基礎工程灌注樁課程設計

1、<p><b>　　灌注樁基課程設計</b></p><p><b>　　1.設計題目</b></p><p>　　本次課程設計的題目：灌注樁基礎設計</p><p><b>　　2.設計荷載</b></p><p>　?。?）題號：3號。 </p>

2、<p>　?。?）柱底荷載效應標準組合值如下。</p><p>　　軸荷載：Fk=1980kN Mk=229.2kN.M Vk=158.4kN</p><p>　　軸荷載：Fk=2460kN Mk=236.4kN.M Vk=169.2kN</p><p>　　軸荷載：Fk=2172kN Mk=249.6kN.M Vk=144kN<

3、/p><p>　　（3）柱底荷載效應基本組合值如下。</p><p>　　軸荷載：F=2556kN M=252kN.M V=196.8kN</p><p>　　軸荷載：F=3696kN M=253.2kN.M V=186kN</p><p>　　軸荷載：F=2988kN M=267.6kN.M V=180kN</p>

4、<p>　　設計軸柱下樁基，、軸柱下僅設計承臺尺寸和估算樁數(shù)。</p><p>　　3.地層條件及其參數(shù)</p><p><b>　　1）. 地形</b></p><p>　　擬建建筑場地地勢平坦，局部堆有建筑垃圾。</p><p><b>　　2）.工程地質條件</b></p&

5、gt;<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：淤泥質土，厚度3.3m，流塑，承載力特征值fak=65kPa。</p><p>　?、厶柾翆樱悍凵?，厚度6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kPa。</p><p

6、>　?、芴柾翆樱悍圪|粘土，厚度4.2m，濕，可塑，承載力特征值fak=165kPa</p><p>　?、萏柾翆樱悍凵皩樱@孔未穿透，中密-密實，承載力特征值fak=280kPa。</p><p>　　3）.巖土設計技術參數(shù)</p><p>　　表1 地基巖土物理力學參數(shù)</p><p>　　表

7、2 樁的極限側阻力標準值qsk和極限端阻力標準值qpk</p><p><b>　　4）.水文地質條件</b></p><p>　　擬建場區(qū)地下水對混凝土結構無腐蝕性。</p><p>　　地下水位深度：位于地表下3.5m。　</p><p><b>　　5）.場地條件</b&g

8、t;</p><p>　　建筑物所處場地抗震設防烈度７度，場地內無液化砂土，粉土。</p><p>　　４．灌注樁基設計 </p><p>　　建筑物基礎設計方案采用混凝土沉管灌注樁，具體設計方案如下：室外地坪標高為-0.45m,自然地面標高同室外地坪標高。該建筑樁基屬丙級建筑樁基，擬采用直徑400mm的混凝土沉管灌注樁，以⑤號土層粉質粘土為持力層，樁尖深入

9、深入持力層0.6m（對于砂土不小于1.5d=750mm）,設計樁長15.0m，預制樁尖長0.5m，初步設計承臺高0.95m，承臺底面埋置深度-1.60m，樁頂伸入承臺50mm。</p><p>　　1）.單樁承載力計算</p><p>　　根據以上設計，樁頂標高為-1.6m，樁底標高為-16.6m，樁長15m。</p><p>　　單樁豎向極限承載力標準值</

10、p><p>　　單樁豎向極限承載力標準值按下式計算：</p><p>　　Quk= Qsk+ Qpk = up∑qsikli+ Apqpk</p><p><b>　　由于</b></p><p>　　Qsk=3.14×400×（0.35×22+3.328+6.645+4.260+0.675）=

11、1090kN</p><p><b>　　Qpk=</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　Quk=1090+471=1561kN</p><p>　　2）. 基樁豎向承載力設計值計算 </p><p>　　承臺底部地基土為較松軟的填土，壓縮性大，

12、因此本工程不考慮承臺土效應取</p><p><b>　　ηc=0，則有</b></p><p>　　R= Ra ===780.5kN</p><p>　　根據上部荷載初步估計粧數(shù)為</p><p><b>　　n= ==2.5</b></p><p><b>　　

13、則設計粧數(shù)為4根。</b></p><p><b>　　3）.樁基的驗算</b></p><p>　　根據《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94-2008），當按單樁承載力特征值進行計算時，荷載應取其效應標準組合值。由于樁基所處場地的抗震設防烈度為7度，且場地內無可液化砂土，因此不進行地震效應的承載力驗算。</p><p>　　下面進行

14、基樁豎向承載力的驗算</p><p>　　根據樁數(shù)設計矩形承臺，邊長為2.75m×2.75m，矩形布樁，樁中心距取1.75m，樁心距承臺邊緣為500mm。(見圖) </p><p>　　承臺及其上土壤的總重為</p><p>　　Gk =2.75×2.75×1.6×20=242 kN</p><p>　

15、　計算時取荷載的標準組合，則</p><p>　　Nk ===555.5 kN﹤R（=780.5 kN）</p><p>　　Nkmax= Nk+=555.50+108.48=663.98 KN</p><p>　　Nkmin= Nk-=555.50-108.48=447.02 KN</p><p><b>　　因此</b&g

16、t;</p><p>　　Nkmax=663.98 kN＜1.2R(=1.2*780.5=936.6 kN)</p><p>　　Nkmin=447.02 kN＞0</p><p>　　滿足設計要求,故初步設計是合理的</p><p><b>　　4）.承臺設計</b></p><p>　　根據以

17、上樁基設計及構造要求，承臺尺寸為2.75m×2.75m，預估承臺厚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.</p><p><b>　　1.承臺內力計算</b></p><p>　　承臺內力計算采用荷載效應組合設計值，則基樁凈反力設計值為</p>

18、<p>　　N/max =+=+=639+125.4=764.4kN</p><p>　　N/min =-=-=639-125.4=513.60kN N＇===639kN</p><p>　　5）.承臺厚度及受沖切承載力驗算</p><p>　　為防止承臺產生沖切破壞，承臺應具有一定厚度，初步設計厚度0.95m，承臺底保護層

19、厚度50mm，則h0=950-60=890mm。分別對柱邊沖切和角樁沖切進行計算，以驗算承臺厚度的合理性。</p><p>　　由于基樁為圓形樁，計算時應將截面換算成方樁，則換算方樁截面邊寬為</p><p>　　bp =0.8d=0.8×500=400mm</p><p>　　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。</p&g

20、t;<p><b>　　6）.柱對承臺沖切</b></p><p>　　承臺受樁沖切的承載力應滿足下式：</p><p>　　Fl≤2{β0x（bc+aoy）+βoy（bc+aox）}βhp?th0</p><p>　　由于Fl=F-=2556-0=2556kN，則沖垮比為</p><p>　　λox===

21、0.534</p><p>　　λoy===0.534</p><p><b>　　沖切系數(shù)為</b></p><p><b>　　===1.14</b></p><p><b>　　===1.14</b></p><p>　　2{β0x（bc+aoy）

22、+βoy（bc+aox）}βhp?th0</p><p>　　=2×{1.14×（0.4+0.475）+1.14×（0.4+0.475）}×0.987×1430×0.89</p><p>　　=5012kN＞F1（=2556kN）</p><p>　　故厚度為0.95m的承臺能夠滿足柱對承臺的沖切要求。&l

23、t;/p><p><b>　　7）.角樁沖切驗算</b></p><p>　　承臺受角樁沖切的承載力應滿足下式：</p><p>　　Nl≤{（+）+（+）}βhp?th0</p><p>　　由于Ft= N/max =764.4kN，從角樁內邊緣至承臺邊緣距離為</p><p>　　c1=c2=0.

24、7m</p><p>　　a1x=0.475m</p><p>　　a1y=0.475m</p><p>　　λ1x===0.534</p><p>　　λ1y===0.534</p><p>　　β1x===0.763</p><p>　　β1x===0.763</p><

25、p>　　{β1x（c2+）+β1y（c1+）}βhp?th0 </p><p>　　={0.763×(0.7+)+0.763×(0.7+)}×0.987×1430×0.89</p><p>　　=2355kN＞N/max（=764.4kN）</p><p>　　故厚度為0.95m的承臺能夠滿足角樁對承臺的沖切要

26、求。</p><p>　　8）.承臺受剪承載力驗算</p><p>　　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</p><p>　　λoy===0.534（介于0.25-3之間）</p><p><b>　　剪切系數(shù)為</b></p><p><b>　　α==

27、=1.141</b></p><p>　　受剪切承載力高度影響系數(shù)計算：</p><p><b>　　I-I截面剪力為</b></p><p>　　V=2×N/max=2×764.4=1528.8KN</p><p>　　α?tbh0=0.974×1.141×1430&

28、#215;2.75×0.89</p><p><b>　　=3889kN＞V</b></p><p><b>　　故滿足抗剪切要求。</b></p><p>　　9）.承臺受剪承載力計算</p><p>　　承臺計算截面彎矩如下。</p><p>　　對于I-I截面

29、，取基樁凈反力最大值N/max=764.4KN進行計算，</p><p>　　Mx=∑Niyi=2×764.4×0.675=1031.94kN.m</p><p>　　Asl===3578.6mm2</p><p>　　因此，承臺長邊方向都選用 鋼筋C16@150，鋼筋數(shù)為</p><p>　　n=2750/150+1=2

30、0</p><p>　　實際鋼筋As=20×201.1=4022 mm2，滿足要求</p><p>　　對于II-II截面，取基樁凈反力平均值N＇=639KN進行計算</p><p><b>　　此時 </b></p><p>　　ho=950-80=870mm</p><p><

31、;b>　　則 </b></p><p>　　My=∑NiXi=2×639×0.675=862.6kN.m</p><p>　　As2===3060.3mm2</p><p>　　因此，承臺短邊方向選用C16@170，鋼筋根數(shù)為</p><p>　　n=2750/170+1=18，</p&

32、gt;<p>　　實際鋼筋As=18×201.1=3619.8 mm2，滿足要求</p><p><b>　　10）承臺構造設計</b></p><p>　　混凝土樁樁頂伸入承臺長度為50mm，兩承臺間設置連系梁，梁頂面標高-0.65m，與承臺平齊，根據構造要求，梁寬250mm，梁高400mm，梁內主筋上下共4C12通長配筋，箍筋采用A8@20

33、0.承臺底做100mm厚C10混凝土墊層，墊層挑出承臺邊緣100mm。</p><p><b>　　5.樁身結構設計</b></p><p>　　沉管灌注樁選用C30混凝土，預制樁尖選用C30混凝土，鋼筋選用HRB400級。</p><p>　　根據《建筑樁基技術規(guī)范》，樁頂軸向壓力應符合下列規(guī)定：</p><p>　　

34、Nmax≤φψc?cAps</p><p><b>　　Nmax=+</b></p><p><b>　　=+</b></p><p>　　=711.6+125.42</p><p><b>　　=837.02kN</b></p><p>　　計算樁基軸

35、心抗壓強度時，一般不考慮壓屈影響，故取穩(wěn)定系數(shù)φ=1；對于擠土灌注樁，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>　　=2245.1kN＞Nmax（=837.02 kN）</p><p>　　故樁身軸向承載力滿足要

36、求。</p><p>　　6.樁身水平承載力驗算</p><p>　　由設計資料得柱底傳至承臺頂面的水平荷載標準值為158.4KN，每根樁基承受水平荷載為</p><p>　　Hik= Hk/n=158.4/4=39.6KN</p><p>　　樁身按構造要求配筋，樁身配6Φ12縱向鋼筋，As=678.6 mm2，則樁身配筋率為</p&

37、gt;<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算：</p><p><b>　　Rha </b></p><p>　　樁身為圓形截面，故=2,=0.5</p><p><b>　　由于</b>&

38、lt;/p><p>　　根據灌注樁周主要土層的類別，查表，取樁側土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=25</p><p>　　圓形樁樁身的計算寬度為</p><p><b>　　根據</b></p><p>　　對C30級混凝土，有</p><p>　　對HRB400級鋼筋，有</p><

39、p>　　扣除保護層后的樁直徑為</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：由于樁的入土深度h=15.0m，樁與承臺為固接，，取，由表查得。</p&

40、gt;<p>　　取在荷載效應標準組合下樁頂?shù)淖钚∝Q向力（用該值計算所得單樁水平承載力特征值最小），由前面計算得，則</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　故樁身水平承載力滿足要求。</p><p>　　7.估算A.B軸線柱

41、下樁數(shù)</p><p><b>　　1）.樁數(shù)估算</b></p><p>　　設計、 軸線下的樁基礎的方法和軸線下相同。單樁極限承載力標準值為1561KN，基樁豎向承載力特征值為780.5KN. </p><p>　　軸柱下荷載標準組合值為Fk=2460kN Mk=236.4kN Vk=169.2kN</p>&l

42、t;p>　　根據軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)，</p><p>　　n===3.15 取n=4</p><p>　　則A軸下設計樁數(shù)為4根。</p><p>　　軸柱下荷載標準組合值為Fk=2172kN Mk=249.6kN Vk=144kN</p><p>　　根據軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)，</p><p>

43、;　　n===2.38 取n=4</p><p>　　則B軸下設計樁數(shù)為4根。</p><p>　　2）.承臺平面尺寸確定</p><p>　　根據估算的樁數(shù)和承臺構造要求，設計軸線承臺平面尺寸為2.75m×2.75m，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B軸。</p><p>

44、<b>　　8.設計圖紙</b></p><p>　　根據以上計算，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</b></p><p>　　（1）《建筑結構荷載規(guī)范》（GB 50009-2006），中國建筑工業(yè)出版社，2007。</p><p>　?。?）《建筑地

45、基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002），中國建筑工業(yè)出版社，2002。</p><p>　?。?）《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-2008),中國建筑工業(yè)出版社，2008。</p><p>　?。?）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002），中國建筑工業(yè)出版社，2002。</p><p>　　（5）趙明華，《土力學與基礎工程》（第二版），武漢理工大