基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)灌注樁基課程設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)題目本次課程設(shè)計(jì)的題目：灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)荷載 （1）題號(hào)：3號(hào)。 （2）柱底荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值如下。軸荷載：Fk=1980kN Mk=229.2kN.M Vk=158.4kN軸荷載：Fk=2460kN Mk=236.4kN.M Vk=169.2kN軸荷載：Fk=2172kN Mk=249.6kN.M Vk=144kN （3）柱底荷載效應(yīng)基本組合值如下。軸荷載：F=2556kN M=252kN.M V=196.8kN軸荷載：F=3696kN M=253.2kN.M V=186kN軸荷載：F=2988kN M=267.6kN.M V=180kN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)。3.地層條件及其參數(shù)1）. 地形 擬建建筑場(chǎng)地地勢(shì)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(hào)土層：素填土，厚度1.5m，稍濕，松散，承載力特征值fak=95kPa。 號(hào)土層：淤泥質(zhì)土，厚度3.3m，流塑，承載力特征值fak=65kPa。 號(hào)土層：粉砂，厚度6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kPa。號(hào)土層：粉質(zhì)粘土，厚度4.2m，濕，可塑，承載力特征值fak=165kPa 號(hào)土層：粉砂層，鉆孔未穿透，中密-密實(shí)，承載力特征值fak=280kPa。3）.巖土設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)表1 地基巖土物理力學(xué)參數(shù)土層編號(hào)土的名稱(chēng)孔隙比 e 含水量 W（%）液性指數(shù) Il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(hào)土的名稱(chēng)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(chǎng)區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕性。 地下水位深度：位于地表下3.5m。5）.場(chǎng)地條件建筑物所處場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度度，場(chǎng)地內(nèi)無(wú)液化砂土，粉土。灌注樁基設(shè)計(jì) 建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案采用混凝土沉管灌注樁，具體設(shè)計(jì)方案如下：室外地坪標(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(jí)建筑樁基，擬采用直徑400mm的混凝土沉管灌注樁，以號(hào)土層粉質(zhì)粘土為持力層，樁尖深入深入持力層0.6m（對(duì)于砂土不小于1.5d=750mm）,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15.0m，預(yù)制樁尖長(zhǎng)0.5m，初步設(shè)計(jì)承臺(tái)高0.95m，承臺(tái)底面埋置深度-1.60m，樁頂伸入承臺(tái)50mm。1）.單樁承載力計(jì)算根據(jù)以上設(shè)計(jì)，樁頂標(biāo)高為-1.6m，樁底標(biāo)高為-16.6m，樁長(zhǎng)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(jì)算： Quk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqpk由于 Qsk=3.14400（0.3522+3.328+6.645+4.260+0.675）=1090kN Qpk=則 Quk=1090+471=1561kN2）. 基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算 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 c=0，則有 R= Ra =780.5kN根據(jù)上部荷載初步估計(jì)粧數(shù)為 n= =2.5則設(shè)計(jì)粧數(shù)為4根。3）.樁基的驗(yàn)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(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(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，且場(chǎng)地內(nèi)無(wú)可液化砂土，因此不進(jìn)行地震效應(yīng)的承載力驗(yàn)算。下面進(jìn)行基樁豎向承載力的驗(yàn)算根據(jù)樁數(shù)設(shè)計(jì)矩形承臺(tái)，邊長(zhǎng)為2.75m2.75m，矩形布樁，樁中心距取1.75m，樁心距承臺(tái)邊緣為500mm。(見(jiàn)圖) 承臺(tái)及其上土壤的總重為 Gk =2.752.751.620=242 kN計(jì)算時(shí)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，則Nk =555.5 kNR（=780.5 kN）Nkmax= Nk+=555.50+108.48=663.98 KNNkmin= Nk-=555.50-108.48=447.02 KN因此Nkmax=663.98 kN1.2R(=1.2*780.5=936.6 kN)Nkmin=447.02 kN0滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,故初步設(shè)計(jì)是合理的4）.承臺(tái)設(shè)計(jì) 根據(jù)以上樁基設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，承臺(tái)尺寸為2.75m2.75m，預(yù)估承臺(tái)厚0.95m，承臺(tái)選用選用C30，t=1.43N/mm2，c=14.3N/mm2；承臺(tái)鋼筋選用HRB400級(jí)鋼筋，y=360N/mm2.1.承臺(tái)內(nèi)力計(jì)算承臺(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N/max =+=+=639+125.4=764.4kNN/min =-=-=639-125.4=513.60kN N=639kN5）.承臺(tái)厚度及受沖切承載力驗(yàn)算為防止承臺(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0.95m，承臺(tái)底保護(hù)層厚度50mm，則h0=950-60=890mm。分別對(duì)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。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 bp =0.8d=0.8500=400mm上圖所示承臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)圖中的樁基即是換算后邊長(zhǎng)為400mm的方樁。6）.柱對(duì)承臺(tái)沖切 承臺(tái)受樁沖切的承載力應(yīng)滿(mǎn)足下式： Fl20 x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0由于Fl=F-=2556-0=2556kN，則沖垮比為 ox=0.534 oy=0.534 沖切系數(shù)為 =1.14 =1.1420 x（bc+aoy）+oy（bc+aox）hpth0=21.14（0.4+0.475）+1.14（0.4+0.475）0.98714300.89=5012kNF1（=2556kN）故厚度為0.95m的承臺(tái)能夠滿(mǎn)足柱對(duì)承臺(tái)的沖切要求。7）.角樁沖切驗(yàn)算承臺(tái)受角樁沖切的承載力應(yīng)滿(mǎn)足下式： Nl（+）+（+）hpth0由于Ft= N/max =764.4kN，從角樁內(nèi)邊緣至承臺(tái)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(0.7+)0.98714300.89=2355kNN/max（=764.4kN）故厚度為0.95m的承臺(tái)能夠滿(mǎn)足角樁對(duì)承臺(tái)的沖切要求。8）.承臺(tái)受剪承載力驗(yàn)算承臺(tái)剪切破壞發(fā)生在柱邊與樁邊連線(xiàn)所形成的斜截面處，對(duì)于I-I截面oy=0.534（介于0.25-3之間）剪切系數(shù)為=1.141受剪切承載力高度影響系數(shù)計(jì)算：I-I截面剪力為 V=2N/max=2764.4=1528.8KN tbh0=0.9741.14114302.750.89=3889kNV故滿(mǎn)足抗剪切要求。9）.承臺(tái)受剪承載力計(jì)算承臺(tái)計(jì)算截面彎矩如下。對(duì)于I-I截面，取基樁凈反力最大值N/max=764.4KN進(jìn)行計(jì)算， Mx=Niyi=2764.40.675=1031.94kN.m Asl=3578.6mm2因此，承臺(tái)長(zhǎng)邊方向都選用 鋼筋C16150，鋼筋數(shù)為 n=2750/150+1=20實(shí)際鋼筋A(yù)s=20201.1=4022 mm2，滿(mǎn)足要求 對(duì)于II-II截面，取基樁凈反力平均值N=639KN進(jìn)行計(jì)算此時(shí) ho=950-80=870mm則 My=NiXi=26390.675=862.6kN.m As2=3060.3mm2因此，承臺(tái)短邊方向選用C16170，鋼筋根數(shù)為n=2750/170+1=18，實(shí)際鋼筋A(yù)s=18201.1=3619.8 mm2，滿(mǎn)足要求10）承臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì) 混凝土樁樁頂伸入承臺(tái)長(zhǎng)度為50mm，兩承臺(tái)間設(shè)置連系梁，梁頂面標(biāo)高-0.65m，與承臺(tái)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(zhǎng)配筋，箍筋采用A8200.承臺(tái)底做100mm厚C10混凝土墊層，墊層挑出承臺(tái)邊緣100mm。5.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jí)。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=+ =+ =711.6+125.42 =837.02kN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)=1；對(duì)于擠土灌注樁，基樁施工工藝系數(shù)c=0.8；C30級(jí)混凝土，c=14.3N/mm2，則 ccA=10.814.3103 =2245.1kNNmax（=837.02 kN）故樁身軸向承載力滿(mǎn)足要求。6.樁身水平承載力驗(yàn)算 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158.4KN，每根樁基承受水平荷載為Hik= Hk/n=158.4/4=39.6KN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(mǎn)足0.2%0.65%之間的要求。 對(duì)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：Rha 樁身為圓形截面，故=2,=0.5由于 根據(jù)灌注樁周主要土層的類(lèi)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(jì)算寬度為根據(jù)對(duì)C30級(jí)混凝土，有對(duì)HRB400級(jí)鋼筋，有扣除保護(hù)層后的樁直徑為 = = 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(tái)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(jì)算所得單樁水平承載力特征值最?。?，由前面計(jì)算得，則 =故樁身水平承載力滿(mǎn)足要求。7.估算A.B軸線(xiàn)柱下樁數(shù)1）.樁數(shù)估算設(shè)計(jì)、 軸線(xiàn)下的樁基礎(chǔ)的方法和軸線(xiàn)下相同。單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為1561KN，基樁豎向承載力特征值為780.5KN. 軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=2460kN Mk=236.4kN Vk=169.2kN根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)， n=3.15 取n=4則A軸下設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。 軸柱下荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為Fk=2172kN Mk=249.6kN Vk=144kN根據(jù)軸下荷載初步估算軸柱下根數(shù)， n=2.38 取n=4則B軸下設(shè)計(jì)樁數(shù)為4根。2）.承臺(tái)平面尺寸確定 根據(jù)估算的樁數(shù)和承臺(tái)構(gòu)造要求，設(shè)計(jì)軸線(xiàn)承臺(tái)平面尺寸為2.75m2.75m，樁中心距取1.75m，樁心與承臺(tái)邊緣距離500mm;軸樁數(shù)與軸相同，因此承臺(tái)平面尺寸同B軸。8.設(shè)計(jì)圖紙 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。9.參考文獻(xiàn)（1）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2006），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007。（2）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002。（3）建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008),中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008。（4）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002。（5）趙明華，土力學(xué)與基礎(chǔ)工程（第二版），武漢理工大學(xué)出版社，200314