墩台基础课程设计计算书Word格式.docx
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泥浆的作用:
增大孔内向外的静水压力,并在孔壁形成一层泥皮,隔断孔内外水流起着护壁的作用;
用作悬浮钻渣,润滑钻头,减少钻进阻力。
t
图一钻孔灌注桩施工工艺图
3、钻孔
本设计中采用的是旋转钻孔法,用动力驱动钻头旋转切削地层,利用泥浆循环排渣成孔的旋转钻机钻孔。
在钻孔过程中,要注意以下几个问题:
①钻进过程中要随时检查进尺和土层和土质情况,并做好记录;
②在转进过程中要随时检查孔径和垂直度,当发生严重的斜孔、弯孔、缩孔时要进行必要的修孔;
③在钻进过程中,要注意护筒内水头高度的稳定性,以防坍孔;
④经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置,对卡钻、掉钻要及时处理;
4、清孔
钻孔达到设计标高后,应立即进行清孔。
清孔的目的是减小孔底沉淀土层厚度,以达到设计要求,保证桩尖土的承载力;
为灌注水下混凝土创造良好条件,保证水下混凝土灌注质量。
采用抽浆清孔法,直接用反循环钻机、空气吸泥机、水力吸泥机或离心吸泥泵等将孔底含钻渣泥浆吸出达到清孔的目的。
此法清孔较彻底,适用于各种方法钻孔的桩柱和摩擦桩。
5、钢筋骨架组装和吊安
钻孔灌注桩的钢筋笼要提前制作组装,长桩情况下钢筋笼长度很长应分节制作,每节长度以8~9m为宜。
在加工制作和组装时,要注意其施工精度,并应有较高的刚度。
6、灌注水下混凝土
水下混凝土一般采用刚性导管法灌注。
刚性导管用钢管制作,导管内径一般为200~350mm,导管使用前应进行必要的水密、承压和接头抗拉等试验。
开始灌注混凝土时,应在漏斗底口处设置可靠的隔水设施。
第二章桩径、桩长的确定
2.1桩径、桩长的初拟
根据相关设计材料的数据,初步确定桩长45米,桩径D=2米。
承台尺寸初拟及地面标高见图二。
2.2桩数的确定
摩擦桩单桩轴向力受压容许承载力:
(桩孔灌注桩)
其中,桩的周长;
(桩径D=2m,采用旋转钻,则直径增大5cm)
(具体数据参见表一)
面积:
修正系数:
深度,故取米;
桩底土的容许承载力;
桩侧土的平均容重
故
估算桩数:
n取整数,即;
桩的具体分布及承台尺寸见图二;
表一桩埋置深度范围内土的相关数据
土层
深度
地基系数
内摩擦角Φ
①
1.40
18.70
15
7.10
120
40
②
8.60
17.73
4
15.60
90
24
③
1.70
19.60
13.80
200
66
④
14.40
19.56
16.58
230
57
⑤
4.80
19.85
16.10
240
70
⑥
6.00
18.55
55
27.00
160
45
⑦
5.10
19.20
20.40
220
2.3桩长的确定
假设桩基插入最底层的高度为h,,则
;
假设埋置深度小于等于40,则;
解之,可得h,=4.51m;
则桩长
取整,可得桩长L=42米;
又因为42>
40,故假设不成立。
所以取h=40米;
则
解之,可得.故桩长米。
取整,得出确定的桩长为。
第三章桩基内力及位移计算
3.1桩的计算宽度的计算
桩的计算宽度
其中,形状换算系数
受力换算系数
因为桩间净距,则
(b`查表,可得)
所以,桩的计算宽度:
;
3.2地基系数的确定
此桩总长42米,共经过七层不同的土层,具体数据见表一。
地基系数的确定采用等效面积换算法,其计算图示见图四。
等效面积计算m值:
又因为所以
地基系数
3.3桩的变形系数ɑ的确定
变形系数的计算公式:
其中,
基础计算刚度
所以,桩的计算刚度=
3.4桩的刚度系数的确定
3.4.1单位“力”作用,桩在该处变位
因桩底是非岩石类土,且所以则
3.4.2单位“力”作用在桩顶时桩顶变位计算
其中.
3.4.3桩顶发生单位变位时桩顶发生内力的计算
其中,;
摩擦角
侧摩阻力以扩散角至桩地面得的半径为:
∴;
∴桩身截面;
则:
3.5每桩的桩顶作用的计算
3.5.1承台发生单位变位时,所有桩顶对承台作用反力之和的计算
其中,为每排的桩数,为各桩至承台中心处的距离。
3.5.2承台变位的计算
3.5.3任一桩顶分配作用效应组合设计值计算
校核:
3.6桩身弯矩最大值计算
3.6.1局部冲刷线处桩柱变位计算
此设计中,桩顶即为承台底面,
3.6.2局部冲刷线以下深度Z处桩身各截面内力计算
弯矩
则有;
桩身截面配筋只需要弯矩,不会发生剪力破坏,在此只计弯矩。
可从书附录中按查取,其计算列于表二,绘制的桩身弯矩图见图5。
表二桩身弯矩计算表
αZ
Z
0.2
0.704
-0.00133
-0.00013
0.99999
0.20000
6608.106
0.4
1.408
-0.01067
-0.00213
0.99974
0.39998
6915.610
0.6
2.113
-0.03600
-0.01080
0.98806
0.59974
7003.946
0.8
2.817
-0.08532
-0.03412
0.99181
0.79854
7030.635
1
3.521
-0.16652
-0.08329
0.97501
0.99445
6808.538
1.4
4.930
-0.45515
-0.31933
0.86573
1.35821
5884.855
1.8
6.338
-0.95564
-0.86715
0.52997
1.61162
4559.172
2.2
7.746
-1.69334
-1.90567
-0.27087
1.57538
3145.212
2.6
9.155
-2.62126
-3.59987
-1.87734
0.91679
1900.883
3
10.563
-3.54058
-5.99979
-4.68788
-0.89126
979.648
3.5
12.324
-3.91921
-9.54367
-10.34040
-5.85402
341.286
14.085
-1.61428
-11.73066
-17.91860
-15.07550
166.546
从表中可以看出:
最大的弯矩设计值为
其轴向设计值为:
第4章竖向承载力验算
4.1假想平面的计算
由于内摩擦角的影响,假想平面按扩散,其计算图示见图六。
按此原理,则假想平面的计算长度:
计算宽度:
由此计算所得出的假想平面见图七;
群桩实体基底面积:
群桩实体基底纵向截面模量:
图七说明,其中阴影部分为由于内摩擦角而延伸的宽度,其值:
4.2群桩竖向承载力计算
群桩桩底平面最大压应力
其中,桩的埋置深度;
承台底面至地面的高度;
承台底面以上土的重度(按一般土质取值);
承载力修正系数;
承台底面中心处竖向力,弯矩;
承台底面至桩底平面土的平均密度,包括桩的重力在内(kN):
式中:
可得出:
所以,
桩底平面处地基土的容许承载力:
由上计算,可得
所以,群桩承载力满足要求。
第五章桩身配筋计算
5.1主筋的配置
5.1.1主筋配置的规定
钻孔灌注桩,直径D不小于800mm,桩内的纵向钢筋的直径不小于14mm,根数不宜少于8根,其净距不宜小于80mm,保护层厚度不宜小于60∽75mm。
5.1.2主筋配置设计
配筋资料:
最大弯矩设计值
结构重要性系数;
桩孔灌注桩;
桩两端支座固定,计算长度桩身采用C25混凝土,;
拟采用HRB400钢筋,
配筋计算:
桩的半径混凝土保护层厚度取70mm;
拟采用(外径44.5)钢筋,单根钢筋供给面积;
则;
桩的长细比
其中,;
对于圆形,;
∴
>
1∴
计算偏心距:
假设值,直到求的较吻合的值,其计算结果见表三。
表三假设值,验算轴向力设计值
A
B
C
D
0.3
0.5798
0.4155
-0.9675
1.7313
0.003133
5667.483
0.730389
0.35
0.7201
0.4828
-0.7165
1.8225
0.004752
7157.661
0.922434
0.36
0.7489
0.4952
-0.6676
1.8366
0.005142
7479.471
0.963907
0.37
0.778
0.5073
-0.619
1.8494
0.005559
7811.490
1.006695
由表三,可以看出,配筋率即为所求。
则所需钢筋面积为:
钢筋根数;
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