nlmax 因此，承臺受基樁沖切的承載力滿足要求。4.抗彎計算 樁基承臺應(yīng)進行正截面受彎承載力計算。按照建