基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì).doc

課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)名稱：基礎(chǔ)工程（交通土建方向）課程設(shè)計(jì) 題 目： 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 張鵬 專業(yè)班級(jí)： 10土木工程（3）班 學(xué) 號(hào)： 2010714112 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師： 楊虹 劉喜元 日 期： 2013年 6 月 29 日目錄1. 設(shè)計(jì)資料2. 樁基礎(chǔ)類型的選擇33. 確定樁基根數(shù)及平面布置34. 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算內(nèi)容5樁頂作用力驗(yàn)算5地面處縱向水平位移驗(yàn)算8樁身內(nèi)力計(jì)算9驗(yàn)算單樁承載力11驗(yàn)算群樁承載力12樁身配筋設(shè)計(jì)及截面承載力復(fù)核13樁身裂縫寬度及墩頂縱向水平為驗(yàn)算145. 承臺(tái)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算17承臺(tái)配筋承臺(tái)與樁的連接方式選擇17 驗(yàn)算承臺(tái)強(qiáng)度18 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書土木工程專業(yè) 10 年級(jí) 3 班 一、設(shè)計(jì)題目：樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算二、設(shè)計(jì)資料1地質(zhì)與水文資料 河床下0.5米土質(zhì)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(xì)砂夾礫石，地基土比例系數(shù)m=8100KN/m4；重度r=20.0KN/m3；內(nèi)摩擦角=35；內(nèi)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(biāo)高為-2.00 m；高水位3.80 m；低水位2.00 m；最大沖刷線標(biāo)高為-4.00 m；一般沖刷線標(biāo)高為-2.00m。 2橋墩尺寸與材料 橋墩橫向?qū)挒?.10 m；縱向?qū)挒?.00 m；墩頂標(biāo)高為7.028 m；墩身高為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(tái)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(zhì)條件，擬采用正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆換漿法施工。 5該橋梁上部結(jié)構(gòu)為330m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋。三、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容1綜合分析工程地質(zhì)條件、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構(gòu)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(gòu)造；3確定單樁的軸向承載力設(shè)計(jì)值；4根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，初步擬定樁的數(shù)量及平面布置；5根據(jù)樁的平面布置，初步擬定承臺(tái)的尺寸及承臺(tái)底標(biāo)高；6計(jì)算作用于單樁上的豎向及橫向荷載并配筋；7驗(yàn)算承臺(tái)尺寸及強(qiáng)度；8驗(yàn)算群樁的整體承載力；9繪制樁和承臺(tái)的布置圖及施工圖。四、 完成后應(yīng)上交的材料根據(jù)上述條件：（1） 擬定樁長(zhǎng)、樁徑及承臺(tái)的尺寸并進(jìn)行承臺(tái)計(jì)算及驗(yàn)算；（2） 進(jìn)行單樁承載力的計(jì)算及驗(yàn)算；（3） 進(jìn)行基樁內(nèi)力計(jì)算及樁頂位移、墩臺(tái)頂位移驗(yàn)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(jìn)行配筋、驗(yàn)算并進(jìn)行群樁的整體驗(yàn)算；（6） 畫3號(hào)施工圖一張（施工圖中需要算出一個(gè)橋墩的樁基礎(chǔ)鋼筋用量）。五、參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)依據(jù)1 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004)S. 北京：中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布，2004.2 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）S. 北京：中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布，2004.3 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD67-2007)S. 北京：中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布 2007.4 葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理M.北京：人民交通出版社，1997.5 王曉謀，基礎(chǔ)工程M. 北京：人民交通出版社，2012.7.6 葉鎮(zhèn)國(guó)，水力學(xué)與橋涵水文M. 北京：人民交通出版社，2010. 一樁基礎(chǔ)類型的選擇地質(zhì)與水文資料：河床下0.5米土質(zhì)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(xì)砂夾礫石。施工條件為：正循環(huán)旋轉(zhuǎn)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(biāo)高為-28.772m，承臺(tái)以下樁長(zhǎng)L=30m，則有：承臺(tái)底面至最大沖刷線樁體長(zhǎng)度，最大沖刷線至樁底樁體長(zhǎng)度h=24.771m。 初步擬定承臺(tái)尺寸為： 二 確定樁基根數(shù)及平面布置 （一）樁的根數(shù)估計(jì) 一個(gè)基礎(chǔ)所需樁的根數(shù)可根據(jù)承臺(tái)底面上的豎向荷載和單樁承載力容許值按下式估計(jì)： 式中：n樁的根數(shù)； N作用在承臺(tái)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(shí)各樁受力不均而適當(dāng)增加樁根數(shù)的 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可取考慮用兩排樁對(duì)稱布置，取n=6根。 （二）樁間距的確定依照施工方法為鉆孔樁，中心距不應(yīng)小于2.5倍的樁徑，取樁中心距為2.5m。為了避免承臺(tái)邊緣距樁身過(guò)近而發(fā)生破裂，并考慮樁頂位置允許的偏差，邊樁外側(cè)到承臺(tái)邊緣的距離，對(duì)于樁徑小于或等于1m的樁不應(yīng)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(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算內(nèi)容 （一）樁頂作用力驗(yàn)算1.樁的計(jì)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(jì)算長(zhǎng)度則為：，故按彈性樁計(jì)算。3. 樁頂剛度系數(shù)、值計(jì)算 作用于承臺(tái)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：。由式： 可得：4. 計(jì)算承臺(tái)底面原點(diǎn)處位移 5.計(jì)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(jì)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(yàn)算1.最大沖刷線處縱向位移計(jì)算樁在最大沖刷線處縱向水平位移、轉(zhuǎn)角由查附表的（3） 樁身內(nèi)力計(jì)算 1.大彎矩及最大彎矩位置的計(jì)算 由得： 由 及查附表13得： 無(wú)量綱系數(shù)及由附表3、7查得，值計(jì)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(jì)算無(wú)量綱系數(shù)及由附表1、5查得，值計(jì)算列表如下： 表2 圖4：土抗力分布圖 （四）驗(yàn)算單樁承載力灌注樁每延米總重：樁底的最大豎向力：?jiǎn)螛度菰S承載力：?jiǎn)螛稑兜鬃畲筘Q向力小于單樁容許承載力，滿足要求。 （五）驗(yàn)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(yīng)滿足：，滿足要求，滿足要求 （六）樁身配筋設(shè)計(jì)及截面承載力復(fù)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(shè)計(jì)最大彎矩為，設(shè)計(jì)最大豎向力 樁內(nèi)豎向鋼筋按配筋率0.4%計(jì)算：鋼筋面積：現(xiàn)選用12根的HRB335級(jí)鋼筋，,實(shí)際配筋率混凝土保護(hù)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(shè)置一道加勁箍筋，直徑為8mm采用C25號(hào)混凝土， 又因?yàn)?，故樁的?jì)算長(zhǎng)度為：長(zhǎng)細(xì)比，故考慮縱向彎曲對(duì)偏心距的影響。取g=0.0.86 , 取0.50116 取0.85 其中：，則 以下采用是算法列表3計(jì)算。 由表3可見，當(dāng)時(shí)，與實(shí)際的 表3截面承載力復(fù)核：滿足要求。 （七）樁身裂縫寬度及墩頂縱向水平為驗(yàn)算1.樁身裂縫寬度驗(yàn)算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D622004）第6.4.5條，圓形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的截面受拉區(qū)最外緣鋼筋應(yīng)力時(shí)，可不必驗(yàn)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(yàn)算 樁頂處的縱向位移計(jì)算計(jì)算樁頂處的縱向水平位移、轉(zhuǎn)角樁頂縱向水平位移：樁頂處轉(zhuǎn)角： 承臺(tái)頂面位移計(jì)算計(jì)算承臺(tái)頂面縱向水平位移 關(guān)于承臺(tái)有：、承臺(tái)頂面縱向水平位移：承臺(tái)頂面轉(zhuǎn)角： 墩頂位移計(jì)算作用于墩頂?shù)牡暮奢d：水平力：彎矩：關(guān)于墩有：計(jì)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(tái)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算（一）承臺(tái)配筋承臺(tái)與樁的連接方式選擇為樁頂主筋伸入承臺(tái)，如下圖所示：圖5樁與承臺(tái)的鏈接（單位：cm） 根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）第5.2.5條中規(guī)定：當(dāng)樁頂主筋伸入承臺(tái)時(shí)，承臺(tái)在樁身混凝土頂端平面內(nèi)須設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，在沒(méi)米內(nèi)（按每一方向）設(shè)置鋼筋網(wǎng)12001500,鋼筋直徑采用1216，鋼筋網(wǎng)應(yīng)通過(guò)樁頂且不應(yīng)截?cái)?。承臺(tái)的頂面和側(cè)面應(yīng)設(shè)置表面鋼筋網(wǎng)，每個(gè)面在兩個(gè)方向的截面積均不宜小于400，鋼筋間距不應(yīng)大于400mm。承臺(tái)鋼筋網(wǎng)采用直徑為14mm的HRB335級(jí)鋼筋，鋼筋間距取為100mm，混凝土保護(hù)層厚度取為100mm在的承臺(tái)底通過(guò)樁頂面處，設(shè)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(jì)算得沿4.5m方向鋼筋根數(shù)為39根。以上述計(jì)算方法算得在的側(cè)面設(shè)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(cè)面設(shè)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(yàn)算承臺(tái)強(qiáng)度 1.樁頂處的局部受壓驗(yàn)算 樁頂處作用于承臺(tái)混凝土的壓力，如不考慮樁身與承臺(tái)混凝土間的粘結(jié)力，局部承壓時(shí)按下式計(jì)算：，比較得：滿足要求。2.承臺(tái)斜截面抗剪承載力驗(yàn)算承臺(tái)應(yīng)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(chǎn)生剪切破壞。承臺(tái)的斜截面抗剪承載力計(jì)算應(yīng)復(fù)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(tái)破壞棱錐體范圍內(nèi)，所以不必驗(yàn)算沖切承載力和抗彎承載力。19