1、基礎工程課程設計題目灌注樁基礎設計學部城建學部專業土木工程班 級學 號學生指導教師日 期 2014-12-05第一章樁基礎地質條件概述1.1地形擬建筑場地地勢平坦，局部堆有建筑垃圾1.2工程地質條件第一層土：素填土，層厚1.5m,稍濕，松散，承載力特征值f=95kPa第二層土：淤泥質土，層厚3.3m,流塑，承載力特征值fak=65kPa第三層土：粉砂，層厚6.6m，稍密，承載力特征值fak=110kPa第四層土：粉質黏土，層厚4.2m,濕，可塑，承載力特征值fak=165kPa 第五層土：粉砂層，鉆孔未穿孔，中密-密實，承載力特征值fak=280kPa 1.3巖土設計參數表1-1地基巖土物理參

2、數土層編號土的名稱含水率W(%)液性指數標注灌入錘擊數N (次)壓縮模量(MPa孔隙比e1素填土52淤泥質土62.41.083.81.043粉砂27.6147.50.814粉質粘土31.20.749.20.795粉砂層3116.80.58表1-2樁的極限側阻力標準值qsk和極限端阻力標準值qpk單位：kPa土層編號土的名稱樁的側阻力qsk樁的端阻力q pk1素填土222淤泥質土283粉砂454粉質粘土609005粉砂層7524001.4水文地質條件擬建場區地下水對混凝土結構無腐蝕性地下水位深度：位于地表下3.5m1.5場地條件建筑物所處場地抗震設防烈度為 7度，場地無可液化砂土、粉土1.6上部

3、結構資料擬建建筑物為六層鋼筋混凝土框架結構，長30m寬9.6m。室外地坪標高同 自然地面，室外差450mm柱截面尺寸為400mrK400mm橫向承重，柱網布置如 圖1-11III111 1I11111 1111I1=1 *Sm3ITiH；(Il11 11_J11 1I11_1-L L叩m1-I1rHiUi1" 1叮衛 pnnri f圖1-1網布置圖1.7上部結構荷載上部荷載（柱底荷載效應標準組合值和柱底荷載效應基本組合值）如表1-3、 1-4表1-3柱底荷載效應標準組合值題號Fk (kN)MK(kN X m)Vk ( kN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸923102690297

4、0275231238165162153表1-4柱底荷載效應基本組合值題號F (kN)M( N*mV( kN)A軸B軸C軸A軸B軸C軸A軸B軸C軸92910379034302862512662041881961.8材料混凝土材料強度等級為C25-C30,鋼筋采用HPB235 HRB335級。第二章灌注樁設計1) 灌注樁基設計設計方案初步選擇持力層，確定樁型和尺寸室外地坪標高為-0.45m，自然地坪標高同室外地坪標高。不再進行沉降計算， 擬采用直徑為500mm勺混凝土沉管灌注樁。選用第五層土粉砂層為持力層，由建筑樁基設計規可知，樁尖深入持力 層的長度不宜小于1.5 (1.5d=0.675m),這里

5、取0.75m,設計樁長15.0m,承臺 高0.95m,承臺底面埋置深度-1.5m，樁頂伸入承臺50mm樁頂標高-1.55m，樁 底標高為-16.55m，樁長為15.0m。2) 單樁承載力計算查建筑樁基設計規得表2-1:表2-1 土側(端)阻標準值及其深度土層編號側(端)阻標準值 qsk (kNx m)入土深度l (m)1220.152283.33456.64604.25750.75(1)單樁豎向極限承載力標準值計算單樁豎向極限承載力標準值計算：QukQsk QpkUpqsikl iApq pk(3-1 )Qsk 3.14 0.500.15 22 3.3 28 6.6 45 4.2 600.75

6、 751100.5kN1 2Qpk 3.14 0.502 900176.6kN(3-3)4(3-2)Quk Qsk Qpk 1100.5 176.6 1277.1kN(2)基樁豎向荷載承載力設計值計算承臺底部地基土較為松軟的填土,c 0，則Quk 1277.1 ,R R,仝638.6kNK 2根據上部荷載初步估計樁數為：壓縮性大，因此不需考慮承臺土效應，即(3-4)Fk2310638.63.62(3-5)初步設計樁數為4根。樁基驗算根據建筑樁基設計規，當按單樁承載力特征值進行計算時，荷載應取效 應的標準組合值由于裝機所處場地的抗震設防烈度為 7度，且場地無可液化砂土、粉土問題, 因此可不進行地

7、震效應的豎向承載力驗算。根據初步設計樁數采用正方形承臺，由建筑樁基設計規樁間距為設計為3d，樁中心距承臺邊緣為d，則承臺初步設計為2500m材2500mm如圖2-1圖2-1承臺平面布置(3-6)Gk2.50 2.50 1.5 20 187.5kN計算時取荷載標準組合，則QkFk Gk 2310 187.5 624.38 638.6kN Ran4故而如此設計是合理的承臺最終驗算計算時取荷載標準組合，則Nk max N kM Ymax2y624.38 (275 165 0.75)°75)4 0.75 0.75624.38 132.92(3-8)757.30kN1.2R766.32kNN

8、kmin NkM ymaxy2624.38 (223 158 °75)°754 0.75 0.75(3-9)491.46kN滿足設計要求,故此次設計是合理的。3）承臺設計根據以上樁基設計及構造要求，承臺尺寸為2.5mx 2.5m如圖2-2，初步設計承臺厚0.95m,承臺混凝土選用C25, ft=1.27N/mm, fc=11.9N/mm；承臺鋼筋選2用 HRB335級，fy=300N/mmIT*7'* ' * " _廠 /*2Enn圖2-2承臺平面布置4) 抗彎計算與配筋設計承臺力計算荷載采用荷載效應基本組合值，則基樁凈反設計值為: 各樁平均豎向力

9、 N 1.35邑 779.6kNnFkM yXmax1231.90kN最大豎向 Nmax 1.35 y1.35 (779.6 132.92)nxj對于I-I斷面:MyNixi 2Nmax Xi2 1231.90 0.50 1355.09kN鋼筋面積My0.9fyho1355.09 106門 25597mm 0.9 300 900采用20根直徑為22mm鋼筋，A 7600mm2，平行于X軸布置My鋼筋面積MX2Nmax yi2779.6 0.55 857.56kNMx857.56106亠42As3531mm0.9fyho0.9 300900對于斷面:采用15根直徑為20m準岡筋，As 4467m

10、m2，平行于Y軸布置。5）承臺厚度及受沖切承載力驗算承臺保護層厚度50mm則ho=95O-5O=9OOmm由于基樁為圓形樁。計算時應將截面換算成方樁，則換算方樁截面邊寬為:bp 0.8d0.8 500400mm1、柱對承臺沖切由建筑樁基設計規承臺受樁沖切的承載力應滿足:Fi 2a°y)oy(ac aox)hpfh柱邊至最近樁邊水平距離:a°x a°y 350mm沖垮比：oxa°x9003500.39沖切系數:oxoy0.840.841.4ox 0.20.39 0.2承臺受沖切承載力截面高度影響系數:hp 0.9875則有2 ox(bcaoy)0.987

11、1270 0.902 1.4 (0.4 0.35) 1.4 (0.4 0.35) 4740.6kN故厚度為0.90的承臺能夠滿足柱對承臺的沖切要求2、角樁沖切的驗算承臺受角樁沖切的承載力應滿足:a1xf h1 y Ghp fth02角樁側邊緣至承臺外邊緣距離:c1 c2700mm柱邊至最近樁邊水平距離:a°x a°y 350mm角樁沖垮比：a1x1 x 1y0.35ho0.90.39(在 0.25-1.0 之間)角樁沖切系數:oxoyox0.20.390.2則有1x (c2a1y)1y (c11a1x)hp ftho22,0.35、0.95(0.70.35)0.95(0.7

12、)221876.48kN0.560.560.9875 12701maxN N1532.02kN1876.48kN0.90故厚度為0.90的承臺能夠滿足柱對承臺的沖切要求6）承臺受剪承載力計算承臺剪切破壞發生在柱邊與樁邊連線所形成的斜截面處V hs fbh。受剪面承載力截面高度影響系數:800 4hs0.9875h0計算截面剪跨比:3500.39ho900（在 0.25-3.0 之間）剪切系數：1.7511.259hs ftbho0.98751.259 1270 2.5 0.903552.62kNV 2 Nmax 2 1532.023064.04kN3552.62kN故滿足抗剪切要求取基樁凈反力

13、最大值:Nmax 1532.02kNMxNiyi 2 1532.02 0.55 1685.22kNAS20.9 fyd1685.22 1060.9 300 90026935.06mm由建筑樁基設計規“承臺縱向受力鋼筋的直徑不應小于 12mm間距不應 大于200mm柱下獨立樁基承臺的最小配筋率不應小于 0.15%”承臺縱橫方向選用直徑為18mm的HRB鋼筋間距為140mm則鋼筋根數為n=2500/140+1=19,實際鋼筋 A=19 254.5=4835.5mni最小配筋率：min4835.50.215%0.15%2500 900故配筋滿足要求7）承臺構造設計混凝土樁樁頂伸入承臺長度50mm兩承

14、臺間設置連系梁，梁頂面標高-0.65m，與承臺頂齊平，梁寬 250mm梁高400mm承臺底做100mm厚C10素混凝土墊層，墊層挑出承臺邊緣 100mm8）樁身結構設計沉管灌注樁選用C25混凝土，鋼筋選用HPB235級9）樁身水平承載力驗算由設計資料得柱底傳至承臺頂面的水平荷載標準值為Vk=149kN則每根基樁承受水平荷載為H k 192H ik48kNn 4樁身按構造要求配筋，由于受水平荷載影響，則樁身配812縱向鋼筋，As-2=904mm樁身配筋率為:As904門g -20.57%A4503.144滿足0.2%-0.65%之間的要求由于0.57%<0.65%則單樁水平承載力特征值計算

15、公式:N N km ft AnRha 075 mftW° 1.25 22 g 1Vm樁身為圓形截面，故a 2, n 0-55曙根據灌注樁樁周主要土層的類別，取樁側土水平抗力系數的比例系數m=25MN/m圓形樁樁身的計算寬度為：b°0.91.5d0.51.0575mEl 0.8E0I。W°d/2e Es/Ec對于C25級混凝土 ：4 2 2Ec 2.8 10 N / mm 2.8MN /m對于HPB235級鋼筋：Es 2.1 104N/mm22.1MN /m2扣除保護層后的樁直徑為d0 0.5 0.070.43md 22W0 邁d2 2( E 1) gd：3.14

16、0.45 0.522(7.5 1)0.75% 0.432323311.64 10- mI0 W0d/2El0.85Ecl。0.85 2.8 104 2.91 10-552.6MN- m211.64 10-3 0.5/22.91 10-5m45 mb0, EI25 1.05750.709m52.6樁頂最大彎矩系數vm取值：由于樁的入土深度h=15.2m,樁與承臺為固接,a h=0.709 15.2=10.7768m>4m故而 a h=4則 Vm=0.92620.57%0.204md23142An V1 ( E 1) g °.5 1(°.75-1)M取荷載效應標準組合下樁頂的最小豎向力（用該值計算所得單樁水平承載力特征值最小），則N=391.3kNmf(1.25 22 g)(1 )VMmf An0.75 0.709 2 1.27 1000000 11.64/1000 (1.25Rha0.92649795.54249.8kN > 48kN22 0.57%)(10.5 407.976 1000 )2 1.27 1000000 0.165故樁身水平承載力滿足要求10）配筋長度計算由于側阻力起主要作用，基樁為端承摩擦型樁，配筋長度應不小于樁長的2/3 （即2/3 X 15.2=10.1m）,同時不宜小于