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桩基础课程设计(仅供参考)

院系:土木学院姓名: ***学号: ********班号:土木1001指导教师:***日期:2013年6月目录1.设计资料1.1 上部结构资料 (4)1.2 建筑物场地资料 (4)2.选择桩型、桩端持力层、承台埋深 (4)2.1 选择桩型 (4)2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深 (4)3.确定单桩极限承载力标准值 (5)4 确定桩数和承台底面尺寸 (5)4.1 B柱桩数和承台的确定 (5)4.2 C柱柱桩数和承台的确定 (5)5. 确定复合基桩竖向承载力设计值(与非复合作比较) (5)5.1四桩承台承载力计算(B承台) (5)5.2五桩承台承载力计算(C承台) (7)5.3 比较 (8)6. 桩基础沉降验算 (8)6.1 B柱沉降验算 (8)6.2 C柱沉降验算 (8)7.桩身结构设计计算 (9)8. 承台设计 (10)8.1四桩承台设计(B柱) (10)(1)柱对承台的冲切 (10)(2) 角桩对承台的冲切 (11)(3)斜截面抗剪验算 (11)(4)受弯计算 (11)(5)承台局部受压验算 (12)8.2五桩承台设计(C柱) (12)(1)柱对承台的冲切 (12)(2) 角桩对承台的冲切 (12)(3)斜截面抗剪验算 (13)(4)受弯计算 (13)(5)承台局部受压验算 (13)1.设计资料1.1 上部结构资料某建筑方案,上部结构为五层框架,底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。

BC附图1.2 建筑物场地资料见附加资料2.选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1 选择桩型采用预制桩(静压桩),这样可以较好的保证桩身质量,并在较短的施工工期完成沉桩任务。

同时,当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。

2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布,第⑤层为粉砂,压缩性低,所以第⑤层是比较适合的桩端持力层。

桩端全断面进入持力层1.0m(>2d),工程桩入土深度为h,h=2+2+4+8+1=17m。

初步选定承台埋深为2.1m。

桩截面尺寸选用:350mm ×350mm , 桩基以及土层分布示意如右图。

3.确定单桩极限承载力标准值按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值:=4×0.35×(2×20+4×10+8×22+2500×0.1225)=1014.15KN估算的单桩竖向承载力设计值(60.1==p s γγ) kN Q ppks6156.165.1014Q R sk==+=γγ4 确定桩数和承台底面尺寸下面以B,C 的荷载计算。

4.1 B 柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载N=1900KN 初步估算桩数, 即:n =1900/615=3.1,取n =4根,桩距 1.05m 3d =≥a S ,桩位平面布置如右图,承台底面尺寸为1.9m 1.9m ⨯。

4.2 C 柱柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载N=2700KN 初步估算桩数 n =2700/615=4.4,取n =5根, 1.05m 3d =≥a S ,取m S a 6.1=,则承台底尺寸为2.3m 2.3m ⨯。

桩位平面布置如右图。

5. 确定复合基桩竖向承载力设计值(与非复合作比较)《桩基规范》采用群桩效应系数法。

下面用群桩效应系数法计算B,C 复合基桩的竖向承载力设计值5.1四桩承台承载力计算(B 承台)四桩桩基础五桩桩基础图2-7承台净面积:22212.335.049.1m A c =⨯-=。

承台底地基土极限阻力标准值:KPa f q k ck 20010022=⨯== kN n A q Q c ck ck 156412.3200=⨯==kN l quQ iski sk 4.708==∑kN q A Q p p pk 25.306==分项系数70.1,65.1===c p s γγγ因为桩分布不规则,所以要对桩的距径比进行修正,修正如下: 4.235.049.19.1886.0886.0=⨯⨯==b n e Ad a S112.0179.1==lBc群桩效应系数查表得:64.1,8.0==p s ηη承台底土阻力群桩效应系数:c ece c c i c icc A A A A ηηη+= 承台外区净面积2222.1)35.09.1(9.1m A e c =--= 承台内区净面积92.12.112.3=-=-=e c c i c A A A m 2查表63.0,11.0==e c i c ηη31.012.32.163.012.392.111.0=+=+=c ece c c i c i cc A A A A ηηη 那么,B 复合桩基竖向承载力设计值R: kN Q Q Q R cckcppkpssks31.67670.115631.065.125.30664.165.14.7088.0=++=++=γηγηγη5.2五桩承台承载力计算(C 承台)承台净面积:2226775.435.053.2m A c =⨯-=承台底地基土极限阻力标准值:KPa f q k ck 20010022=⨯==kN n A q Q c ck ck 1.18756775.4200=⨯==kN l quQ iski sk 4.708==∑kN q A Q p p pk 25.306== 分项系数70.1,65.1===c p s γγγ因为桩分布不规则,所以要对桩的距径比进行修正,修正如下: 6.235.053.23.2886.0886.0=⨯⨯==b n e Ad a S1353.0173.2==lBc群桩效应系数查表得:64.1,8.0==p s ηη承台底土阻力群桩效应系数: c ece c c i c icc A A A A ηηη+= 承台外区净面积2224875.1)35.03.2(3.2m A e c =--= 承台内区净面积19.34875.16775.4=-=-=ec c i c A A A m 2查表63.0,11.0==ec i c ηη275.06775.44875.163.06775.419.311.0=+=+=c ece c c i c i cc A A A A ηηη 那么,C 复合桩基竖向承载力设计值R: kN Q Q Q R cckcppkpssks13.67870.11.187275.065.125.30664.165.14.7088.0=++=++=γηγηγη5.3 比较比较:用群桩效应系数法计算B,C 复合基桩的竖向承载力设计值比非复合的要大一些(本设计中)6. 桩基础沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。

由于桩基础的桩中心距小于6d ,所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。

6.1 B 柱沉降验算竖向荷载标准值kN F 1900=基底处压力kPa A G F p 3.5719.19.12025.29.19.11900=⨯⨯⨯⨯+=+=基底自重压力kPa d 381.21.21.01.1821.18=⨯⨯+⨯=γ基底处的附加应力kPa P P d 3.533383.5710=-=-=γ确定地基压缩层深度:m b b z n 3.4)9.1ln 4.05.2(9.1)ln 4.05.2(=-⨯=-=。

所以本基础取m Z n 3.4=计算沉降量。

计算如下表表:计算沉降量(B 柱)S 桩基础持力层性能良好,去沉降经验系数0.1=ψ。

短边方向桩数2=b n ,等效距径比4.235.049.19.1886.0886.0=⨯⨯==b n Ae d Sa ,长径比57.4835.017==d l ,承台的长宽比0.1=BcLc,查表:492.19,79.1,038.0210===C C C085.0492.19)12(79.112038.0)1(1210=+--+=+--+=C n C n C b b e ψ所以,四桩桩基础最终沉降量'S S e ψψ==mm 2.223.261085.00.1=⨯⨯ 满足要求 6.2 C 柱沉降验算竖向荷载标准值kN F 2700= 基底处压力kPa A G F p 40.5553.23.22025.23.23.22700=⨯⨯⨯⨯+=+=基底自重压力kPa d 381.21.21.01.1821.18=⨯⨯+⨯=γ基底处的附加应力kPa d P P 40.5173840.5550=-=-=γ确定地基压缩层深度:m b b z n 5)3.2ln 4.05.2(3.2)ln 4.05.2(=-⨯=-= 所以本基础取m Z n 5=计算沉降量 计算如下表表: 计算沉降量(C 柱)S 桩基础持力层性能良好,去沉降经验系数0.1=ψ。

短边方向桩数24.25===ccb L nB n ,等效距径6.235.053.23.2886.0886.0=⨯⨯==b n Ae d Sa ,长径比75.4835.017==dl,承台的长宽比0.1=BcLc,查表:492.14,77.1,038.0210===C C C00972.0492.14)124.2(77.1124.2038.0)1(210=+--+=+-+=C n C n C b b e ψ所以,五桩桩基础最终沉降量'S S e ψψ==mm 2929111.00.1=⨯⨯ 满足要求7.桩身结构设计计算采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。

吊立位置在距桩顶、桩端平面0.29L ,起吊时桩身最大正负弯矩2max 0429.0KqL M =,其中K=1.3; ./675.32.12535.02m kN q =⨯⨯=。

即为每延米桩的自重(1.2为恒载分项系数)。

桩身长采用混凝土强度C30,II 级钢筋,所以:m kN KqL M.23.5917675.33.10429.00429.022max=⨯⨯⨯==桩身截面有效高度m h 315.0035.035.00=-=1193.03153503.141023.592620=⨯⨯⨯==bh f M c s α9363.0)1193.0211(21)211(21=⨯-+=-+=s s αγ桩身受拉主筋2604.6693153009363.01023.59mm h f M As y s =⨯⨯⨯==γ选用,2804,164mm A s =Φ,因此整个截面的主筋胃,25.1608,168mm A s =Φ,配筋率为%46.013103505.1608=⨯=ρ>4.0min =ρ%。

其他构造要求配筋见施工图。

桩身强度R kN A f A f s y c c >=⨯+⨯⨯⨯⨯=+3.2083)5.16083103153503.140.1(0.1)(ψϕ 满足要求8. 承台设计承台混凝土强度等级采用C208.1四桩承台设计(B 柱)由于桩的受力可知,平均反力kN N 524=,桩顶净反力: kN n F n G N N j 47541951900=+==-= (1) 柱对承台的冲切由右图,2175mm a a oy ox ==,承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度mm h 9208010000=-=,承台底保护层厚度取80mm.冲垮比19.09201750====h a ox oy ox λλ 冲切系数846.12.019.072.02.072.0=+=+==ox oy ox d d λB 柱截面取2500500mm ⨯,混凝土的抗拉强度设计值kPa f t 1100= 冲切力设计值kN QF F il 14254751900=-=-=∑m mm u m 7.22700)175500(4==+⨯=kN F kN h u f l m t 1425504492.07.21100846.100=>=⨯⨯⨯=γα(2) 角桩对承台的冲切由计算图,mm c c mm a a y x 525,1752111====四桩承台结构计算平面图角桩冲垮比19.09201750111====h a x y x λλ 角桩的冲切系数23.12.019.048.02.048.0111=+=+==x y x λαα 0111121)]2()2([h f a c a c t x y yx +++αα 92.01100)2175.0525.0(23.12⨯⨯+⨯⨯= kN N kN j 4758.15240=>=γ 满足要求(3)斜截面抗剪验算计算截面为I-I ,截面有效高度m h 92.00=,截面的计算宽度m b 9.10=,混凝土的抗压强度kPa Mpa f c 96006.9==,该计算截面的最大剪力设计值kN N V j 95047522=⨯==mm a a y x 175==剪跨比19.09201750====h a x y x λλ 剪切系数2449.03.019.012.03.012.0=+=+=x λβ kN V kN h b f c 950410992.09.196002449.0000=>=⨯⨯⨯=γβ 满足要求(4)受弯计算承台I-I 截面处最大弯矩m kN y N M j .5.332)235.0175.0(9502=+⨯== II 级钢筋2/300mm N f y = 26057.13389203009.0105.3329.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯== 每米宽度范围的配筋27059.157.1338mm A s ==,选用2705270.769,145mm mm A s >=Φ 整个承台宽度范围内用筋5×1.9=9.5根,取10根,而且双向布置,即1420Φ(双向布置)(5)承台局部受压验算B 柱截面面积225.05.05.0m A t =⨯=,局部受压净面积2125.0m A A t n ==,局部受压计算面积225.2)5.03()5.03(,m A A b b =⨯⨯⨯= 混凝土的局部受压强度提高系数325.025.2,===t b A A ββ kN F kN A f B n c 1900972025.09600335.135.11=>=⨯⨯⨯=β 满足条件8.2五桩承台设计(C 柱)由于桩的受力可知,桩顶平均反力kN N 540=,桩顶净反力: kN n F n G N N j 54052700===-= (1)柱对承台的冲切由右图,2375mm a a oy ox ==,承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度mm h 9208010000=-=,承台底保护层厚度取80mm.冲垮比4076.09203750====h a ox oy ox λλ 冲切系数185.12.04076.072.02.072.0=+=+==ox oy ox d d λ B 柱截面取2500500mm ⨯,混凝土的抗拉强度设计值kPa f t 1100=冲切力设计值kN Q F F i l 21605402700=-=-=∑mmm u m 5.33500)375500(4==+⨯= kN F kN h u f l m t 2603419792.05.31100185.100=>=⨯⨯⨯=γα(2) 角桩对承台的冲切由计算图,mm c c mm a a y x 525,3752111====角桩冲垮比4076.09203750111====h a x y x λλ 角桩的冲切系数79.02.04076.048.02.048.0111=+=+==x y x λααkN N kN h f a c a c j t x y y x 540113992.01100)2375.0525.0(79.02)]2()2([00111121=>=⨯⨯+⨯⨯=+++γαα (3)斜截面抗剪验算计算截面为I-I ,截面有效高度m h 92.00=,截面的计算宽度m b 9.10=,混凝土的抗压强度kPa Mpa f c 96006.9==,该计算截面的最大剪力设计值kN N V j 108054022=⨯== mm a a y x 375==剪跨比4076.09203750====h a x y x λλ 剪切系数1696.03.04076.012.03.012.0=+=+=x λβ kN V kN h b f c 1080344592.03.296001696.0000=>=⨯⨯⨯=γβ 满足要求(4)受弯计算承台I-I 截面处最大弯矩m kN y N M j .594)235.0375.0(10802=+⨯== II 级钢筋2/300mm N f y = 26023919203009.0105949.0mm h f M A y s =⨯⨯⨯== 每米宽度范围的配筋270.10393.22391mm A s ==,选用270.103921077,147mm mm A s >=Φ 整个承台宽度范围内用筋163.27=⨯根,取16根,而且双向布置,即1416Φ(双向布置)(5)承台局部受压验算B 柱截面面积225.05.05.0m A t =⨯=,局部受压净面积2125.0m A A t n ==,局部受压计算面积225.2)5.03()5.03(,m A A b b =⨯⨯⨯= 混凝土的局部受压强度提高系数325.025.2,===t b A A ββ kN F kN A f B n c 2700972025.09600335.135.11=>=⨯⨯⨯=β 满足条件参考文献【1】中华人民共和国国家标准·《建筑桩基础技术规范(JGJ94—94)》·北京,中国建筑工业出版社,2002【2】中华人民共和国国家标准·《建筑地基基础设计规范(GB50007—2002)》·北京,中国建筑工业出版社,2002【3】中华人民共和国国家标准·《混凝土结构设计规范(GB20010—2002)》·北京,中国建筑工业出版社,2002【4】罗晓辉,主编《基础工程设计原理》,华中科技大学出版社,2006【5】王广月,王盛桂,付志前编著·《地基基础工程》·北京:中国水利水电出版社,2001【6】赵明华主编,徐学燕副主编·《基础工程》·北京:高等教育出版社,2003【7】陈希哲编著·《土力学地基基础》·北京:清华大学出版社,2004【8】熊峰,李章政,李碧雄,贾正甫编著·《结构设计原理》·北京:科学出版社,2002。

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