基礎(chǔ)工程灌注樁課程設(shè)計

1、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計灌注樁基課程設(shè)計1.設(shè)計題目本次課程設(shè)計的題目：灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計2.設(shè)計荷載 （1）題號：5號。 （2）柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下。軸荷載：fk=2040kn mk=242kn.m vk=145kn軸荷載：fk=2280kn mk=223kn.m vk=149kn軸荷載：fk=2460kn mk=221kn.m vk=134kn （3）柱底荷載效應(yīng)基本組合值如下。軸荷載：f=2650kn m=253kn.m v=193kn軸荷載：f=3560kn m=228kn.m v=175kn軸荷載：f=3120kn m=244kn.m v=188kn設(shè)計軸柱下樁基，、軸柱下僅設(shè)計承臺尺寸和

2、估算樁數(shù)。3.地層條件及其參數(shù)1）. 地形 擬建建筑場地地勢平坦，局部堆有建筑垃圾。2）.工程地質(zhì)條件 自上而下土層依次如下： 號土層：素填土，厚度1.5m，稍濕，松散，承載力特征值fak=95kpa。 號土層：淤泥質(zhì)土，厚度3.3m，流塑，承載力特征值fak=65kpa。 號土層：粉砂，厚度6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kpa。號土層：粉質(zhì)粘土，厚度4.2m，濕，可塑，承載力特征值fak=165kpa 號土層：粉砂層，鉆孔未穿透，中密-密實，承載力特征值fak=280kpa。3）.巖土設(shè)計技術(shù)參數(shù)表1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號土的名稱孔隙比 e 含水量 w（%）液性指數(shù) il

3、標(biāo)準(zhǔn)灌入錘擊數(shù)n（次）壓縮模量es素填土-5.0淤泥質(zhì)土1.0462.41.08-3.8粉砂0.8127.6-147.5粉質(zhì)粘土0.7931.20.74-9.2粉砂層0.58-3116.8表2 樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsk和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk土層編號土的名稱樁的側(cè)阻力qsk樁的端阻力qpk素填土22-淤泥質(zhì)土28-粉砂45-粉質(zhì)粘土60900粉砂層7524004）.水文地質(zhì)條件 擬建場區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。 地下水位深度：位于地表下3.5m。5）.場地條件建筑物所處場地抗震設(shè)防烈度度，場地內(nèi)無液化砂土，粉土。灌注樁基設(shè)計 建筑物基礎(chǔ)設(shè)計方案采用混凝土沉管灌注樁，具體設(shè)計方案如下：室外

4、地坪標(biāo)高為-0.45m,自然地面標(biāo)高同室外地坪標(biāo)高。該建筑樁基屬丙級建筑樁基，擬采用直徑500mm的混凝土沉管灌注樁，以號土層粉質(zhì)粘土為持力層，樁尖深入深入持力層0.6m（對于砂土不小于1.5d=750mm）,設(shè)計樁長15.0m，預(yù)制樁尖長0.5m，初步設(shè)計承臺高0.95m，承臺底面埋置深度-1.60m，樁頂伸入承臺50mm。1）.單樁承載力計算根據(jù)以上設(shè)計，樁頂標(biāo)高為-1.6m，樁底標(biāo)高為-16.6m，樁長15m。1. 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算： quk= qsk+ qpk = upqsikli+ apqpk （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.3.5）由于 qsk=3.

5、14500（1.522+3.328+6.645+4.260+0.675）=1129kn qpk=則 quk=1129+471=1600kn2）. 基樁豎向承載力設(shè)計值計算 承臺底部地基土為較松軟的填土，壓縮性大，因此本工程不考慮承臺土效應(yīng)取 c=0，則有 r= ra =800kn （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.2.2）根據(jù)上部荷載初步估計粧數(shù)為 n= =2.6 （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.1.1-3）則設(shè)計粧數(shù)為4根。3）.樁基的驗算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj 94-2008），當(dāng)按單樁承載力特征值進(jìn)行計算時，荷載應(yīng)取其效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場地內(nèi)無可液化砂土，因此不進(jìn)行

6、地震效應(yīng)的承載力驗算。下面進(jìn)行基樁豎向承載力的驗算根據(jù)樁數(shù)設(shè)計矩形承臺，邊長為2.75m2.75m，矩形布樁，樁中心距取1.75m，樁心距承臺邊緣為500mm。(見圖) 承臺及其上土壤的總重為 gk =2.752.751.620=242 kn計算時取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則nk =570.5 knr（=800 kn）（建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.2.1-1）nkmax= nk+=570.5+67.8=638.3 knnkmin= nk-=570.5-67.8=502.7 kn因此nkmax=638.3 kn1.2r(=1.2*800=960 kn) （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.2.1-2）nkmin=502.7

7、kn0滿足設(shè)計要求,故初步設(shè)計是合理的4）.承臺設(shè)計 根據(jù)以上樁基設(shè)計及構(gòu)造要求，承臺尺寸為2.75m2.75m，預(yù)估承臺厚0.95m，承臺選用選用c30，t=1.43n/mm2，c=14.3n/mm2；承臺鋼筋選用hrb400級鋼筋，y=360n/mm2.1.承臺內(nèi)力計算承臺內(nèi)力計算采用荷載效應(yīng)組合設(shè)計值，則基樁凈反力設(shè)計值為n/max =+=+=662.5+124.7=787.2knn/min =-=-=662.5-124.7=537.8kn n=662.5kn5）.承臺厚度及受沖切承載力驗算為防止承臺產(chǎn)生沖切破壞，承臺應(yīng)具有一定厚度，初步設(shè)計厚度0.95m，承臺底保護層厚度60mm，則h

8、0=950-60=890mm。分別對柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計算，以驗算承臺厚度的合理性。由于基樁為圓形樁，計算時應(yīng)將截面換算成方樁，則換算方樁截面邊寬為 bp =0.8d=0.8500=400mm上圖所示承臺計算簡圖中的樁基即是換算后邊長為400mm的方樁。6）.柱對承臺沖切 承臺受樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式： fl20x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0（建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.9.7-4）由于fl=f-=2650-0=2650kn，則沖垮比為 ox=0.534 oy=0.534 沖切系數(shù)為 =1.14（建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.9.7-3） =1.1420x（bc+aoy）+oy（bc+

9、aox）hpth0=21.14（0.4+0.475）+1.14（0.4+0.475）0.98714300.89=5012knf1（=2650kn）故厚度為0.95m的承臺能夠滿足柱對承臺的沖切要求。7）.角樁沖切驗算承臺受角樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式： nl（+）+（+）hpth0（建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.9.8-1）由于ft= n/max =787.2kn，從角樁內(nèi)邊緣至承臺邊緣距離為c1=c2=0.7m a1x=0.475m a1y=0.475m 1x=0.534 1y=0.534 1x=0.763 1x=0.763 1x（c2+）+1y（c1+）hpth0 =0.763(0.7+)+0.763

10、(0.7+)0.98714300.89=2355knn/max（=787.2kn）故厚度為0.95m的承臺能夠滿足角樁對承臺的沖切要求。8）.承臺受剪承載力驗算承臺剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處，對于i-i截面oy=0.534（介于0.25-3之間）剪切系數(shù)為=1.141 （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.9.10-2）受剪切承載力高度影響系數(shù)計算： （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.9.10-3）i-i截面剪力為 v=2n/max=2787.2=1574.4kn tbh0=0.9741.14114302.750.89=3889knv （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.9.10-1）故滿足抗剪切要求。9）.承臺受剪

11、承載力計算承臺計算截面彎矩如下。對于i-i截面，取基樁凈反力最大值n/max=764.4kn進(jìn)行計算， mx=niyi=2787.20.675=1062.72kn.m（建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.9.2-1） asl=3685.4mm2因此，承臺長邊方向都選用 鋼筋c16130，鋼筋數(shù)為 n=2750/130+1=23實際鋼筋as=23201.1=4625 mm2，滿足要求 對于ii-ii截面，取基樁凈反力平均值n=662.5kn進(jìn)行計算此時 ho=950-80=870mm則 my=nixi=2662.50.675=894.4kn.m as2=3173mm2因此，承臺短邊方向選用c16150，鋼筋根數(shù)

12、為n=2750/150+1=20，實際鋼筋as=20201.1=4022 mm2，滿足要求10）承臺構(gòu)造設(shè)計 混凝土樁樁頂伸入承臺長度為50mm，兩承臺間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.65m，與承臺平齊，根據(jù)構(gòu)造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內(nèi)主筋上下共4c12通長配筋，箍筋采用a8200.承臺底做100mm厚c10混凝土墊層，墊層挑出承臺邊緣100mm。5.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計沉管灌注樁選用c30混凝土，預(yù)制樁尖選用c30混凝土，鋼筋選用hrb400級。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范，樁頂軸向壓力應(yīng)符合下列規(guī)定： nmaxccaps nmax=+ （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.1.1-2） =+ =735.1

13、+124.67 =859.77kn計算樁基軸心抗壓強度時，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù)=1；對于擠土灌注樁，基樁施工工藝系數(shù)c=0.8；c30級混凝土，c=14.3n/mm2，則 cca=10.814.3103（建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.8.2-2） =2245.1knnmax（=859.77 kn）故樁身軸向承載力滿足要求。6.樁身水平承載力驗算 由設(shè)計資料得柱底傳至承臺頂面的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為145kn，每根樁基承受水平荷載為hik= hk/n=145/4=36.3kn樁身按構(gòu)造要求配筋，樁身配612縱向鋼筋，as=678.6 mm2，則樁身配筋率為滿足0.2%0.65%之間的要求。 對于配筋

14、率小于0.65%的灌注樁，單樁水平承載力特征值按下式計算：rha 樁身為圓形截面，故=2,=0.5由于 （ 建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.7.5.1）根據(jù)灌注樁周主要土層的類別，查表，取樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=25圓形樁樁身的計算寬度為 （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.7.5.1）根據(jù)對c30級混凝土，有對hrb400級鋼筋，有扣除保護層后的樁直徑為 （建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.7.2-1） = = 則樁頂最大彎矩系數(shù)取值：由于樁的入土深度h=15.0m，樁與承臺為固接，取，由表查得。取在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)淖钚∝Q向力（用該值計算所得單樁水平承載力特征值最?。汕懊嬗嬎愕茫瑒t =故樁身水平承載力滿足要求。

15、7.估算b.c軸線柱下樁數(shù)1）.樁數(shù)估算設(shè)計、 軸線下的樁基礎(chǔ)的方法和軸線下相同。單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為1600kn，基樁豎向承載力特征值為800kn. 軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為fk=2280kn mk=223kn vk=149kn根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)， n=2.85 取n=4則a軸下設(shè)計樁數(shù)為4根。 軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為fk=2460kn mk=221kn vk=134kn根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)， n=3.075 取n=4則c軸下設(shè)計樁數(shù)為4根。2）.承臺平面尺寸確定 根據(jù)估算的樁數(shù)和承臺構(gòu)造要求，設(shè)計軸線承臺平面尺寸為2.75m2.75m，樁中心距取1.75m，樁心與承臺邊緣距離500mm;軸樁數(shù)與軸相同，因此承臺平面尺寸同a軸。8.設(shè)