《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 .設(shè)計(jì)資料1</b></p><p>　　1.1 上部結(jié)構(gòu)資料1</p><p>　　1.2 建筑物場(chǎng)地資料1</p><p>　　2 .選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深1</p><p>

2、;　　2.1 選擇樁型1</p><p>　　2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深2</p><p>　　3 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3</p><p>　　3.1 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3</p><p>　　4 .確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸4</p><p>　　4.1 ①—C柱的樁和承臺(tái)的確定

3、4</p><p>　　5 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值5</p><p>　　5.1 四樁承臺(tái)承載力計(jì)算（①—C承臺(tái)）5</p><p>　　6 .樁頂作用驗(yàn)算6</p><p>　　6.1 四樁承臺(tái)驗(yàn)算（①—C承臺(tái)）6</p><p>　　7 .樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算7</p><p&g

4、t;　　7.1 C柱沉降驗(yàn)算7</p><p>　　8 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算9</p><p>　　8.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算9</p><p>　　9 .承臺(tái)設(shè)計(jì)10</p><p>　　9.1 四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱）10</p><p>　　10.參考文獻(xiàn)13</p><p>&

5、lt;b>　　1． 設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　1.1 上部結(jié)構(gòu)資料</p><p>　　某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為七層框架，其框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。底層層高3.4m（局部10m，內(nèi)有10 t橋式吊車），其余層高3.3m，底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載見附圖。</p><p>　　1.2 建筑物場(chǎng)地資料&l

6、t;/p><p>　　擬建建筑物場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)，地勢(shì)平坦,建筑物場(chǎng)地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。 場(chǎng)地地下水類型為潛水，地下水位離地表2.1米，根據(jù)已有資料，該場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土沒有腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見表1.2.1。</p><p>　　表1.2.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)</p><p>　　2. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺(tái)埋深&

7、lt;/p><p><b>　　2.1 選擇樁型 </b></p><p>　　因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆?，柱底荷載大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。</p><p>　　根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因轉(zhuǎn)孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對(duì)周圍</p><p>　　環(huán)境污染，采用靜壓預(yù)制樁，這樣可以較好的保證樁身質(zhì)量

8、，并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù)，同時(shí)，當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量、施工設(shè)備以及材料供應(yīng)也為采用靜壓樁提供可能性。</p><p>　　2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺(tái)埋深</p><p>　　依據(jù)地基土的分布，第②層是灰褐色粉質(zhì)粘土，第③層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土，且比較厚，而第④層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土，所以第④層是較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（>2d），工程樁入土深度

9、為h。</p><p><b>　　故：</b></p><p>　　由于第①層厚1.5m，地下水位為離地表2.1m,為了使地下水對(duì)承臺(tái)沒有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第②層土0.6m，即承臺(tái)埋深為2.1m，樁基得有效樁長即為22.8-2.1=20.7m。</p><p>　　樁截面尺寸選用：由于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層<10時(shí),樁邊長取300～4

10、00,故取350mm×350mm，由施工設(shè)備要求，樁分為兩節(jié)，上段長11m，下段長11m（不包括樁尖長度在內(nèi)），實(shí)際樁長比有效樁長長1.3m，這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺(tái)一定長度而留有的余地。樁基以及土層分布示意如圖2.2.1。</p><p>　　圖2.2.1土層分布示意</p><p>　　3 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值</p><p&

11、gt;　　3.1 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算：</p><p>　　式中 --- 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94-94</p><p>　　中表5.2.8-1（樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值

12、）取值。</p><p>　　---― 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)可按表《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值）取值。</p><p>　　對(duì)于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計(jì)算其樁側(cè)阻力。</p><p>　　根據(jù)表1.1地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)，按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94-94查表得極限

13、樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（表2.3.1）。</p><p>　　表2.3.1 極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b

14、>　?。?lt;/b></p><p>　　估算的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值（）</p><p>　　所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，即采用，初步確定樁數(shù)。</p><p>　　4 .確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸</p><p>　　下面以①—C的荷載計(jì)算。柱底荷載設(shè)計(jì)值如下：</p><p>　　最大軸力組

15、合： 最大軸力3121kN， 彎矩32 kNm， 剪力20kN</p><p>　　最大彎矩組合： 軸力 3002 kN， 最大彎矩197 kNm， 剪力62kN</p><p>　　最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值：2400 kN</p><p>　　4.1 ①—C柱樁數(shù)和承臺(tái)的確定</p><p>　　最大軸力組合的荷載：F=3121

16、 kN ，M= 32kNm，Q=20 kN</p><p>　　初步估算樁數(shù),由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范中建議取，</p><p>　　現(xiàn)在取1.1的系數(shù)， 即： </p><p>　　取n＝4根，樁距 ,樁位平面布置如圖4.1.1，承臺(tái)底面尺寸為</p><p>　　圖4.1.1四樁樁基礎(chǔ)</p><

17、p>　　5. 確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值</p><p>　　該樁基屬于非端承樁，并n>3,承臺(tái)底面下并非欠固結(jié)土，新填土等，故承臺(tái)底面不會(huì)于土脫離，所以宜考慮樁群、土、承臺(tái)的相互作用效應(yīng)，按復(fù)合基樁計(jì)算豎向承載力設(shè)計(jì)值。</p><p>　　目前，考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法。《地基規(guī)范》采用等代實(shí)體法，《樁基規(guī)范》采用群樁效應(yīng)系數(shù)法。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法計(jì)算復(fù)合基樁的

18、豎向承載力設(shè)計(jì)值</p><p>　　5.1四樁承臺(tái)承載力計(jì)算（①—C承臺(tái)）</p><p><b>　　承臺(tái)凈面積：。</b></p><p>　　承臺(tái)底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值：</p><p><b>　　分項(xiàng)系數(shù)</b></p><p>　　因?yàn)闃斗植疾灰?guī)則，所以要對(duì)樁的

19、距徑比進(jìn)行修正，修正如下：</p><p>　　群樁效應(yīng)系數(shù)查表得：</p><p>　　承臺(tái)底土阻力群樁效應(yīng)系數(shù):</p><p><b>　　承臺(tái)外區(qū)凈面積</b></p><p><b>　　承臺(tái)內(nèi)區(qū)凈面積m2</b></p><p><b>　　查表<

20、/b></p><p>　　那么，C復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值R:</p><p><b>　　6 .樁頂作用驗(yàn)算</b></p><p>　　6.1四樁承臺(tái)驗(yàn)算（①—C承臺(tái)）</p><p>　?。?）荷載取C柱的組合：F=3121 kN ，M= 32kNm，Q=20 kN</p><p>

21、　　承臺(tái)高度設(shè)為1m等厚，荷載作用于承臺(tái)頂面。</p><p>　　本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù)=1.0.</p><p>　　由于柱處于①軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內(nèi)填土比室外高，設(shè)為0.3m，即室內(nèi)高至承臺(tái)底2.4m，所以承臺(tái)的平均埋深。</p><p>　　作用在承臺(tái)底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2.</p>

22、<p>　　作用在承臺(tái)底形心處的彎矩</p><p><b>　　樁頂受力計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　（2）荷載取組合：F=3002 kN ，M= 197kNm，Q=62 kN</p><p><b>　　樁頂受力計(jì)算如下

23、：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　7． 樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算</p><p>　　采用長期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。</p><p>　　7.1 C柱沉降驗(yàn)算</p><

24、;p><b>　　豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　基底處壓力</b></p><p><b>　　基底自重壓力</b></p><p><b>　　基底處的附加應(yīng)力</b></p><p>　　樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力（

25、）計(jì)算如下：</p><p><b>　?、伲趜=0時(shí)：</b></p><p><b>　　=172.54</b></p><p><b>　　②．在時(shí)：</b></p><p><b>　?、郏跁r(shí)</b></p><p>&

26、lt;b>　?、埽跁r(shí)</b></p><p>　　將以上計(jì)算資料整理于表7.1.1</p><p>　　表7.1.1的計(jì)算結(jié)果（C柱）</p><p>　　在z=5.7m處，，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量。</p><p><b>　　計(jì)算如表7.1.2</b></p><p>　　

27、表7.1.2計(jì)算沉降量（C柱）</p><p>　　故：S’=83.72+23.61+7.03=114.46mm</p><p>　　樁基礎(chǔ)持力層性能良好，去沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。</p><p>　　短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長徑比，承臺(tái)的長寬比，查表得：</p><p>　　所以，四樁樁基礎(chǔ)最終沉降量= 滿足要求</p>&l

28、t;p>　　8．樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　8.1 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　兩端樁長各11m,采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）。樁身長采用混凝土強(qiáng)度C30, 級(jí)鋼筋，所以：</p><p>

29、<b>　　樁身截面有效高度</b></p><p><b>　　樁身受拉主筋</b></p><p>　　選用，因此整個(gè)截面的主筋胃，配筋率為％>％。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。</p><p>　　樁身強(qiáng)度 =913.025 故滿足要求</p><p><b>　　9． 承臺(tái)設(shè)計(jì)

30、</b></p><p>　　承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C20,承臺(tái)是正方形，雙向配筋相同。</p><p>　　9.1四樁承臺(tái)設(shè)計(jì)（C柱）</p><p>　　由于樁的受力可知，樁頂最大反力，平均反力,樁頂凈反力：</p><p>　?。?） 柱對(duì)承臺(tái)的沖切</p><p>　　由圖9.1.1，，承臺(tái)厚度H=

31、1.0m,計(jì)算截面處的有效高度，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm.</p><p><b>　　沖垮比 </b></p><p>　　當(dāng)，滿足0.2—1.0</p><p>　　=125mm < 0.20= 0.20mm 故取＝184mm。</p><p><b>　　即：沖垮比</b></p

32、><p><b>　　沖切系數(shù)</b></p><p>　　C柱截面取，混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值</p><p><b>　　沖切力設(shè)計(jì)值</b></p><p>　　(2) 角樁對(duì)承臺(tái)的沖切</p><p><b>　　由圖9.1.1，</b></p

33、><p>　　角樁沖垮比，滿足0.2—1.0，故?。?.2。</p><p><b>　　角樁的沖切系數(shù)</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　?。?）斜截面抗剪驗(yàn)算</p><p>　　計(jì)算截面為I-I，截面有效高度，截面的計(jì)算寬度，混凝土的抗

34、壓強(qiáng)度，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值：</p><p>　　剪跨比 當(dāng)時(shí)，?。?.3；當(dāng)時(shí)，取</p><p><b>　　由于，故取</b></p><p><b>　　剪切系數(shù)</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>

35、<b>　　（4）受彎計(jì)算</b></p><p>　　承臺(tái)I-I截面處最大彎矩</p><p><b>　　級(jí)鋼筋,.</b></p><p><b>　　選用</b></p><p>　　整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用鋼筋取15根，即（雙向布置）</p><p&g

36、t;　　（5）承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算</p><p><b>　　C柱截面面積，</b></p><p><b>　　局部受壓凈面積，</b></p><p><b>　　局部受壓計(jì)算面積 </b></p><p>　　混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù)</p><p&

37、gt;<b>　　滿足條件</b></p><p>　　圖9.1.1四樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖</p><p>　　10、 參 考 文 獻(xiàn)</p><p>　　【1】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)·《 建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ94—94） 》·北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002</p><p>　　【2】

38、中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)·《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007—2002）》·北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002</p><p>　　【3】 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)·《 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB20010—2002）》·北京，中國建筑工業(yè)出版社，2002</p><p>　　【4】 丁 星 編著·《樁基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與設(shè)計(jì)實(shí)例》·

39、成都：四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，2006</p><p>　　【5】 王 廣 月，王 盛 桂，付 志 前 編著·《地基基礎(chǔ)工程》·北京：中國水利水電出版社，2001</p><p>　　【6】 趙 明 華 主編，徐 學(xué) 燕 副主編·《基礎(chǔ)工程》·北京：高等教育出版社，2003</p><p>　　【7】 陳 希 哲 編著