灌注樁基課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì) </b></p><p>　　題 目： 樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　完成日期：2013年 11月 20日</p><p><b>　　灌注樁基課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)題目<

2、;/b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的題目：灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)荷載</b></p><p>　?。?）柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下。</p><p>　　軸荷載：Fk=2040kN Mk=242kN.M Vk=145kN</p><p>　　軸荷載

3、：Fk=2280KN Mk=223 KN.M Vk=158 kN</p><p>　　軸荷載：Fk=2460kN Mk=221kN.M Vk=148kN</p><p>　?。?）柱底荷載效應(yīng)基本組合值如下。</p><p>　　軸荷載：Fk=2650kN Mk=253kN.M Vk=193kN</p><p>　　軸荷載：

4、F=3560 kN M=228 kN.M V=175 kN</p><p>　　軸荷載：Fk=3120kN Mk=244kN.M Vk=188kN</p><p>　　設(shè)計(jì)軸柱下樁基，、軸柱下僅設(shè)計(jì)承臺(tái)尺寸和估算樁數(shù)。</p><p>　　3.地層條件及其參數(shù)</p><p><b>　　1）. 地形</b>&

5、lt;/p><p>　　擬建建筑場地地勢平坦，局部堆有建筑垃圾。</p><p><b>　　2）.工程地質(zhì)條件</b></p><p>　　自上而下土層依次如下：</p><p>　　號土層：素填土，厚度1.5m，稍濕，松散，承載力特征值fak=95kPa。</p><p>　　號土層：淤泥質(zhì)土，厚

6、度3.3m，流塑，承載力特征值fak=65kPa。</p><p>　　土層：粉砂，厚度6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kPa。</p><p>　　號土層：粉質(zhì)粘土，厚度4.2m，濕，可塑，承載力特征值fak=165kPa</p><p>　　號土層：粉砂層，鉆孔未穿透，中密-密實(shí)，承載力特征值fak=280kPa。</p><p&g

7、t;　　3）.巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)</p><p>　　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</p><p><b>　　4）.水文地質(zhì)條件</b></p><p>　　擬建場區(qū)地下水對混凝

8、土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。</p><p>　　地下水位深度：位于地表下3.5m。　</p><p><b>　　5）.場地條件</b></p><p>　　建筑物所處場地抗震設(shè)防烈度７度，場地內(nèi)無液化砂土，粉土。</p><p>　?。矗嘧痘O(shè)計(jì) </p><p>　　建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案采用混

9、凝土灌注樁，具體設(shè)計(jì)方案如下：室外地坪標(biāo)高同自然地面。該建筑上層為六層框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)范樁基屬丙級建筑樁基，擬采用直徑500mm的混凝土灌注樁，以⑤號土層粉質(zhì)粘土為持力層，樁尖深入持層1.0m（對于砂土不小于1.5d=750mm）,設(shè)計(jì)樁長17.0m預(yù)制樁尖長0.5m，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)高1.0m，承臺(tái)底面埋置深度-1.60m，樁頂伸入承臺(tái)50mm。</p><p>　　1）.單樁承載力計(jì)算</p>&l

10、t;p>　　單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：</p><p>　　Quk= Qsk+ Qpk = up∑qsikli+ Apqpk</p><p><b>　　由于</b></p><p>　　Qsk=0.5 × π×（1.5 × 22

11、 + 3.3 × 28 + 6.6 ×45 + 4.2× 60+1×75）=1177.2kN</p><p><b>　　Qpk=</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　Quk=1177.2+471.2=1648.4kN</p><p

12、>　　2）. 基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算 </p><p>　　承臺(tái)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(tái)土效應(yīng)取</p><p><b>　　ηc=0，則有</b></p><p>　　R= Ra ===824.2kN</p><p>　　根據(jù)上部荷載初步估計(jì)粧數(shù)為</p><

13、p><b>　　n ==2.9</b></p><p><b>　　則設(shè)計(jì)粧數(shù)為5根。</b></p><p><b>　　3）.樁基的驗(yàn)算</b></p><p>　　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(jì)算時(shí)，荷載應(yīng)取其效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值。由于樁基所處場地

14、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)行地震效應(yīng)的承載力驗(yàn)算。</p><p>　　下面進(jìn)行基樁豎向承載力的驗(yàn)算</p><p>　　根據(jù)樁數(shù)設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，邊長為2.2m×2.2m，矩形布樁，樁中心距取1.40m，樁心距承臺(tái)邊緣為400mm。(見圖) </p><p>　　承臺(tái)及其上土壤的總重為</p><p>　　G

15、k =20 × 2.2 × 2.2 × 1.5=145.2 kN</p><p>　　計(jì)算時(shí)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則</p><p>　　Nk ===521.04 kN﹤R（=824.2 kN）</p><p>　　Nkmax= Nk+=521.04+=747.06 KN</p><p>　　Nkmin= Nk-=5

16、21.04-226.02=295.02 KN</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　Nkmax=747.06 kN＜1.2R(=1.2*824.2=989.0kN)</p><p>　　Nkmin=295.02 kN＞0</p><p>　　滿足設(shè)計(jì)要求,故初步設(shè)計(jì)是合理的</p>

17、<p><b>　　4）.承臺(tái)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)以上樁基設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，承臺(tái)尺寸為2.2m×2.2m，預(yù)估承臺(tái)厚0.9m，承臺(tái)選用選用C25，?t=1.27N/mm2，?c=11.9N/mm2；承臺(tái)鋼筋選用HRB335級鋼筋，?y=300N/mm2.</p><p><b>　　1.承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算</b>&l

18、t;/p><p>　　承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算采用荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，則基樁凈反力設(shè)計(jì)值為</p><p>　　N/max =+=+=624+147.6=771.6kN</p><p>　　N/min =-=-=624-147.6=476.4kN N＇===624kN</p><p>　　5）.承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算<

19、/p><p>　　為防止承臺(tái)產(chǎn)生沖切破壞，承臺(tái)應(yīng)具有一定厚度，初步設(shè)計(jì)厚度0.90m，承臺(tái)底保護(hù)層厚度70mm，則h0=900-70=830mm。分別對柱邊沖切和角樁沖切進(jìn)行計(jì)算，以驗(yàn)算承臺(tái)厚度的合理性。</p><p>　　由于基樁為圓形樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將截面換算成方樁，則換算方樁截面邊寬為</p><p>　　bp =0.8d=0.8×500=400mm<

20、;/p><p>　　上圖所示承臺(tái)計(jì)算簡圖中的樁基即是換算后邊長為400mm的方樁。</p><p><b>　　6）.柱對承臺(tái)沖切</b></p><p>　　承臺(tái)受樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式：</p><p>　　Fl≤2{β0x（bc+aoy）+βoy（bc+aox）}βhp?th0</p><p>

21、;　　由于Fl=F-=3120 - 0=3120kN，則沖垮比為</p><p><b>　　λox===0.3</b></p><p><b>　　λoy===0.3</b></p><p><b>　　沖切系數(shù)為</b></p><p><b>　　===1.68

22、</b></p><p><b>　　===1.68</b></p><p>　　2{β0x（bc+aoy）+βoy（bc+aox）}βhp?th0</p><p>　　=2×{1.68×（0.4+0.25）+1.68×（0.4+0.25）}×0.99×1270×0.83&

23、lt;/p><p>　　=4558kN＞F1（=3560kN）</p><p>　　故厚度為0.9m的承臺(tái)能夠滿足柱對承臺(tái)的沖切要求。</p><p><b>　　7）.角樁沖切驗(yàn)算</b></p><p>　　承臺(tái)受角樁沖切的承載力應(yīng)滿足下式：</p><p>　　Nl≤{（+）+（+）}βhp?t

24、h0</p><p>　　由于Ft= N/max =771.6kN，從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)邊緣距離為</p><p>　　c1=c2=0.65m</p><p><b>　　a1x=0.25m</b></p><p><b>　　a1y=0.25m</b></p><p>　　λ

25、1x===0.3 λ1y===0.3</p><p>　　β1x===1.12 β1x===1.12</p><p>　　{β1x（c2+）+β1y（c1+）}βhp?th0 </p><p>　　={1.12×(0.65+)+1.12×(0.65+)}×0.99×1270×0.83

26、</p><p>　　=1811.6kN＞N/max（=771.6kN）</p><p>　　故厚度為0.9m的承臺(tái)能夠滿足角樁對承臺(tái)的沖切要求。</p><p>　　8）.承臺(tái)受剪承載力驗(yàn)算</p><p>　　承臺(tái)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</p><p>　　λoy===0.3（

27、介于0.25-3之間）</p><p><b>　　剪切系數(shù)為</b></p><p><b>　　α===1.35</b></p><p>　　受剪切承載力高度影響系數(shù)計(jì)算：</p><p><b>　　I-I截面剪力為</b></p><p>　　V

28、=2×N/max=2×771.6=1543.2KN</p><p>　　α?tbh0=0.99×1.35×1270×2.2×0.83=3099.4kN＞V</p><p><b>　　故滿足抗剪切要求。</b></p><p>　　9）.承臺(tái)受剪承載力計(jì)算</p><

29、;p>　　承臺(tái)計(jì)算截面彎矩如下。</p><p>　　對于I-I截面，取基樁凈反力最大值N/max=771.6KN進(jìn)行計(jì)算，</p><p>　　Mx=∑Niyi=2×771.6×0.7=1080.24kN.m</p><p>　　Asl===4820mm2</p><p>　　因此，承臺(tái)長邊方向都選用 鋼筋C22@

30、160，鋼筋數(shù)為</p><p>　　n=2200/160+1=14</p><p>　　實(shí)際鋼筋A(yù)s=14×380.1=5321.4 mm2，滿足要求</p><p>　　對于II-II截面，取基樁凈反力平均值N＇=624KN進(jìn)行計(jì)算</p><p><b>　　此時(shí) </b></p><

31、;p>　　ho=900-70=870mm</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　My=∑NiXi=2×624×0.65 =811.2kN.m</p><p>　　As2===3619.8mm2</p><p>　　因此，承臺(tái)短邊方向選用C20@160，鋼筋根數(shù)

32、為</p><p>　　n=2200/160+1=14</p><p>　　實(shí)際鋼筋A(yù)s=14×314.2=4398.8 mm2，滿足要求</p><p><b>　　10）承臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)</b></p><p>　　混凝土樁樁頂伸入承臺(tái)長度為50mm，兩承臺(tái)間設(shè)置連系梁，與承臺(tái)平齊，根據(jù)構(gòu)造要求，梁寬250mm

33、，梁高500mm，梁內(nèi)主筋上下共4C14通長配筋，箍筋采用C8@200.承臺(tái)底做100mm厚C10混凝土墊層，墊層挑出承臺(tái)邊緣100mm。</p><p><b>　　5.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　灌注樁選用C30混凝土，預(yù)制樁尖選用C30混凝土，鋼筋選用HRB335級。</p><p>　　根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，樁頂軸向壓

34、力應(yīng)符合下列規(guī)定：</p><p>　　Nmax≤φψc?cAps</p><p><b>　　Nmax=+</b></p><p><b>　　=+</b></p><p>　　=658.848+147.6</p><p><b>　　=806.4kN</b

35、></p><p>　　計(jì)算樁基軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù)φ=1；對于灌注樁，基樁施工工藝系數(shù)ψc=0.8；C30級混凝土，?c=14.3N/mm2，則</p><p>　　Φψc?cA=1×0.8×14.3×103×</p><p>　　=2246.2kN＞Nmax（=806.4 kN）</

36、p><p>　　故樁身軸向承載力滿足要求。</p><p>　　6.樁身水平承載力驗(yàn)算</p><p>　　由設(shè)計(jì)資料得柱底傳至承臺(tái)頂面的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為188KN，每根樁基承受水平荷載為</p><p>　　Hik= Hk/n=188/5=37.6KN</p><p>　　樁身按構(gòu)造要求配筋，樁身配6Φ12縱向鋼筋，As

37、=678.6 mm2，則樁身配筋率為</p><p>　　滿足0.2%~0.65%之間的要求。</p><p>　　對于配筋率小于0.65%的灌注樁，單樁水平承載力特征值按下式計(jì)算：</p><p><b>　　Rha </b></p><p>　　樁身為圓形截面，故=2,=0.5</p><p>

38、;<b>　　由于</b></p><p>　　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</p><p>　　圓形樁樁身的計(jì)算寬度為</p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p>　　對C30級混凝土，查附表1-3得</p><p>

39、;　　對HRB335級鋼筋，查附表2-6得</p><p>　　扣除保護(hù)層后的樁直徑為</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　樁頂最大彎矩系數(shù)取值：由于

40、樁的入土深度h=17.0m，樁與承臺(tái)為固接，，取，由表4-9查得。</p><p>　　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(jì)算所得單樁水平承載力特征值最?。?，由前面計(jì)算得，則</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　故樁身水平承

41、載力滿足要求。</p><p>　　7.估算A.B軸線柱下樁數(shù)</p><p><b>　　1）.樁數(shù)估算</b></p><p>　　設(shè)計(jì)、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1648.4KN，基樁豎向承載力特征值為824.2KN. </p><p>　　軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=204

42、0kN Mk=242kN Vk=145kN</p><p>　　根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)，</p><p>　　n===2.475 取n=5</p><p>　　則A軸下設(shè)計(jì)樁數(shù)為5根。</p><p>　　軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=2280kN Mk=223kN Vk=158kN</p><p>　

43、　根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)，</p><p>　　n===2.77 取n=5</p><p>　　則B軸下設(shè)計(jì)樁數(shù)為5根。</p><p>　　2）.承臺(tái)平面尺寸確定</p><p>　　根據(jù)估算的樁數(shù)和承臺(tái)構(gòu)造要求，設(shè)計(jì)軸線承臺(tái)平面尺寸為2.2m×2.2m，樁中心距取1.4m，樁心與承臺(tái)邊緣距離400mm; 、軸樁數(shù)與軸

44、相同，因此承臺(tái)平面尺寸同軸。</p><p><b>　　8.設(shè)計(jì)圖紙</b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，可繪制出樁基平面布置圖和樁基大樣圖。</p><p><b>　　9.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2006），中國建筑工業(yè)出版社，

45、2007。</p><p>　　（2）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002），中國建筑工業(yè)出版社，2002。</p><p>　　（3）《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008),中國建筑工業(yè)出版社，2008。</p><p>　?。?）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002），中國建筑工業(yè)出版社，2002。</p><