《土力學與基礎(chǔ)工程》課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 .設計資料1</b></p><p>　　1.1 上部結(jié)構(gòu)資料1</p><p>　　1.2 建筑物場地資料1</p><p>　　2 .選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深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埋深2</p><p>　　3 .確定單樁極限承載力標準值3</p><p>　　3.1 確定單樁極限承載力標準值3</p><p>　　4 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸4</p><p>　　4.1 ①—C柱的樁和承臺的確定

3、4</p><p>　　5 .確定復合基樁豎向承載力設計值5</p><p>　　5.1 四樁承臺承載力計算（①—C承臺）5</p><p>　　6 .樁頂作用驗算6</p><p>　　6.1 四樁承臺驗算（①—C承臺）6</p><p>　　7 .樁基礎(chǔ)沉降驗算7</p><p&g

4、t;　　7.1 C柱沉降驗算7</p><p>　　8 .樁身結(jié)構(gòu)設計計算9</p><p>　　8.1 樁身結(jié)構(gòu)設計計算9</p><p>　　9 .承臺設計10</p><p>　　9.1 四樁承臺設計（C柱）10</p><p>　　10.參考文獻13</p><p>&

5、lt;b>　　1． 設計資料</b></p><p>　　1.1 上部結(jié)構(gòu)資料</p><p>　　某教學實驗樓，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，混凝土強度等級為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 建筑物場地資料&l

6、t;/p><p>　　擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi)，地勢平坦,建筑物場地位于非地震區(qū)，不考慮地震影響。 場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，該場地地下水對混凝土沒有腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學指標見表1.2.1。</p><p>　　表1.2.1地基各土層物理、力學指標</p><p>　　2. 選擇樁型、樁端持力層 、承臺埋深&

7、lt;/p><p><b>　　2.1 選擇樁型 </b></p><p>　　因為框架跨度大而且不均勻，柱底荷載大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。</p><p>　　根據(jù)施工場地、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。因轉(zhuǎn)孔灌注樁泥水排泄不便，為減少對周圍</p><p>　　環(huán)境污染，采用靜壓預制樁，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，同時，當?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量、施工設備以及材料供應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,為了使地下水對承臺沒有影響，所以選擇承臺底進入第②層土0.6m，即承臺埋深為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)驗關(guān)系建議：樓層<10時,樁邊長取300～4

10、00,故取350mm×350mm，由施工設備要求，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準值</p><p&

11、gt;　　3.1 確定單樁極限承載力標準值</p><p>　　本設計屬于二級建筑樁基，當根據(jù)土的物理指標與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標準值時，宜按下式計算：</p><p>　　式中 --- 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標準值如無當?shù)亟?jīng)驗值時可按《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)阻力標準值

12、）取值。</p><p>　　---― 極限端阻力標準值如無當?shù)亟?jīng)驗值時可按表《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（樁的極限端阻力標準值）取值。</p><p>　　對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算其樁側(cè)阻力。</p><p>　　根據(jù)表1.1地基各土層物理、力學指標，按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94-94查表得極限

13、樁側(cè)、樁端阻力標準值（表2.3.1）。</p><p>　　表2.3.1 極限樁側(cè)、樁端阻力標準值</p><p>　　按經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標準值：</p><p><b>　　＝</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計值（）</p><p>　　所以最終按經(jīng)驗參數(shù)法計算單樁承載力設計值，即采用，初步確定樁數(shù)。</p><p>　　4 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸</p><p>　　下面以①—C的荷載計算。柱底荷載設計值如下：</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>　　最大軸力標準值：2400 kN</p><p>　　4.1 ①—C柱樁數(shù)和承臺的確定</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，承臺底面尺寸為</p><p>　　圖4.1.1四樁樁基礎(chǔ)</p><

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

18、豎向承載力設計值</p><p>　　5.1四樁承臺承載力計算（①—C承臺）</p><p><b>　　承臺凈面積：。</b></p><p>　　承臺底地基土極限阻力標準值：</p><p><b>　　分項系數(shù)</b></p><p>　　因為樁分布不規(guī)則，所以要對樁的

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

20、/b></p><p>　　那么，C復合樁基豎向承載力設計值R:</p><p><b>　　6 .樁頂作用驗算</b></p><p>　　6.1四樁承臺驗算（①—C承臺）</p><p>　　（1）荷載取C柱的組合：F=3121 kN ，M= 32kNm，Q=20 kN</p><p>

21、　　承臺高度設為1m等厚，荷載作用于承臺頂面。</p><p>　　本工程安全等級為二級，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，設為0.3m，即室內(nèi)高至承臺底2.4m，所以承臺的平均埋深。</p><p>　　作用在承臺底形心處的豎向力有F,G,但是G的分項系數(shù)取為1.2.</p>

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

23、：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　7． 樁基礎(chǔ)沉降驗算</p><p>　　采用長期效應組合的荷載標準值進行樁基礎(chǔ)的沉降計算。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算最終沉降量。</p><p>　　7.1 C柱沉降驗算</p><

24、;p><b>　　豎向荷載標準值</b></p><p><b>　　基底處壓力</b></p><p><b>　　基底自重壓力</b></p><p><b>　　基底處的附加應力</b></p><p>　　樁端平面下的土的自重應力和附加應力（

25、）計算如下：</p><p><b>　?、伲趜=0時：</b></p><p><b>　　=172.54</b></p><p><b>　?、冢跁r：</b></p><p><b>　　③．在時</b></p><p>&

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

27、表7.1.2計算沉降量（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)驗系數(shù)。</p><p>　　短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長徑比，承臺的長寬比，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)設計計算</p><p>　　8.1 樁身結(jié)構(gòu)設計計算</p><p>　　兩端樁長各11m,采用單點吊立的強度進行樁身配筋設計。吊立位置在距樁頂、樁端平面0.293L(L=11m)處，起吊時樁身最大正負彎矩，其中K=1.3; 。即為每延米樁的自重（1.2為恒載分項系數(shù)）。樁身長采用混凝土強度C30, 級鋼筋，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>　　樁身強度 =913.025 故滿足要求</p><p><b>　　9． 承臺設計

30、</b></p><p>　　承臺混凝土強度等級采用C20,承臺是正方形，雙向配筋相同。</p><p>　　9.1四樁承臺設計（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>　?。?） 柱對承臺的沖切</p><p>　　由圖9.1.1，，承臺厚度H=

31、1.0m,計算截面處的有效高度，承臺底保護層厚度取80mm.</p><p><b>　　沖垮比 </b></p><p>　　當，滿足0.2—1.0</p><p>　　=125mm < 0.20= 0.20mm 故?。?84mm。</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，混凝土的抗拉強度設計值</p><p><b>　　沖切力設計值</b></p><p>　　(2) 角樁對承臺的沖切</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>　?。?）斜截面抗剪驗算</p><p>　　計算截面為I-I，截面有效高度，截面的計算寬度，混凝土的抗

34、壓強度，該計算截面的最大剪力設計值：</p><p>　　剪跨比 當時，?。?.3；當時，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>　?。?）受彎計算</b></p><p>　　承臺I-I截面處最大彎矩</p><p><b>　　級鋼筋,.</b></p><p><b>　　選用</b></p><p>　　整個承臺寬度范圍內(nèi)用鋼筋取15根，即（雙向布置）</p><p&g

36、t;　?。?）承臺局部受壓驗算</p><p><b>　　C柱截面面積，</b></p><p><b>　　局部受壓凈面積，</b></p><p><b>　　局部受壓計算面積 </b></p><p>　　混凝土的局部受壓強度提高系數(shù)</p><p&

37、gt;<b>　　滿足條件</b></p><p>　　圖9.1.1四樁承臺結(jié)構(gòu)計算圖</p><p>　　10、 參 考 文 獻</p><p>　　【1】 中華人民共和國國家標準·《 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準·《建筑地基基礎(chǔ)設計規(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準·《 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(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)課程設計指導與設計實例》·

39、成都：四川大學建筑與環(huán)境學院，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 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