钻孔灌注桩方案

课程设计的内容和步骤

1）阅读工程资料，收集课程设计相关书籍；

2）选择桩基础的类型、截面尺寸和桩长，初步选择承台埋深；

3）确定单桩承载力；

4）确定桩的根数，间距以及平面上的布置；

5）桩基承载力（与变形验算）；

6）桩基中各桩受力与结构设计，包括各桩桩顶荷载分析，内力分析，桩身结构构造等；

7）桩承台设计，包含承台抗弯，抗剪，抗冲切以及满足构造要求等；

8）绘制施工图，包含桩基础布置图和桩基础桩身配筋大样图、承台大样图。

一、        课程设计的要求

按《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）和《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）, 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）的条文要求进行预制桩和灌注桩两种桩型进行设计计算。计算书要求步骤清晰，内容完整，字迹工整，施工图绘制符合要求，图面布置合理，整洁，要求A2图纸。

工程概况

某框架结构拟采用柱下桩基础型式。柱网布置图如图1所示。其中Z1柱截面尺寸为400mm×600mm，柱荷载设计值为：F_k=2800kN，M_k=140kN·m，H_k=120(正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值)。Z2柱截面尺寸为500mm×500mm，柱荷载设计值为：F_k=3500kN，M_k=200kN·m，H_k=120(正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值)。试按照乙级桩基设计桩基础。场地工程地质勘察查明地基土层分布如下：

表层为填土，松散，厚度为1.5m;

第二层为粗砂，厚度4m；

第三层为深厚可塑态粉质粘土，厚度10m；

第四层为全风化板岩，厚度2m；

第五层为强风化板岩，厚度3m；

第六层为中风化板岩，未钻穿

地下水位位于地面下2m，各层地基土的物理力学性质试验结果如附表2所示。

图一  柱网布置图

参考文献：

《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）

《基础工程（高等教育出版社）》

 

第二篇：基础工程箱型基础课程设计

基础工程箱型基础课程设计

 

一、     概述。... 1

二、     构造要求。... 2

三、     荷载计算。... 2

四、     地基承载力验算。... 3

五、     基础沉降计算。... 3

六、     基础横向倾斜计算... 3

七、     基底反力计算... 4

八、     箱基内力计算。... 5

九、     底板配筋计算。... 6

十、     底板强度计算... 7

一、       概述。

(一) 构造：箱基是由于顶板、底板、外墙和内墙造成的。详见图示。一般有钢筋混泥土建造，空间部分可设计成地下室；作地下商城，停车场等，是多层和高层建筑中广泛采用的一种基础形式。

(二) 箱基具有的特点：

1.        具有很大的刚度和整体性，可以有效的调整基础的不均匀沉降；

2.        抗震性能好；

3.        有较好的补偿性：

a)        箱型基础埋深较大，使得基底自重应力与基底接触压力相近，减少了基底附加压应力；

b)        整体性能好使得基础不会产生较大的沉降；

c)        承载力也能满足要求，从而有效的发挥了箱基的补偿作用。

(三) 设计包括以下内容：

1.        确定箱基的埋置深度：应根据上部荷载大小，地基土情况合理确定箱基的埋置深度;

2.        进行箱基的平面布置及构造要求;

3.        根据箱基的平面尺寸验算地基承载力；

4.        箱基沉降和整体倾斜验算；

5.        箱基内力分析及结构设计。

(四)             箱基的设计原则：

1.        对于天然地基上的箱型基础，箱基设计包括地基承载力验算、地基变形计算、整体倾斜验算等，验算方法与筏形基础相同；

2.        包括以下四点：

a)        由于箱型基础埋置深度较大，通常置于地下水位以下，此时计算基底平均附加压力是应扣除水浮力。

b)        当箱基埋置于地下水位以下时，要重视施工阶段中的抗浮稳定性。

c)        箱基施工中一般采用井点降水法，是地下水位维持在基底以下以利于施工。

d)       在箱基封完底让地下水位回升前，上部结构应有足够的重量，保证抗浮稳定系数不小于1.2，否则应另有拟抗浮措施。1.2是保证了一定的安全储备，特别是偏心荷载下提高了20%，所以至少为1.2.。

e)        底板及外墙要采取可靠地防渗措施。

3.        在强震、强台风地区，当建筑物比较软弱；建筑物高耸，偏心较大，埋深较浅时，有必要作水平抗滑稳定性和整体倾覆稳定性验算，其验算方法参考国家有关规定进行。

二、       构造要求。

(一)             箱型基础的平面尺寸应根据地基强度、上部结构的布局和荷载分不等条件确定。

(二)             箱型基础的高度（地板地面到顶面的外包尺寸）应满足结构强度、结构刚度和使用要求，一般取建筑物高度1/8~1/12，也不宜小于箱型基础长度的1/8.。

(三)             箱型基础的顶、底板厚度应按跨度、荷载、反力大小确定，并应进行斜截面抗剪强度和冲切验算，顶板厚度不宜小于200mm，底板厚度不宜小于300mm.。

(四)             箱型基础的墙体要有足够的密度，要求平均每平方米接触面积上墙体长度不得小于400mm或墙体水平截面面积不得小于基础面积的1/10，其中纵墙配筋不得小于墙体配置量。

三、       荷载计算。

KN/M纵向：

=（8750x9+9500x2+9800x2+6200x2）kN=129750kN

=[(9500-8750)x12+(9800-8750)x16+(9800-8750)x20+(9500-8750)x24] kN/m

q=(35+12.5)x15 kN/m=712.5 kN/m

(箱基底板、内外墙等重35kN/m2,底板重12.5kN/m2)

KN/M2横向：取一个开间计算。

P=8750kN/m

M=8750x0.10kN．m=875kN．m

Q=(35+12.5)x4kN/m=190kN/m

四、       地基承载力验算。

(一)    地基承载力设计值：

f_a=f_ak+ηr((-0.5)=[140+0+1.1x18(5.5-0.5)]kN/m2=239kN/m²

1.2f_a=1.2x239kN/m2=287kN/m2

(二)    基底平均反力：

1.  纵向：

p=[+(35+12.5)]kN/m2=200.4kN/m2<f_a

=(200.4)kN/m2=(200.4±8)kN/m2=208.4/187.5kN/m²

<1.2),>0 

2.  横向：

=(200.4)kN/m2=(200.4±8)kN/m2=208.4/187.5kN/m2

<1.2),>0

五、       基础沉降计算。

基础沉降计算(不考虑回弹影响),按《规范》沉降计算公式：

式中沉降计算经验系数，取0.7。

按标准荷载估算得基底平均反力p=175kN/m2,则基底附加压力

kN/m2

地基沉降计算深度

取Zn=22m

基础沉降计算见表2.31。

基础最终沉降量

六、       基础横向倾斜计算

计算简图如图2.81所示，计算kN/m、kN/m2两点的沉降差，然后技术基础的横向倾斜。

由标准荷载估算的基地的附加压力分布如图2.81所示，kN/m、kN/m2两点的沉降差分别按均布压力和三角形分布应力叠加而得，建设过程从略，由kN/m、kN/m2两点的沉降差为：

而允许横向倾斜为

七、       基底反力计算

根据实测基底反力系数法，将箱基底面划分为40个区格(横向5个区格，纵向8个区格)，L/KN/M2=57/15=3.8,近试取L/KN/M2=4，查表2.2可得区格的反力系数，为简化进试，认为个横向区格反力系数相等，故取其平均值，纵向各区格的平均反力系数为：

其余4区格反力系数与以上反力系数对称。

由于轴心荷载引起的基底反力

故各区段的基底反力为

其余4区格反力系数与以上基底反力对称，如图2.82(kN/m)所示。

纵向弯矩引起基础边缘的最大反力为：

为简化计算，纵向弯矩引起的反力按直线分布，如图2.82(kN/m2)所示，取每一区段的平均值与轴心荷载作用下的基底反力叠加，得各区段的基底总反力，如图2.82(=)所示。

基底净反力扣除箱基自重，即：

式中q为箱基自重，q=47.5x15kN/m=712.5kN/m,最后得各区段的净反力，如图2.82（(）所示。

八、       箱基内力计算。

本例上部结构为框架体系，箱基内力应同时考虑整体弯曲和局部弯曲反力,分别计算如下：

整体弯曲计算

3.  整体弯曲产生的弯曲M

计算简图如图2.83，在上部结构和基底反力作用下，由静力平衡条件得跨中最大弯矩：

M=2838x7.5x24.75+2285x7x17.5+2178x7x10.5+2117x7x3.5-500x28.31-6200x28-9500x24-9800x16-9800x20-9500x12-8750x8-8750x4=3.1x10⁴kN．m

4.  计算箱基刚度EgIg

箱基横向截面按工字型计算，如图2.84所示。

求中性轴的位置：

Y(14x0.35+3.15x1+15x0.5)=14x0.35(4-)+1x3.15(3.15/2+0.5)+0.5x15x

得y=1.75m

I_g=

5.  计算上部结构总折算刚度

梁惯性矩

梁的线刚度：

柱的线刚度:

开间m=14，横向4榀框架，现现浇楼面梁刚度增大系数1.2，总折算刚度为：

6.  计算箱基承担的整体弯矩

以上计算中

(三)             局部弯曲计算

以纵向跨中底板为例。基底净反力应扣除底板自重，即：

取基底平均反力系数

故实际基底净反力为：

支承条件为外墙简支、内墙固定，故按三边固定一边简支板计算内力，计算简图如图2.85所示。

跨中弯矩：

支座弯矩：

以上计算中0.8为局部弯曲内力计算折减系数。

九、       底板配筋计算。

按整体弯矩计算的配筋：

取与按局部弯曲计算的支座弯矩所需的钢筋叠加，配置底板纵向通常钢筋。按局部弯曲计算的配筋：

取底板的有效高度=460mm

跨中：

跨中所需钢筋面积配置地板上层钢筋，支座所需钢筋的面积配置地板下层钢筋，故上层纵横向钢筋均按构造要求Ф14@200,下层纵向钢筋取Ф20@140，下层横向钢筋取Ф16@200。

十、       底板强度计算

抗冲切强度验算：

计算图形见图2.76，按式（2.156）验算，即：