基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)名 稱：樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 姓 名：文嘉毅 班 級(jí)：051124 學(xué) 號(hào)：20121002798 指導(dǎo)老師：黃生根樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題高層框架結(jié)構(gòu)(二級(jí)建筑）的某柱截面尺寸為1250×850mm ，該柱傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載為:F=9200kN ,M=410kNm ,H=300kN ，采用68根800的水下鉆孔灌注樁組成柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ),設(shè)地面標(biāo)高為±0。00m，承臺(tái)底標(biāo)高控制在-2.00m ，地面以下各土層分布及設(shè)計(jì)參數(shù)見附表，試設(shè)計(jì)該柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：1.確定樁端持力層，計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk；2。確定樁中心間距及承臺(tái)平面尺寸；3.計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值Ra及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值N，驗(yàn)算基樁豎向承載力；計(jì)算基樁水平承載力RHa并驗(yàn)算；4。確定單樁配筋量； 5。承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算；6。繪制樁基結(jié)構(gòu)圖。項(xiàng)目濕重度gkN/m3孔隙比e液性指數(shù)IL壓縮模量EsMPa承載力特征值faKkPa層厚m鉆孔灌注樁樁基參數(shù)極限側(cè)阻 力標(biāo)準(zhǔn)值qsikkPa極限端阻 力標(biāo)準(zhǔn)值qPKkPa地基土水平抗力系數(shù)的比例系 數(shù)m(MN/m4）層粉土19。00。9026.0804.3236層粉細(xì)砂19.60。9006.51053.8209層細(xì)砂19.80.8607。81252。82813層粉土19.60.81010.51402。34015層1粉細(xì)砂19。70.857.01154.42812層粉細(xì)砂19。70.77016.01703。04885028層粉質(zhì)粘土19。80。6830.258.51602。56625層粉土19。80.75013.71702.95825層粉質(zhì)粘土19。90。7160。466.11455.76014層1粉砂20。00。77014.01900。85282037層粉質(zhì)粘土19。90。7160。466.11454.56071014層粉土20.40。70013.01953.56236層粉質(zhì)粘土19。90.7060。278。21704.86828層細(xì)砂20.20。69022。022017.770150045設(shè)計(jì)內(nèi)容一確定樁端持力層，計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值1.確定樁端持力層及樁長(zhǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，樁的直徑d =800mm.根據(jù)土層分布資料，選擇層厚為4。5m的層粉質(zhì)粘土為樁端持力層。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，樁端全斷面進(jìn)入持力層的深度，對(duì)粘性土、粉土不宜小于2d。因此初步確定樁端進(jìn)入持力層的深度為2m。則樁長(zhǎng)為：=4.3+3.8+2。8+2.3+4。4+3。0+2。5+2。9+5.7+0。8+2-2=32.5m2.計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值因?yàn)橹睆?00mm的樁屬于大直徑樁，所以可根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值： （11）其中樁的周長(zhǎng)=2.513m；樁端面積=0.503;、為別為大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)，=1，=1。根據(jù)所給土層及參數(shù)，計(jì)算：=2.513×1×23×（4.32）+20×3.8+28×2。8+40×2。3+28×4。4+48×3.0+66×2.5+ 58×2。9+60×5。7+52×0.8+60×2+1×710×0。503=3883.6kN確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值后，再按下式計(jì)算單樁豎向承載力特征值： （12）其中為安全系數(shù)，取=2。則=3883.6/2=1941。8kN.二 確定樁中心間距及承臺(tái)平面尺寸樁數(shù)=F/=9200/1941。8=4.7,所以暫取樁數(shù)為6根。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，非擠土灌注樁的最小中心距為3d，邊樁中心至承臺(tái)邊緣的距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長(zhǎng)，且樁的外邊緣至承臺(tái)邊緣的距離不應(yīng)小于150mm。取樁中心距為2.5m,邊樁中心距承臺(tái)邊緣的距離取為0.8m。則承臺(tái)長(zhǎng)度=2×（2。5+0。8）=6。6m，承臺(tái)寬度=2×0。8+2.5=4。1m.承臺(tái)平面示意圖如下：三 計(jì)算復(fù)合基樁豎向承載力特征值及各樁頂荷載設(shè)計(jì)值，驗(yàn)算基樁豎向承載力;計(jì)算基樁水平承載力并驗(yàn)算1。確定復(fù)合基樁豎向承載力特征值根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法，對(duì)于此類情況，應(yīng)按下式確定其復(fù)合基樁的豎向承載力特征值： （3-1)其中為承臺(tái)效應(yīng)系數(shù)，可根據(jù)/、/等參數(shù)查表得到。當(dāng)計(jì)算樁為非正方形排列時(shí)，,A為承臺(tái)計(jì)算域面積，為樁數(shù)。=2。124,=2。655，=0。126，通過查表，可取為0.06. 為承臺(tái)下1/2承臺(tái)寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值的厚度加權(quán)平均值，由資料可得，為80kPa。 為計(jì)算基樁所對(duì)應(yīng)的承臺(tái)底凈面積,，為樁身截面面積。則=(6。6×4.1-6×0.503)/6=4.007.則復(fù)合基樁的豎向承載力特征值=1941.8+0。06×80×4。007=1961。1kN2。確定各樁頂荷載設(shè)計(jì)值，驗(yàn)算基樁豎向承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范中介紹的方法,各樁頂荷載設(shè)計(jì)值可由下式計(jì)算： （3-2） 式中為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下作用，作用于承臺(tái)頂面的豎向力；為樁基承臺(tái)和承臺(tái)上土自重標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)穩(wěn)定的地下水位以下部分應(yīng)扣除水的浮力，此處承臺(tái)上土的重度取為10kN/m³；、分別為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，作用于承臺(tái)底面，繞通過樁群形心的、主軸的力矩；、分別為第、基樁或復(fù)合基樁至、軸的距離。暫取承臺(tái)高度為1.8m，M與長(zhǎng)邊方向（軸方向)一致.樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16號(hào)樁。各樁頂荷載設(shè)計(jì)值如下:（9200+2×6。6×4.1×10)/6+（410+300×1。8） ×2。5/（4×2。5×2.5） =1718。5kN（9200+2×6。6×4。1×10)/6=1623.5kN（9200+2×6.6×4。1×10）/6-(410+300×1.8) ×2.5/(4×2.5×2.5) =1528.5kN由計(jì)算結(jié)果可得:=1528.5kN0,基樁不受上拔力。=1718.5kN1.2,基樁豎向承載力滿足要求。 3。計(jì)算基樁水平承載力并驗(yàn)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí)，可按下式估算樁身配筋率小于0。65的灌注單樁水平承載力特征值: （3-3) 為樁的水平變形系數(shù)，其中為地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)；為樁身的計(jì)算寬度，對(duì)于圓形樁,當(dāng)直徑1m時(shí)，；為樁身抗彎剛度，對(duì)于鋼筋混凝土樁，為混凝土彈性模量,為樁身換算截面慣性矩:圓形截面；為樁身換算截面受拉邊緣的截面模量，此處；為扣除保護(hù)層的樁直徑;為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；為樁身配筋率; 為樁截面模型塑性系數(shù)，圓形截面=2；為樁身混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;為樁身最大彎矩系數(shù);為樁頂豎向力影響系數(shù)，豎向壓力取0。5；為樁身換算截面積，圓形截面；為在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下樁頂?shù)呢Q向力。 （4。3-2）×6+3。8×9+2。8×13+2.3×15+4。4×12+3×28+2。5×25+2.9×25+5。7×14 +0。8×37+2×14/32。5=16.25MN/ 0。9×（1。5×0。8+0.5)=1。53m若樁身采用C30的混凝土,其彈性模量為,混凝土保護(hù)層的厚度取為60mm，采用HRB335規(guī)格的鋼筋,其彈性模量為。=800-2×60=680mm=6.67當(dāng)樁徑為3002000mm時(shí)，樁身正截面的配筋率可取0.65-0.2，暫取樁身配筋率為0。58。0。0530.5×0.053×0。68=0.018020.558C30混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1。43MPa。樁身最大彎矩系數(shù)可根據(jù)的值查表獲得，為0。926。0.519所以基樁水平承載力為：= =51.69kN群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值應(yīng)考慮由承臺(tái)、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng),可按下列公式確定: （3-4) （3-5） （3-6） (37） （38)式中為群樁效應(yīng)綜合系數(shù);為樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)；為樁頂約束效應(yīng)系數(shù)；為承臺(tái)側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù)(承臺(tái)外圍回填土為松散狀態(tài)時(shí)取=0）；為承臺(tái)底摩阻效應(yīng)系數(shù);為沿水平荷載方向的距徑比；、分別為沿水平荷載方向與垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)；為承臺(tái)底與地基土間的摩擦系數(shù)；為承臺(tái)底地基土分擔(dān)的豎向總荷載標(biāo)準(zhǔn)值。沿水平荷載方向的距徑比=2.5/0。8=3。125。沿水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)=3，垂直水平荷載方向每排樁中的樁數(shù)=2。樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)0。678。通過查表可得，=2。05。承臺(tái)側(cè)向土水平抗力效應(yīng)系數(shù)=0。115。4kN通過查表，可取承臺(tái)底與地基土間的摩擦系數(shù)為0。3.0。1121。502由此可得，群樁基礎(chǔ)的基樁水平承載力特征值為77.6kN基樁水平力設(shè)計(jì)值50kN77。6kN,所以基樁水平承載力滿足要求。四 確定單樁配筋量由配筋率=0。58%可得，單樁中縱向鋼筋的截面面積為：2915根據(jù)灌注樁的配筋要求,選用8根22的HRB335鋼筋,其截面面積為3041，滿足要求.樁頂縱向主筋應(yīng)錨入承臺(tái)內(nèi),錨入長(zhǎng)度取為800mm。 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，柱及其他受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)做成封閉式;其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15（為縱筋最小直徑)，且不應(yīng)大于400mm，也不大于構(gòu)件橫截面的短邊尺寸。箍筋直徑不應(yīng)小于/4（為縱筋最大直徑），且不應(yīng)小于6mm。根據(jù)箍筋的配置要求,箍筋選用8的HPB235級(jí)鋼筋,采用間距為200mm的螺旋式箍筋.五 承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算1. 承臺(tái)構(gòu)造 根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范要求，樁嵌入承臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度對(duì)中等直徑樁不宜小于50mm，對(duì)大直徑樁不宜小于100mm。承臺(tái)底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，當(dāng)有混凝土墊層時(shí),不應(yīng)小于50mm，無墊層時(shí)，不應(yīng)小于70mm，并不小于樁頭嵌入承臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度。 取承臺(tái)高度為1.8m，樁頭嵌入承臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度為100mm,承臺(tái)底面鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度取為120mm。2.抗剪切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)斜截面受剪承載力應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算： （51） （5-2） （53）式中為不計(jì)承臺(tái)及其上土自重，在荷載效應(yīng)基本組合下，斜截面的最大剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值；為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;為承臺(tái)計(jì)算截面處的計(jì)算寬度；為承臺(tái)計(jì)算截面處的有效高度;為承臺(tái)剪切系數(shù)；為計(jì)算截面的剪跨比,，此處，、為柱邊（墻邊）或承臺(tái)臺(tái)階處至、方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離；為受剪切承載力截面高度影響系數(shù)。計(jì)算示意圖如下：有效高度=1800120=1680mm。0.831根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于圓柱及圓樁，計(jì)算時(shí)應(yīng)將其截面換算成方柱及方樁，換算樁截面邊長(zhǎng)0.64m。柱邊至、方向計(jì)算一排樁的樁邊的水平距離：1555mm，505mm計(jì)算截面的剪跨比:0.926,0。301承臺(tái)剪切系數(shù):0。909，1。345 樁按從左到右、從上到下的順序分別記為16號(hào)樁。（1）對(duì)于截面： =6.6m =4870。5kN 17722kN4870。5kN,所以滿足要求。（2） 對(duì)于截面: 4.1m 3437.0kN 7440kN3437。0kN，所以滿足要求.3.抗沖切計(jì)算按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，沖切破壞椎體應(yīng)采用自柱（墻）邊或承臺(tái)變階處至相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的椎體，椎體斜面與承臺(tái)底面之夾角不應(yīng)小于45°。椎體斜面與承臺(tái)底面之夾角47.2°，所以夾角滿足要求。（1） 承臺(tái)受柱沖切的承載力計(jì)算對(duì)于柱下矩形獨(dú)立承臺(tái)受柱沖切的承載力可按下列公式計(jì)算: (5-4） （5-5) （56)式中為不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下作用于沖切破壞椎體上的沖切力設(shè)計(jì)值；為承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為承臺(tái)受沖切承載力截面高度影響系數(shù),當(dāng)800mm時(shí)，取1。0，2000mm時(shí)，取0。9，其間按線性內(nèi)插法取值；、分別為、方向的柱截面的邊長(zhǎng)；為柱（墻）沖切系數(shù)；為沖垮比,，為柱邊或承臺(tái)變階處到樁邊水平距離，當(dāng)0.25時(shí)，取=0.25，當(dāng)1.0時(shí)，取=1。0;為不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合下柱（墻)底的豎向載荷設(shè)計(jì)值；為不計(jì)承臺(tái)及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合基樁的反力設(shè)計(jì)值之和。 0.746，1。677根據(jù)線性插值法計(jì)算得到，=0。917。因?yàn)闆_切破壞椎體內(nèi)無基樁,所以=0.沖切力設(shè)計(jì)值為：9200kN承臺(tái)受柱沖切的承載力為： 25179kN因此，承臺(tái)受柱沖切的承載力滿足要求。（2） 承臺(tái)受基樁沖切的承載力計(jì)算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，四樁以上（含四樁）承臺(tái)受角樁沖切的承載力可按下列公式計(jì)算： （57） （58） (5-9) 式中為不計(jì)承臺(tái)及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁（含復(fù)合基樁）反力設(shè)計(jì)值；、為角樁沖切系數(shù)；、為從承臺(tái)底角樁頂內(nèi)邊緣引45°沖切線與承臺(tái)頂面相交點(diǎn)至角樁內(nèi)邊緣的水平距離,當(dāng)柱（墻)邊或承臺(tái)變階處位于該45°線以內(nèi)時(shí),則取由柱（墻）邊或承臺(tái)變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切椎體的椎線；、為角樁內(nèi)邊緣到承臺(tái)外邊緣距離；為承臺(tái)外邊緣的有效高度；、為角樁沖垮比，,，其值均應(yīng)滿足0。251.0的要求。1555mm，505mm0。926，0.301則角樁沖切系數(shù)0。497 =1.1181120mm不計(jì)承臺(tái)及其上土重,在荷載效應(yīng)基本組合作用下角樁反力設(shè)計(jì)值最大值為：1628。3kN承臺(tái)受基樁沖切的承載力為：6176kN因此，承臺(tái)受基樁沖切的承載力滿足要求。4。抗彎計(jì)算樁基承臺(tái)應(yīng)進(jìn)行正截面受彎承載力計(jì)算。按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范規(guī)定，多樁矩形承臺(tái)彎矩計(jì)算截面取在柱邊和承臺(tái)變階處，可按下列公式計(jì)算： (5-10) （511）式中、分別為繞軸和繞軸方向計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；、為垂直軸和軸方向自樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截面的距離；為不計(jì)承臺(tái)及其上土重，在荷載效應(yīng)基本組合下的第基樁或復(fù)合基樁豎向反力設(shè)計(jì)值。根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范的要求，承臺(tái)縱向受力鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm，間距不應(yīng)大于200mm.柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)的最小配筋率不應(yīng)小于0。15%.（1） 對(duì)于軸方向：6444。4kN·m若選用HRB335級(jí)的鋼筋，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=300N/。沿軸方向布置鋼筋的面積為：14207按照規(guī)定,可選用30根25的鋼筋，間距130mm，其截面面積為14715。采用上下兩層布置鋼筋，配筋率0.420.15，符合要求。（2） 對(duì)于軸方向： 4018.2kN·m沿軸方向布置鋼筋的面積為：8858可選用36根18的鋼筋,間距170mm,其截面面積為9162.采用上下兩層布置鋼筋，配筋率0.17%0.15%，符合要求。六 樁基結(jié)構(gòu)圖