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1、課程設計說明書設計名稱：基礎工程（交通土建方向）課程設計 題 目： 樁基礎設計 學生姓名： 張鵬 專業(yè)班級： 10土木工程（3）班 學 號： 2010714112 成 績： 指導教師： 楊虹 劉喜元 日 期： 2013年 6 月 29 日目錄1. 設計資料2. 樁基礎類型的選擇33. 確定樁基根數(shù)及平面布置34. 樁基礎設計計算與驗算內容5樁頂作用力驗算5地面處縱向水平位移驗算8樁身內力計算9驗算單樁承載力11驗算群樁承載力12樁身配筋設計及截面承載力復核13樁身裂縫寬度及墩頂縱向水平為驗算145. 承臺設計與驗算17承臺配筋承臺與樁的連接方式選擇17 驗算承臺強度18 課程設計任務書土木工程
2、專業(yè) 10 年級 3 班 一、設計題目：樁基礎設計計算二、設計資料1地質與水文資料 河床下0.5米土質為砂加卵石，粒徑20-30mm，約占30%，其余45米以下地基土均為松散細砂夾礫石，地基土比例系數(shù)m=8100KN/m4；重度r=20.0KN/m3；內摩擦角=35；內聚力c=0；地基土的極限摩阻力=55 KPa；地基承載力基本容許值fa0=320 KPa。 河床底面標高為-2.00 m；高水位3.80 m；低水位2.00 m；最大沖刷線標高為-4.00 m；一般沖刷線標高為-2.00m。 2橋墩尺寸與材料 橋墩橫向寬為7.10 m；縱向寬為2.00 m；墩頂標高為7.028 m；墩身高為3.
3、80 m；樁身混凝土用C25，其受壓彈性模量Eh=2.9*107KPa，受彎彈性模量E=1.93*107KPa。 3荷載情況 作用在承臺頂面中心的承載能力極限狀態(tài)荷載如下表：荷載方向豎向力N（KN）水平力H（KN）彎矩M（KNm）縱向橫向76806100460.5228.82269770 4施工條件 根據(jù)地質條件，擬采用正循環(huán)旋轉鉆換漿法施工。 5該橋梁上部結構為330m預應力混凝土簡支T形梁橋。三、設計計算內容1綜合分析工程地質條件、荷載情況、使用要求、上部結構條件等因素確定樁基持力層；2選擇樁材，確定樁的類型、尺寸和構造；3確定單樁的軸向承載力設計值；4根據(jù)上部結構荷載情況，初步擬定樁的數(shù)
4、量及平面布置；5根據(jù)樁的平面布置，初步擬定承臺的尺寸及承臺底標高；6計算作用于單樁上的豎向及橫向荷載并配筋；7驗算承臺尺寸及強度；8驗算群樁的整體承載力；9繪制樁和承臺的布置圖及施工圖。四、 完成后應上交的材料根據(jù)上述條件：（1） 擬定樁長、樁徑及承臺的尺寸并進行承臺計算及驗算；（2） 進行單樁承載力的計算及驗算；（3） 進行基樁內力計算及樁頂位移、墩臺頂位移驗算；（4） 畫出樁身入土部分的彎矩、橫向土抗力分布圖；（5） 按樁身截面最大彎矩進行配筋、驗算并進行群樁的整體驗算；（6） 畫3號施工圖一張（施工圖中需要算出一個橋墩的樁基礎鋼筋用量）。五、參考文獻、設計依據(jù)1 公路橋涵設計通用規(guī)范(J
5、TGD60-2004)S. 北京：中華人民共和國交通部發(fā)布，2004.2 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTGD62-2004）S. 北京：中華人民共和國交通部發(fā)布，2004.3 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTGD67-2007)S. 北京：中華人民共和國交通部發(fā)布 2007.4 葉見曙.結構設計原理M.北京：人民交通出版社，1997.5 王曉謀，基礎工程M. 北京：人民交通出版社，2012.7.6 葉鎮(zhèn)國，水力學與橋涵水文M. 北京：人民交通出版社，2010. 一樁基礎類型的選擇地質與水文資料：河床下0.5米土質為砂加卵石，粒徑20-30mm，約占30%，其余45米以下地基土均
6、為松散細砂夾礫石。施工條件為：正循環(huán)旋轉鉆換漿法施工。根據(jù)以上條件選擇樁的類型為摩擦型樁，擬定樁徑為d=1m，擬定樁底標高為-28.772m，承臺以下樁長L=30m，則有：承臺底面至最大沖刷線樁體長度，最大沖刷線至樁底樁體長度h=24.771m。 初步擬定承臺尺寸為： 二 確定樁基根數(shù)及平面布置 （一）樁的根數(shù)估計 一個基礎所需樁的根數(shù)可根據(jù)承臺底面上的豎向荷載和單樁承載力容許值按下式估計： 式中：n樁的根數(shù)； N作用在承臺底面上的豎向荷載； 單樁承載力的容許值（kN） 考慮偏心荷載時各樁受力不均而適當增加樁根數(shù)的 經(jīng)驗系數(shù)，可取考慮用兩排樁對稱布置，取n=6根。 （二）樁間距的確定依照施工方
7、法為鉆孔樁，中心距不應小于2.5倍的樁徑，取樁中心距為2.5m。為了避免承臺邊緣距樁身過近而發(fā)生破裂，并考慮樁頂位置允許的偏差，邊樁外側到承臺邊緣的距離，對于樁徑小于或等于1m的樁不應小于0.5倍的樁徑且不小于0.25m。 圖1： 樁身布置圖（尺寸單位：cm) （三）樁的平面布置 圖:2 平面布置圖(單位:厘米) 三樁基礎設計計算與驗算內容 （一）樁頂作用力驗算1.樁的計算寬度已知：。2.樁的變形系數(shù); ; ; 樁在最大沖刷線以下深度：，其計算長度則為：，故按彈性樁計算。3. 樁頂剛度系數(shù)、值計算 作用于承臺地面的荷載：豎向力：水平力：彎 矩：取小值已知取用 查附表17、附表18、附表19得：
8、。由式： 可得：4. 計算承臺底面原點處位移 5.計算作用在每根樁頂上的作用力、豎向力：水平力： 彎矩： 校核： 6.計算最大沖刷線處樁身彎矩、豎向力、水平力 （二）地面處縱向水平位移驗算1.最大沖刷線處縱向位移計算樁在最大沖刷線處縱向水平位移、轉角由查附表的（3） 樁身內力計算 1.大彎矩及最大彎矩位置的計算 由得： 由 及查附表13得： 無量綱系數(shù)及由附表3、7查得，值計算列表如下： 表1 圖3：彎矩分布圖2.在最大沖刷線以下各截面的橫向土抗力計算無量綱系數(shù)及由附表1、5查得，值計算列表如下： 表2 圖4：土抗力分布圖 （四）驗算單樁承載力灌注樁每延米總重：樁底的最大豎向力：單樁容許承載力
9、：單樁樁底最大豎向力小于單樁容許承載力，滿足要求。 （五）驗算群樁承載力分析題目中受力情況為偏心受壓，此種情況，應滿足：，滿足要求，滿足要求 （六）樁身配筋設計及截面承載力復核 最大彎矩截面發(fā)生在最大沖刷線以下Z=2.74處，此處設計最大彎矩為，設計最大豎向力 樁內豎向鋼筋按配筋率0.4%計算：鋼筋面積：現(xiàn)選用12根的HRB335級鋼筋，,實際配筋率混凝土保護層厚度取為70mm,則箍筋采用直徑為8mm的螺旋箍筋，間距取為250mm,沿豎直方向，每隔2m設置一道加勁箍筋，直徑為8mm采用C25號混凝土， 又因為，故樁的計算長度為：長細比，故考慮縱向彎曲對偏心距的影響。取g=0.0.86 , 取0
10、.50116 取0.85 其中：，則 以下采用是算法列表3計算。 由表3可見，當時，與實際的 表3截面承載力復核：滿足要求。 （七）樁身裂縫寬度及墩頂縱向水平為驗算1.樁身裂縫寬度驗算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）第6.4.5條，圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構件，當按作用短期效應組合計算的截面受拉區(qū)最外緣鋼筋應力時，可不必驗算裂縫寬度。最大裂縫寬度：滿足要求。2. 墩頂縱向水平位移驗算 樁頂處的縱向位移計算計算樁頂處的縱向水平位移、轉角樁頂縱向水平位移：樁頂處轉角： 承臺頂面位移計算計算承臺頂面縱向水平位移 關于承臺有：、承臺頂面縱向水平位移：承臺頂面轉角
11、： 墩頂位移計算作用于墩頂?shù)牡暮奢d：水平力：彎矩：關于墩有：計算墩頂縱向水平位移 水平位移容許值：墩頂最大縱向水平位移小于容許值，滿足要求。 四.承臺設計與驗算（一）承臺配筋承臺與樁的連接方式選擇為樁頂主筋伸入承臺，如下圖所示：圖5樁與承臺的鏈接（單位：cm） 根據(jù)公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTG D632007）第5.2.5條中規(guī)定：當樁頂主筋伸入承臺時，承臺在樁身混凝土頂端平面內須設一層鋼筋網(wǎng)，在沒米內（按每一方向）設置鋼筋網(wǎng)12001500,鋼筋直徑采用1216，鋼筋網(wǎng)應通過樁頂且不應截斷。承臺的頂面和側面應設置表面鋼筋網(wǎng)，每個面在兩個方向的截面積均不宜小于400，鋼筋間距不應大于40
12、0mm。承臺鋼筋網(wǎng)采用直徑為14mm的HRB335級鋼筋，鋼筋間距取為100mm，混凝土保護層厚度取為100mm在的承臺底通過樁頂面處，設置鋼筋網(wǎng)，沿8m方向鋼筋用量為 ，鋼筋根數(shù)根，取用73根，鋼筋間凈距，取用D=100mm,鋼筋根數(shù)，根，以同樣的方法計算得沿4.5m方向鋼筋根數(shù)為39根。以上述計算方法算得在的側面設置鋼筋網(wǎng)，沿2m方向鋼筋根數(shù)為18根，沿4.5m方向鋼筋根數(shù)為39根，在的側面設置鋼筋網(wǎng)，沿2m方向鋼筋根數(shù)為18根，沿8m方向鋼筋根數(shù)為70根（2） 驗算承臺強度 1.樁頂處的局部受壓驗算 樁頂處作用于承臺混凝土的壓力，如不考慮樁身與承臺混凝土間的粘結力，局部承壓時按下式計算：，比較得：滿足要求。2.承臺斜截面抗剪承載力驗算承臺應有足夠的厚度，防止沿墩身地面邊緣的剪切破壞斜截面處產生剪切破壞。承臺的斜截面抗剪承載力計算應復核下是規(guī)定：比較得：滿足要求。3.由于樁的布置全部在承臺破壞棱錐體范圍內，所以不必驗算沖切承載力和抗彎承載力。19
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