基礎(chǔ)工程課程設(shè)計

3.1 樁型選擇和持力層確定表1-1各地層的厚度和主要力學(xué)參數(shù)序號土名厚度承載力特征值fk(kPa)預(yù)制樁qsik(kPa)人工挎孔樁qsik(kPa)預(yù)制樁qpk(kPa)人工挎孔樁qpk(kPa)重度()壓縮模量1填土4.6702020192粉質(zhì)粘土0.5150565640080020853粉質(zhì)粘土2.82236767900180020934細(xì)砂1.0270585818003200271395粘土0.92856767900180020936細(xì)砂4.0220585811001200201397圓粒8.63201101102400350027180選擇7號圓礫為持力層，為消除負(fù)摩阻力影響承臺制于3號粉質(zhì)粘土上，樁徑為500樁，預(yù)制樁進(jìn)入持力層深度為5d=2.5m，樁長11.2m。3.2 驗算單樁承載力確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kN） 樁的橫斷面周長（m）樁的橫斷面底面積（）樁周各層土的厚度（m）樁周第i層土的單位極限摩 阻力標(biāo)準(zhǔn)值（） 樁底土的單位極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（）3.3 確定樁數(shù)及樁布置確定單樁豎向極限承載力設(shè)計值R,并確定樁數(shù)N及其布置。假設(shè)先不考慮群樁效應(yīng),估算單樁豎向承載力設(shè)計值R為：R單樁豎向極限承載力設(shè)計值，kN單樁總極限側(cè)阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kN單樁總極限端阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kN樁側(cè)阻力分項抗力系數(shù)樁端阻力分項抗力系數(shù)查表得：=1.65由上部荷載設(shè)計值： 由此可知：設(shè)計7A：按軸力P和R估算樁數(shù)n1為：由于n13，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和承臺的效應(yīng)確定R。姑且先取樁數(shù)n=4根，樁的布置按矩形排列，樁距，取邊樁中心至承臺邊緣距離為1d=0.5m，布置如圖1-1，則承臺底面尺寸為：2.5m2.5m。下面按樁數(shù)n1=4，求單樁豎向承載力設(shè)計值R：其中：側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)端阻群樁效應(yīng)系數(shù)承臺土阻力阻群樁效應(yīng)系數(shù)承臺內(nèi)區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)承臺外區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)承臺土阻力分項抗力系數(shù)樁基中相應(yīng)于每一根樁的承臺底地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值（kN），承臺底1/2承臺寬度的深度范圍內(nèi)（），地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值，可按地基規(guī)范中相應(yīng)的地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值乘以2取值，（）；承臺底地基土凈面積（）。承臺內(nèi)區(qū)的凈面積承臺外區(qū)的凈面積承載力特征值，查表得： 下面驗算取是否合適承臺重：故取4根樁可以，確定承臺底面尺寸及樁的排列如圖1-1 圖1-1 7A樁的布置及承臺尺寸設(shè)計7B：按軸力P和R估算樁數(shù)n2為：由于n13，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和承臺的效應(yīng)確定R。姑且先取樁數(shù)n=6根，樁的布置按矩形排列，樁距，取邊樁中心至承臺邊緣距離為1d=0.5m，布置如圖1-2，則承臺底面尺寸為：2.5m4.0m。下面按樁數(shù)n1=6，求單樁豎向承載力設(shè)計值R：其中：查表得： 下面驗算取是否合適承臺重：故取6根樁可以，確定承臺底面尺寸及樁的排列如圖1-2圖1-2 7B樁的布置及承臺尺寸設(shè)計7C：按軸力P和R估算樁數(shù)n3為：由于n33，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和承臺的效應(yīng)確定R。姑且先取樁數(shù)n=4根，樁的布置按矩形排列，樁距，取邊樁中心至承臺邊緣距離為1d=0.5m，布置如圖1-1，則承臺底面尺寸為：2.5m2.5m。下面按樁數(shù)n1=4，求單樁豎向承載力設(shè)計值R：其中：查表得： 下面驗算取是否合適承臺重：故取4根樁可以，確定承臺底面尺寸及樁的排列如圖1-3圖1-3 7C樁的布置及承臺尺寸3.4 樁基中各單樁受力驗算對于7A:單樁所受的平均豎向作用力為：樁基中單樁最大受力為：作用于承臺底面的外力對通過群樁形心的y軸的力矩設(shè)計值第樁至y軸的距離，m樁基中單樁最小力為：以上二項都滿足要求由于水平力。則與豎向的合力與鉛錘線夾角 ，故可以不驗算單樁豎向承載力。對于7B:單樁所受的平均豎向作用力為：樁基中單樁最大受力為：作用于承臺底面的外力對通過群樁形心的y軸的力矩設(shè)計值第樁至y軸的距離，m樁基中單樁最小力為：以上二項都滿足要求由于水平力。則與豎向的合力與鉛錘線夾角 =0.0875，故可以不驗算單樁豎向承載力。對于7C:單樁所受的平均豎向作用力為：樁基中單樁最大受力為：作用于承臺底面的外力對通過群樁形心的y軸的力矩設(shè)計值第樁至y軸的距離，m樁基中單樁最小力為：以上二項都滿足要求由于水平力。則與豎向的合力與鉛錘線夾角 ，故可以不驗算單樁豎向承載力。3.5 承臺的抗沖切驗算對于7A：取承臺1.7m，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度100mm，構(gòu)造見圖14，選用混凝土為其。取柱的截面尺寸為：420mm600mm（1）柱對承臺的沖切驗算根據(jù)公式： ；式中：建筑樁基重要性系數(shù)，取=1.1；作用于沖切破壞上的沖切力設(shè)計值（），即等于作用于樁的豎向荷載設(shè)計值F減去沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁底的凈反力設(shè)計值之和；承臺混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（）；沖切破壞錐體有效高度中線處的周長（）；承臺沖切破壞錐體的有效高度（）；沖切系數(shù)；沖跨比，為沖跨，即柱邊或承臺變階處到樁邊的水平距離，按圓樁的有效寬度進(jìn)行計算。當(dāng)時，取=0.20；當(dāng)時，取=。F作用于柱（墻）底的豎向荷載設(shè)計值；沖剪破壞椎體范圍內(nèi)各基樁的凈反力(不計承臺和承臺上自重)設(shè)計值之和。對于圓樁：計算時應(yīng)將截面換算成方樁，取換算柱或者柱截面邊寬=0.8d。可求得沖垮比與沖剪系數(shù)柱的截面尺寸為：600mm420mm 滿足要求7A是四樁承臺需進(jìn)行角樁沖切驗算對于7B：取承臺1.7m，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度100mm，構(gòu)造見圖14，選用混凝土為其。（1）柱對承臺的沖切驗算根據(jù)公式： ；滿足要求7B非四樁承臺，無需進(jìn)行角樁沖切驗算，所以承臺不發(fā)生沖切破壞。對于7C：取承臺1.7m，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度100mm，構(gòu)造見圖，選用混凝土為其。（1）柱對承臺的沖切驗算根據(jù)公式： ；滿足要求7C是四樁承臺，需進(jìn)行角樁沖切驗算。（2）角樁沖切驗算對于7A和7C分析：對于四樁承臺，受角樁沖切的承臺應(yīng)滿足下式：； ； ；式中：作用于角樁頂?shù)呢Q向力設(shè)計值（）； 角樁的沖切系數(shù)； 角樁沖跨比，其值滿足0.21.0，=，=；從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣的距離（），此處應(yīng)取樁的有效寬度；從承臺底角樁內(nèi)邊緣引一沖切線與承臺頂面相交點，至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當(dāng)柱或承臺邊階處位于該線以內(nèi)時，取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線。對7A：對7C： ，= 所以：對7A和7C均滿足要求所以承臺7A和7C均不發(fā)生沖切破壞。3.6 承臺剪切驗算對7A和7C分析： 對于柱下正方形獨立承臺，只需要對柱的一個軸進(jìn)行驗算承臺的斜截面抗剪承載力即可。樁基規(guī)范規(guī)定，剪切破裂面為通過柱邊和樁邊連接線形成的斜截面，抗剪驗算應(yīng)滿足： 式中：垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計算截面一側(cè)的樁頂凈反力設(shè)計值總和（）；垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計算截面一側(cè)的樁頂凈反力設(shè)計值總和（）；垂直于x方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計值（）垂直于y方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計值（）=，=，剪切系數(shù)，當(dāng)時，；當(dāng)時，；計算截面剪跨比，=，。當(dāng)時，取=0.3，當(dāng)，取=3；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值（）；承臺計算截面的有效高度（）；，承臺計算截面處的計算高度（）。對 于-截面抗剪驗算： =1.0對7A：對7C：對7A:對7C：于-截面抗剪驗算 =1.0對7A：對7C：對7A和7C：所以7A和7C均滿足要求對7B分析：對 于-截面抗剪驗算： =1.0于-截面抗剪驗算-截面左側(cè)共3根單樁其反總力為：=取=0.3 =1.0 7C滿足要求3.7 承臺的配筋計算混凝土采用，鋼筋用II級鋼筋對7A分析：承臺I-I截面處最大彎矩每米寬度范圍的配筋，選整個承臺寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根承臺-截面處最大距每米寬度范圍的配筋，選整個承臺寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根。所以整個承臺7A雙向布置，即（雙向布置）詳細(xì)見圖紙對7B分析：承臺I-I截面處最大彎矩每米寬度范圍的配筋，選整個承臺寬度范圍內(nèi)用筋根，取24根承臺-截面處最大距每米寬度范圍的配筋，選整個承臺寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根所以整個承臺7B橫向布置2418，縱向布置2014.詳細(xì)見圖紙對7C分析：承臺I-I截面處最大彎矩每米寬度范圍的配筋，選整個承臺寬度范圍內(nèi)用筋根，取20根承臺-截面處最大距每米寬度范圍的配筋，選整個承臺寬度范圍內(nèi)用筋根，取15根所以整個承臺7C橫向布置2014，縱向布置1518，詳細(xì)見圖紙7A和7C樁基7B樁基圖1-4 樁基的平面及剖面圖3.8 樁基的配筋計算混凝土采用，鋼筋用軸向壓力承載力設(shè)計值；0.9可靠度調(diào)整系數(shù)鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)試驗結(jié)果及數(shù)理統(tǒng)計可得下列經(jīng)驗公式：當(dāng)時：=1.177當(dāng)時：混凝土設(shè)計規(guī)范中，對于細(xì)長比較大的構(gòu)件，考慮到荷載初始偏心和長期荷載作用下對構(gòu)件的不利影響較大，的取值比按經(jīng)驗公式所得到的值還要降低一些，以保證安全。對于細(xì)長比比小于20發(fā)構(gòu)件，考慮到過去使用經(jīng)驗，的值略微抬高一些。“規(guī)范”采用的值見表6-1混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值A(chǔ)構(gòu)件截面面積縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；全部縱向鋼筋的截面面積當(dāng)縱向鋼筋配筋大于%時，式中A應(yīng)改用 查表得=0.6對7A：（1）求縱筋：已知矩形混凝土上截面面積：A=200000=2133（2）計算配筋：=1.07%>0.8%故選用8根二級鋼筋 配筋圖如下。圖15樁基7A的配筋圖對7B：（1）求縱筋：已知矩形混凝土上截面面積：A=200000=1546（2）計算配筋：=0.77%>0.6%故選用8根16鋼筋 配筋圖如下。 圖16樁基7B和7C的配筋圖對7C：（1）求縱筋：已知矩形混凝土上截面面積：A=200000=1719（2）計算配筋：=0.86%>0.8%故選用8根16鋼筋 配筋圖如圖16。 3.8樁基設(shè)計說明（1）通過對擬建場地工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析、評價，論證了基礎(chǔ)方案，選擇出最合理基礎(chǔ)型式樁基礎(chǔ)，并按要求選擇預(yù)置混凝土圓樁，并進(jìn)行了設(shè)計。（2）場地地下水的類型主要由第層雜填土孔隙潛水、第層粉砂夾淤泥、第層承壓水和基巖風(fēng)化裂隙水組成。上部潛水主要受大氣降水和漲潮時地表水的補(bǔ)給，下部承壓水與閩江水有密切水力聯(lián)系。（3）場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕；淺部孔隙潛水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕、承壓水對其無腐蝕。（4）擬建建筑物的基礎(chǔ)所采用的預(yù)制樁樁直徑選用500，設(shè)計區(qū)采用一柱四樁型式和一柱六樁式。（7）為確保建筑物的正常施工和安全使用，建議從建筑物基礎(chǔ)施工至竣工使用后的一定時間內(nèi)，設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的觀測點進(jìn)行長期觀測工作。參考文獻(xiàn) 巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-94），中國建筑工業(yè)出版社，1994年: 建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94），中國建筑工業(yè)出版社，1994年： 盧廷浩. 土力學(xué).河海大學(xué)出版社，2002： 華南理工大學(xué)，東南大學(xué)，浙江大學(xué)，湖南大學(xué)主編地基及基礎(chǔ)中國建筑工業(yè)出版社，1998年： 段新勝.顧湘編著樁基工程中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1998年； 袁聚云李鏡培，陳光敬編著土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南巖土工程分冊中國水利水電出版社，1999年； 林天健熊厚金王利群編著樁基礎(chǔ)設(shè)計指南中國建筑工業(yè)出版社，1999年； 陳仲頤葉書麟編著基礎(chǔ)工程學(xué)中國建筑工業(yè)出版社，1990年； 周景星王洪瑾虞石民李廣信編著基礎(chǔ)工程清華大學(xué)出版社，1996年：高大釗 樁基礎(chǔ)的設(shè)計方法與施工技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社：