樁基工程課程設計報告

1、基礎工程樁基礎課程設計1. 設計資料1.1上部結構資料某城市新區(qū)擬建一棟15層框架結構的辦公樓，其場地位于臨街地塊居中部位， 無其他鄰近建筑物，地層層位穩(wěn)定，現澆整體式，混凝土強度等級為C3Q設計柱下獨立承臺樁基礎。1.2建筑物場地資料擬建建筑物場地位于市區(qū)內，地勢平坦，建筑物場地位于非地震區(qū)，不考慮地震 影響。場地地下水類型為潛水，地下水位離地表 2.2米，根據已有資料，該場地地 下水對混凝土沒有腐蝕性。2. 選擇樁型、樁端持力層、承臺埋深2.1選擇樁型因為框架跨度大而且不均勻，柱底荷載大，不宜采用淺基礎。根據施工場地、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎。因轉孔灌注樁 泥水排泄不便，為

2、減少對周圍環(huán)境污染，采用靜壓預制樁，這樣可以較好的保證樁 身質量，并在較短的施工工期完成沉樁任務，同時，當地的施工技術力量、施工設 備以及材料供應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埋深依據地基土的分布，第3層是粉質粘土，第4層是淤泥質土，且比較厚，而第5 層是卵石層，所以第5層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進入持力層1.0m( >2d), 工程樁入土深度為h。故：h=3.0 9.5 4.5 9.2 1 = 272m由于第1層厚3.0m，地下水位為離地表2.2m,為了使地下水對承臺沒有影響， 即承臺埋深為2.2m，樁基得有效樁長即為27.2-2.2=25m。樁截面尺

3、寸選用：取350mM 350mm由施工設備要求，樁分為兩節(jié)，上段長13m 下段長13m （不包括樁尖長度在內），實際樁長比有效樁長，這是考慮持力層可能有 一定的起伏以及樁需要嵌入承臺一定長度而留有的余地。樁基以及土層分布示意如圖 2.2.1。圖221 土層分布示意3. 確定單樁極限承載力標準值本設計屬于二級建筑樁基，當根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系 確定單樁豎向極限承載力標準值時，宜按下式計算：Q uk = Q sk Q pk = uq sik 1 i q pk A p式中qsik -樁側第層土的極限側阻力標準值如無當地經驗值時可按建筑樁基技術規(guī)范JGJ 94-94中表528-1

4、（樁的極限側阻力標準值）取值。qpk - 極限端阻力標準值如無當地經驗值時可按表建筑樁基技術規(guī)范JGJ 94-94中表GE5.2.8-2 （樁的極限端阻力標準值）取值。對于尚未完成自重固結的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計算其樁側阻力q sik。根據表1.1地基各土層物理、力學指標，按建筑樁基技術規(guī)范JGJ94-94查表得極限樁側、樁端阻力標準值（表 3.1 ）。表3.1極限樁側、樁端阻力標準值層序經驗參數法qsk(kpa)qpk (kPa)1粘土50.02淤泥14.03粉質粘土50.03000.04淤泥質土20.05卵石120.010000.06強風化巖100.07000.0按經驗參數法確定

5、單樁豎向承載力極限承載力標準值:QkQk Qk 一 U'qsikliqpkAp=4 0.35 5o (3 -2.1) 14 9.5 50 4.5 20 9.2 120 1 丨 0.35 0.35 10000=2214.8 kN估算的單樁豎向承載力設計值（s二p.65 ）QskQpkT2214.81.65= 1342.3kN所以最終按經驗參數法計算單樁承載力設計值，即采用R = 1342.3kN，初步確定樁數。4 .確定樁數和承臺底面尺寸。最大軸力組合的荷載：F=7890 kN , Mx= 162kNm My=709knm初步估算樁數，由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數，規(guī)范中建議取1

6、.11.2 ,現在取 1.2 的系數，即:n F 1.2 7890 1.2 = 7.05R 1342.3取8根，樁距Sa -3d = 1.05m,樁位平面布置如附圖，承臺底面尺寸為2.8mx2.8m5. 確定復合基樁豎向承載力設計值該樁基屬于非端承樁，并n >3,承臺底面下并非欠固結土，新填土等，故承臺底 面不會于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺的相互作用效應，按復合基樁計算豎 向承載力設計值。目前，考慮樁基的群樁效應的有兩種方法。 地基規(guī)范采用等代實體法，樁基規(guī)范采用群樁效應系數法。下面用群樁效應系數法計算復合基樁的豎向承載力設計值承臺凈面積：代二 2.82 - 8 0.35 6.86

7、m2。承臺底地基土極限阻力標準值：qck = 2fk二220 KPaQ ckqck Ac _2206.86n8二 188 .65 kNQsk 二 u、 qsikh 二 989 .8kNQ pk = A pq p =1225 kN分項系數 s 二 p =1.65, c =1.70因為樁分布不規(guī)則，所以要對樁的距徑比進行修正，修正如下:JA丁2 8乂 2 8二 0.886 二 0.886. 二 2.506JnbE 0.35汁計0.112群樁效應系數查表得： s0.8A iA e承臺底土阻力群樁效應系數：ie c_ccA cA c承臺外區(qū)凈面積 Ae 二 2.82 -(2.8- 0.35) 1.84

8、m2承臺內區(qū)凈面積 Ac = Ac-= 6.86-1.84= 5.02m查表 c = 0.11, <e = 0.63廠 c理 ： =0.11 殛 0.63他=0.250AcAc6.866.86那么，復合樁基豎向承載力設計值 R:R= sQsp“cQck = 0.81.64 1225 0.250 18865 = 1725.22kNsp ' c1.651.651.706. 樁頂作用驗算八樁承臺驗算承臺高度設為1m等厚，荷載作用于承臺頂面。本工程安全等級為二級，建筑物的重要性系數0=1.0由于柱處于軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內填土比室外高，設為0.3m,即室內高至承臺底2.5m，所

9、以承臺的平均埋深d =丄(2.2 2.5) = 2.35m。2作用在承臺底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項系數取為1.2.F G= 7890 2.82 2.35 20 1.2 = 7890 442.仃=8332.仃kN樁頂受力計算如下:F +G 丄 Mx 乂 yimax :n 無(yi)M y Xi' (X2)8332.17162 1.05709 1.0588 1.0528 1.052= 1145.21kNN minF G Mx yn 、 (yi2)My n ' (Xi2)8332.178162 1.05 709 1.058 1.0528 1.052二 937.83kN83

10、32178= 1041.52kN0N max = 1145 .21 kN 1.2 R = 1.21725 .22 二 2070 .26 kN°N min = 937 .83 kN 0oN 二 1041 .52 kN R = 1725 .22 kN滿足要求7. 樁基礎沉降驗算采用長期效應組合的荷載標準值進行樁基礎的沉降計算。由于樁基礎的樁中心距小于6d,所以可以采用分層總和法計算最終沉降量豎向荷載標準值F = 7890kN基底處壓力p二7890 2.82 2.35 202.82= 1053.38kPa基底自重壓力 d-H.5 22 2.1=36.75kPa2.2基底處的附加應力 Po

11、二 P- d =1053.38-36.75 = 1016.63kPa樁端平面下的土的自重應力 6和附加應力二(二z=4po )計算如下：(1 )在 z=0 時：二c 八 血=17.5 2.2 (11 -10) 9.5 (18.5-10) 4.5 (18-10) 9.2 (20.5-10) 1= 170.35 kPal b =1,2z0 =0.25,1 =4 P° = 4 0.25 1016.63 = 1016.63kPa(2)在z = 2m時:譏八氣 h =170.35 2 (20.5-10) =191.35kPa%=1,2% =%8=1.42,a = 0.0785,<iz =

12、 4ap0 =4 漢 0.0785 漢 1016.63 = 319.22kPa(3)在z = 5.3m時% 八 口 =170.35 5.3 (20.5 -10) = 226kPa= 1'2% =10.%8=3.78,a = 0.0218, bz =gp0 = 4 匯 0.0218 漢 1016.63 =88.6kPa(4)在z = 7.3m時6 f h -226 (7.3 - 5.3) (20.5 -10) =247kPa=14% 8 =5.21,0 = 0.010,bz =4op0 = 40.010 x 1016.63 = 40.6kPa將以上計算資料整理于表7.1(m)c(kPa)

13、%aaZ(kPa)0170.35100.251016.632191.3511.420.0785319.225.722613.780.021888.67.324715.210.01040.67.16的計算結果在Z=7.3m處，二z廠=40.6247 =0.16 ： 0.2，所以本基礎取Z7.3m計算沉降量計算如表7.2表7.2計算沉降量Z(mm)%2zb平均 附加 應力 系碼% zi (mm)djZi djZzj.Esi(kPa)Si = 4衛(wèi)° xEig -a/i)0100.250200011.420.188376.4376.411000139.102570013.780.10559

14、8.5222.11300069.4730015.210.086627.829.3820014.5故：S' =139.1+69.41+14.5=223mm樁基礎持力層性能良好，取沉降經驗系數，=1.0短邊方向樁數nb = 2，等效距徑比 空=0.886聾？=0.886丫2竺28 = 2.506， d、*nbJ8 7.35l 25.2-1nb長徑比d=0=71'42，承臺的長寬比廿“，查表得：皿0.031，".9"17.59'廠Cob0.310.082Ci(nb -1) C21.9(2-1) 仃.59所以，四樁樁基礎最終沉降量Si"eS=1.0

15、 0.082 223 = 18.2mm 滿足要求。8. 樁身結構設計計算兩端樁長各13m,采用單點吊立的強度進行樁身配筋設計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=13m)處，起吊時樁身最大正負彎矩M max = 0.0429KqL2，其中K=1.3;q =0.352 25 1.2 =3.675kN /m.。即為每延米樁的自重(1.2為恒載分項系數)。樁身長 采用混凝土強度C30, 口級鋼筋，所以：M max =0.0429KqL2 =0.0429 1.3 3.675 132 = 34.64kN .M樁身截面有效高度ho二0.35 - 0.04二0.31m二 0.07202_ M _34

16、.64 106sfcbh0214.3 350 3102s =丄(1 J -2： s)二丄(1、1 -2 0.07202) = 0.962622樁身受拉主筋AM34.64 漢 1062As387mmJfyh。0.9626 江 300 漢 310選用216 ( as= 402mm2 a387mm2),因此整個截面的主筋為416 , A804mm2 ,配筋率為8040.741 % > in -0.4 %。其他構造要求配筋見施工圖350漢 310樁身強度(- cfcA fyAs)=1.0 (1.0 14.3 350 310 300 804) =1792.75kN R =1725.22 kN 故滿

17、足要求9. 承臺設計承臺混凝土強度等級采用 C20,承臺是正方形。由于樁的受力可知，樁頂最大反力 Nmax =1145.21kN，平均反力N =1041.52kN,樁頂 凈反力：Njmax 二 Nmax G =1145.21 _442.17 = 1089.94kN n8N j 二 N -G =1041.52 - 442.17 =986.25kN n8(1) 柱對承臺的沖切% =575mmo)y = 650mm，承臺厚度 H=1.0m,計算截面處的有效高度h。=1000 -80 =920mm，承臺底保護層厚度取 80mm.匹"625, ®h°920ya0y 650

18、=0.707h°920當'-0 ：0.20h°時，取'-0 =0.20h°當'-0h0時，取 一：° = h。，滿足 0.2 1.00.84沖切系數m »0.20841.018,1 0y 二0.625 0.2y0.84084 = 0.926O 0.20.707 0.2截面取450 600mm ，混凝土的抗拉強度設計值ft "100 kPa沖切力設計值Fi二F - 7N =78998625= 69075kN因 h=1000mm故可取':hp= 0.8332 0x(bc Py) 6傀Sby) 'hp

19、fth3=21.018 X(0.45+0.650)+0.926(0.6+0.575)>0.833 X1100X).92=3722.42kN>F690.75kN (可以)(2) 角樁對承臺的沖切從角柱內邊緣至承臺外邊緣距離 q = c2二0.525m,a1x二a0x> x0x a1y二a0y> y = ' 0y1x0.560.560.6961x 0.20.605 0.20.56'1y056 =0.6171y 0.20.707 0.2aax(C2 于)UyG 亍)hpfth。0 6500 575二0.696(0.525)0.617(0.525)0.833 1

20、1000.922 2二 1106 .28 kN N jmax = 1089 .94 kN滿足要求(3) 斜截面抗剪驗算計算截面有效高度h° = 0.92m ,截面的計算寬度b。= 2.8m，混凝土的抗壓強度ft =1.1MPa =1100 kPa，該計算截面的最大剪力設計值:V = 2 N jmax = 21089 .94 二 2179 .88 kN根據公式，剪跨比與以上沖垮比相同，故對-斜截面:1.751.01.750.625 1.0-1.077'x 1 0x =0.625R 800 1hs 珂)4 =0.97：hs： ftboho=0.97 1.077 1100 2.8 0.92 = 2960.23kN V=2仃9.88kN滿足要求(4) 受彎計算Mx21 Ny =3沃 1041.52江 0.825= 257776kN.m 口 級鋼筋 fy 二 300N/mm2，仁二 9.6MPa .Mx0.9fyh)2577.76 1060.9 300 9202=10378mm2選用 22 Q 25 , As 二 1