樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)任務(wù)書(shū)

1、 ?土力學(xué)與地基根底? 課程設(shè)計(jì)指 任導(dǎo) 務(wù)書(shū) 書(shū)城建系市政教研室2011-5-18 一、?根底工程?課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、設(shè)計(jì)題目：橋梁工程鉆孔灌注樁根底設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)目的?土力學(xué)地基根底課程設(shè)計(jì)?目的是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力，經(jīng)過(guò)本課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠掌握橋梁地基樁根底設(shè)計(jì)方法。本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：1樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際，具有創(chuàng)新思想；2提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力；3學(xué)會(huì)運(yùn)用橋梁地基根底工程設(shè)計(jì)的根本理論、根本知識(shí)和根本技能，了解根底工程設(shè)計(jì)的一般規(guī)律； 4具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)，查閱技術(shù)資料的能力和分析計(jì)算能力，以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力。3、設(shè)

2、計(jì)內(nèi)容1通過(guò)上部結(jié)構(gòu)形式及荷載的要求，確定根底類(lèi)別和形式； 2通過(guò)對(duì)地質(zhì)資料的分析，確定根底的埋深及對(duì)地基的驗(yàn)算內(nèi)容；3根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求的內(nèi)容，通過(guò)查閱有關(guān)資料確定設(shè)計(jì)的詳細(xì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟； 4驗(yàn)算樁基和承臺(tái)的強(qiáng)度并進(jìn)行配筋計(jì)算選做；5編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告； 6繪制所設(shè)計(jì)的根底施工圖。4、設(shè)計(jì)要求1繪圖符合標(biāo)準(zhǔn)要求；2提交紙質(zhì)和電子文檔設(shè)計(jì)成果各一份；3其余按學(xué)院、系規(guī)定。5、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用五級(jí)記分制：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格。 優(yōu)秀：能獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，計(jì)算書(shū)內(nèi)容準(zhǔn)確無(wú)誤，內(nèi)容全面，書(shū)寫(xiě)清楚。圖紙圖面整潔，內(nèi)容全面，圖面標(biāo)注正確，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中能獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。上課

3、不缺席。 良好：能獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，計(jì)算書(shū)內(nèi)容有少量一般性計(jì)算錯(cuò)誤，內(nèi)容全面，書(shū)寫(xiě)清楚。圖紙圖面較整潔，內(nèi)容全面，圖面標(biāo)注經(jīng)提問(wèn)后根本能符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。上課不缺席。 中等：能獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，計(jì)算書(shū)內(nèi)容有少量一般性計(jì)算錯(cuò)誤，內(nèi)容不全，書(shū)寫(xiě)較清楚。圖紙圖面不夠整潔，內(nèi)容不全，圖面標(biāo)注根本能符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。上課不缺席。及格：尚能獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，計(jì)算書(shū)有明顯錯(cuò)誤，內(nèi)容不全，書(shū)寫(xiě)潦草。圖紙圖面較臟，內(nèi)容不全，圖面標(biāo)注有明顯錯(cuò)誤，經(jīng)提問(wèn)后尚能正確答復(fù)。上課不缺席。不及格：計(jì)算書(shū)有明顯抄襲行為，有原那么性錯(cuò)誤，內(nèi)容不全，書(shū)寫(xiě)潦草。6、參考書(shū)目1土質(zhì)與土力學(xué)，人民交通出版社2根底工程，人民交通出版社3公路橋涵

4、地基與根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JTJ024854公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JTG D62-2004)7、設(shè)計(jì)資料：1、地質(zhì)及水文資料：8.5 常水位5.0 河底I亞粘土，極限摩阻力1.0II硬塑粘土，極限摩阻力-3.0III密實(shí)粗砂，極限摩阻力2.0 一般沖刷線(xiàn)-1.0最大沖刷線(xiàn)軟粘土，極限摩阻力-13.0-15.0密實(shí)粗砂，極限摩阻力 2、荷載：上部結(jié)構(gòu)為等跨40m的鋼筋砼預(yù)應(yīng)力梁橋，荷載為縱向控制設(shè)計(jì)，砼橋墩、承臺(tái)頂面上縱橋向荷載為恒載及一孔荷載時(shí)：制動(dòng)力及風(fēng)力豎直反力偏心距、制動(dòng)力、風(fēng)力等引起的彎矩恒載及兩孔活載時(shí)： 3、結(jié)構(gòu)：承臺(tái)用20號(hào)砼結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.0二、設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)一、樁

5、根底的設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)樁根底時(shí)，首先應(yīng)該搜集必要的資料，包括上部結(jié)構(gòu)型式與使用要求，荷載的性質(zhì)與大小，地質(zhì)和水文資料，以及材料供應(yīng)和施工條件等。據(jù)此擬定出設(shè)計(jì)方案包括選擇樁基類(lèi)型、樁長(zhǎng)、樁徑、樁數(shù)、樁的布置、承臺(tái)位置與尺寸等，然后進(jìn)行基樁和承臺(tái)以及樁根底整體的強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形驗(yàn)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)計(jì)算、比較、修改，以保證承臺(tái)、基樁和地基在強(qiáng)度、變形及穩(wěn)定性方面滿(mǎn)足平安和使用上的要求，并同時(shí)考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可能性與合理性，最后確定較理想的設(shè)計(jì)方案。1、樁根底類(lèi)型的選擇選擇樁根底類(lèi)型時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)的條件，并考慮各種類(lèi)型樁根底具有的不同特點(diǎn)，綜合分析選擇。1承臺(tái)底面標(biāo)高的考慮承臺(tái)底面的標(biāo)高應(yīng)根據(jù)樁的受力

6、情況，樁的剛度和地形、地質(zhì)、水流、施工等條件確定。承臺(tái)低穩(wěn)定性較好，但在水中施工難度較大，因此可用于季節(jié)性河流、沖刷小的河流或旱地上其它結(jié)構(gòu)物的根底。當(dāng)承臺(tái)埋設(shè)于凍脹土層中時(shí)，為了防止由于土的凍脹引起樁根底損壞，承臺(tái)底面應(yīng)位于凍結(jié)線(xiàn)以下不少于0.25m，對(duì)于常年有流水，沖刷較深，或水位較高，施工排水困難，在受力條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能采用高樁承臺(tái)。承臺(tái)如在水中或有流冰的河道，承臺(tái)底面也應(yīng)適當(dāng)放低，以保證基樁不會(huì)直接受到撞擊，否那么應(yīng)設(shè)置防撞裝置。當(dāng)作用在樁根底上的水平力和彎矩較大，或樁側(cè)土質(zhì)較差時(shí)，為減少樁身所受的內(nèi)力，可適當(dāng)降低承臺(tái)底面標(biāo)高。有時(shí)為節(jié)省墩臺(tái)身圬工數(shù)量，那么可適當(dāng)提高承臺(tái)底面標(biāo)高。

7、2柱樁樁基和摩擦樁樁基的考慮柱樁和摩擦樁的選擇主要根據(jù)地質(zhì)和受力情況確定。柱樁樁根底承載力大，沉降量小，較為平安可靠，因此當(dāng)基巖埋深較淺時(shí)，應(yīng)考慮采用柱樁樁基。假設(shè)巖層埋置較深或受施工條件的限制不宜采用柱樁，那么可采用摩擦樁，但在同一樁根底中不宜同時(shí)采用柱樁和摩擦樁，同時(shí)也不宜采用不同材料、不同直徑和長(zhǎng)度相差過(guò)大的樁，以防止樁基產(chǎn)生不均勻沉降或喪失穩(wěn)定性。3樁型與成樁工藝樁型與工藝選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、荷載性質(zhì)、樁的使用功能、穿越土層、樁端持力層土類(lèi)、地下水位、施工設(shè)備、施工環(huán)境、施工經(jīng)驗(yàn)、樁的材料供應(yīng)條件等，選擇經(jīng)濟(jì)、合理、平安閑用的樁型和成樁工藝。各行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都附有成樁工藝適用性的表格

8、，可供選擇時(shí)參考。2、樁徑、樁長(zhǎng)的擬定樁徑與樁長(zhǎng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮荷載的大小、土層性質(zhì)與樁周土阻力狀況、樁基類(lèi)型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、樁的長(zhǎng)徑比以及施工設(shè)備與技術(shù)條件等因素后確定，力爭(zhēng)做到既滿(mǎn)足使用要求，又造價(jià)經(jīng)濟(jì)，最有效地利用和發(fā)揮地基土和樁身材料的承載性能。設(shè)計(jì)時(shí)，首先擬定尺寸，然后通過(guò)基樁計(jì)算和驗(yàn)算，視所擬定的尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理，再行最后確定。1樁徑擬定樁的類(lèi)型選定后，樁的橫截面樁徑可根據(jù)各類(lèi)樁的特點(diǎn)與常用尺寸選擇確定。2樁長(zhǎng)擬定確定樁長(zhǎng)的關(guān)鍵在于選擇樁端持力層，因?yàn)闃抖顺至訉?duì)于樁的承載力和沉降有著重要影響。設(shè)計(jì)時(shí)，可先根據(jù)地質(zhì)條件選擇適宜的樁端持力層初步確定樁長(zhǎng)，并應(yīng)考慮施工的可行性如鉆孔灌注樁

9、鉆機(jī)鉆進(jìn)的最大深度等。一般都希望把樁底置于巖層或堅(jiān)硬的土層上，以得到較大的承載力和較小的沉降量。如在施工條件容許的深度內(nèi)沒(méi)有堅(jiān)硬土層存在，應(yīng)盡可能選擇壓縮性較低、強(qiáng)度較高的土層作為持力層，要防止使樁底坐落在軟土層上或離軟弱下臥層的距離太近，以免樁根底發(fā)生過(guò)大的沉降。對(duì)于摩擦樁，有時(shí)樁底持力層可能有多種選擇，此時(shí)確定樁長(zhǎng)與樁數(shù)兩者相互牽連，遇此情況，可通過(guò)試算比較，選擇較合理的樁長(zhǎng)。摩擦樁的樁長(zhǎng)不應(yīng)擬定太短，一般不應(yīng)小于4m。因?yàn)闃堕L(zhǎng)過(guò)短達(dá)不到設(shè)置樁基把荷載傳遞到深層或減小根底下沉量的目的，且必然增加樁數(shù)很多，擴(kuò)大了承臺(tái)尺寸，也影響施工的進(jìn)度。此外，為保證發(fā)揮摩擦樁樁底土層支承力，樁底端部應(yīng)盡可

10、能到達(dá)該土層的樁端阻力的臨界深度。3、估算單樁承載力特征值4、確定基樁根數(shù)及其平面布置1樁的根數(shù)估算根底所需樁的根數(shù)可根據(jù)承臺(tái)底面上的豎向荷載和單樁容許承載力按下式估算： 式中：樁的根數(shù)； 作用在承臺(tái)底面上的豎向荷載，kN； 單樁容許承載力或單樁承載力設(shè)計(jì)值，kN； 考慮偏心荷載時(shí)各樁受力不均而適當(dāng)增加樁數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可取=1.11.2。估算的樁數(shù)是否適宜，在驗(yàn)算各樁的受力狀況后即可確定。樁數(shù)確實(shí)定還須考慮滿(mǎn)足樁根底水平承載力要求的問(wèn)題。假設(shè)有水平靜載試驗(yàn)資料，可用各單樁水平承載力之和作為樁根底的水平承載力為偏平安考慮，來(lái)校核按式估算的樁數(shù)。但一般情況下，樁基水平承載力是由基樁的材料強(qiáng)度所控制

11、，可通過(guò)對(duì)基樁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)如鋼筋混凝土樁的配筋設(shè)計(jì)與截面強(qiáng)度驗(yàn)算來(lái)滿(mǎn)足，所以樁數(shù)仍按式來(lái)估算此外，樁數(shù)確實(shí)定與承臺(tái)尺寸、樁長(zhǎng)及樁的間距確實(shí)定相關(guān)聯(lián)，確定時(shí)應(yīng)綜合考慮。2樁間距確實(shí)定為了防止樁根底施工可能引起土的松馳效應(yīng)和擠土效應(yīng)對(duì)相鄰基樁的不利影響，以及樁群效應(yīng)對(duì)基樁承載力的不利影響，布設(shè)樁時(shí)，應(yīng)該根據(jù)土類(lèi)成樁工藝以及排列確定樁的最小中心距。一般情況下，穿越飽和軟土的擠土樁，要求樁中心距最大，局部擠土樁或穿越非飽和土的擠土樁次之，非擠土樁最小；對(duì)于大面積的樁群，樁的最小中心距宜適當(dāng)加大。對(duì)于樁的排數(shù)為12排、樁數(shù)小于9根的其它情況摩擦型樁基，樁的最小中心距可適當(dāng)減小。摩擦樁的群樁中心距，從受

12、力角度考慮最好是使各樁端平面處壓力分布范圍不相重疊，以充分發(fā)揮其承載能力。根據(jù)這一要求，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，中心距定為6d。但樁距如采用6d就需要很大面積的承臺(tái)，因此一般采用的群樁中心距均小于6d。為了使樁端平面處相鄰樁作用于土的壓應(yīng)力重疊不至太多，不致因土體擠密而使樁擠不下去，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)定打入樁的樁端平面處的中心距不小于3d。震動(dòng)下沉樁，因土的擠壓更為顯著，規(guī)定在樁端平面處不小于4dd為樁的直徑或邊長(zhǎng)。3樁的平面布置圖4-20 樁的平面布置樁數(shù)確定后，可根據(jù)樁基受力情況選用單排樁或多排樁樁基。多排樁的排列形式常采用行列式和梅花式，在相同的承臺(tái)底面積下，后者可排列較多的基樁，而前者有利于施工。樁根底中樁的平面布置，除應(yīng)滿(mǎn)足前述的最小樁距等構(gòu)造要求外，還應(yīng)考慮基樁布置對(duì)樁基受力有利。為使各樁受力均勻，充分發(fā)揮每根樁的承載能力，設(shè)計(jì)布置時(shí)，應(yīng)盡可能使樁群橫截面的重心與荷載合力作用點(diǎn)重合或接近，通常橋墩樁根底中的基樁采取對(duì)稱(chēng)布置，而橋臺(tái)多排樁樁根底視受力情況在縱橋向采用非對(duì)稱(chēng)布置。當(dāng)作用于樁基的彎矩較大時(shí)，宜盡量將樁布置在離承臺(tái)形心較遠(yuǎn)處，采用外密內(nèi)疏的布置方式，以增大基樁對(duì)承臺(tái)形心或合力作用點(diǎn)的慣性距，提高樁基的抗彎能力。此外，基樁布置還應(yīng)考慮使承臺(tái)受力較為有利，例如樁柱式墩臺(tái)應(yīng)盡量使墩柱軸線(xiàn)與基樁軸線(xiàn)重合，蓋梁