B c 3 1.2 0.3 2 4.2m Lc 4 1.2 0.3 3 5.4m
七、群桩承载力计算
承台及上覆土重量
G k Ad （ 承台与上覆土的平均重度，取 20kN / m 3 ）
G k Ad 20 5.4 4.2 2 907.2kN
X
2 i
286.36
(1210 212 2) 354.4kN 1.2 Ra 384 kN 8(2.4 2 1.2 2 )
桩顶效应满足要求。 7.2 考虑承台效应时复合基础的承载力特征值 R 不考虑地震作用时， R R a c f ak Ac 根据规范 S a =1.2m d=0.3m Bc 4.2m L=10m(桩长)
Quk Qsk Q pk u q sik Li q pik Ap
q sik 桩侧第 i 层土的极限侧阻力标准值， q pk 极限端阻力标准值。经查《建筑桩基
技 术 规 范 JGJ94-2008 》 可 知 灰 色 粉 质 粘 土 q sik 40kPa
灰 黄色 粉质 粘 土
q s i k 64k P a 。
M t max k 0.0214 qL2 0.0214 2.25 10 2 1.3 6.26kN m
M 1 M 2 M t max k 6.26kN m
桩身弯矩设计值 M=1.2 M 1 =1.2×6.26=7.512kN.m ,桩身混凝土强度 C30，桩身受 拉主筋面积 A g
3
（5）根据地质资料，以灰黄色粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸 300300mm，桩长 10.0m； （6）桩基沉降量容许值：[s]= 200（mm） ； （7）沉桩方式：静压； （8）桩身材料：混凝土为 C30，轴心抗压强度设计值 fc=15mpa，弯曲抗压强度设计值 fm=16.5mpa；主筋采用 4 16，其强度设计值 fy=310mpa.（起吊安装验算） （9）承台材料：混凝土为 C30，轴心抗压强度设计值 fc=15mpa，弯曲抗压强度设计值 fm=16.5mpa；抗拉强度设计值 ft=1.5mpa.
M 0.9 f y h0
设桩身主筋混凝土保护层厚度取 35mm，所以 h0 300 35 265mm
f y 310 MPa
Ag
M 7.512 10 6 102 mm 2 0.9 f y h0 0.9 310 265
而 主 筋 用 4 16
Ag
4 16 2 804 mm 2 Ag 102 mm 2 4
4.1 按桩周岩土的阻力确定单桩竖向承载力· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 4.2 按材料强度确定单桩竖向承载力· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
4
五、桩身结构验算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 六、确定桩数和承台尺寸· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 七、群桩承载力计算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6
三、确定持力层，桩型，承台，埋深
通过分析以灰黄色粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸 300300mm， 桩长 10.0m，承台埋深确定 2.0m，考虑到桩顶要伸入承台 50mm，所以桩有效桩长为 9.95m。 ：
桩基础示意图：
四、确定单桩承载力（根据规范的经验公式）
4.1 按桩周岩土的阻力确定单桩竖向承载力 一般预制桩及中小直径灌注桩，单桩竖向极限承载力标准值 Q uk 可按下式计算：
6
查《基础工程》表 4-7
Bc 0.42 L
Sa 3 d
所以 c 取 0.085
Ac （计算基桩所对应的承台底地基土净面积）
= A Aps / n (5.4 4.2 20 0.09) / 20 1.04
f ak （承台底 0.5 承台宽度深度内各层土地基承载力特征值按厚度加权平均值）
基础总重与轴心荷载 Fk Gk 4820 907.2 5727 .2kN 7.1 桩顶作用效应验算 ① 轴心竖向力作用 N k ② 偏心竖向力作用
N kmax N k (M k H k d )
Fk Gk 5727 .2 286.36kN Ra 320 kN n 20
7.1 桩顶作用效应验算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 7.1 桩顶作用效应验算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 7.3 软弱下卧土层承载力验算· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·7
Quk Qsk Q pk u q sik Li q pik A 4 0.340 9 64 0.95 p 1500 0.32 639.96kN
4
单桩竖向承载力特征值 Ra
Quk K 2安全系数 ，所以 Ra 639.96 320 kN 。 2 K
。故满足起吊要求。
六、确定桩数和承台尺寸
5
桩数估算 n
1 .3 N k 4820 1.3 19.5 （1.3 为考虑偏心荷载，将按轴心荷载确 Ra 320
定桩数增加） 故取 20 根。 采用 4×5 布置，桩距（根据规范桩最小中心距 S a =3.0d(d 桩直径或边长)，考虑对 于大面积桩群，尤其 是挤土桩，桩 的最小中心距 还应适当增大 ）所以 S a =4 × 0.3=1.2m，桩心距承台边缘距离不应小于桩直径或边长所以取 0.3m
（1）地基基础设计等级为乙（2）级； （2）已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：轴力 Fk=(3200+20 ×81)=4820kN，弯矩 Mk=(400+10×81)=1210kN m，剪力 Hk=(50+2×81)=212kN。 （其中，Mk、Hk 沿柱截面长边方向作用） ； （3）柱的截面尺寸为：400mm600mm； （4）承台底面埋深：d=2.0m；
d取
B c 4.2 2.1m ，所以 f ak =1.35 f k =1.35×120=162kPa 2 2
所以 R=320+0.085×162×1.04=334.3kN> R a 7.3 软弱下卧土层承载力验算 由于持力层下的土层的地基承载力 f k 大于持力层的 f k ， 所以不需要验算下卧土 层承载力。
土 层 编 号 12 21
名称
厚 度 m
含 水 量w (%)
天然 重度 3 (kn/m )
孔 隙 比 e
Ps mpa
液性 指数 IL
压缩 承载力 粘聚 模量 标准值 Es f k (kpa 力c ) (kpa (mpa) )
杂填土 灰色粉 质粘土 灰黄色 粉质粘 土
2. 0 9. 0 38. 2
十、参考文献· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11
2
一、工程地质资料
建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为 4 层， 物理力学性质指标见表 1-1，勘察期间测得地下水混合水位埋深为 2.0m。地下水水质 分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。 塑 性 指 数 Ip 直剪试验 ( 直快 ) 内摩 擦角
N（竖向力设计值）=4820×1.2=5784kN。 结论：按地基土单桩竖向承载力比按材料单桩竖向承载力小，故单桩竖向承载 力特征值 Ra 320 kN 。
五、桩身结构验算
采用两点起吊，吊点位置距桩顶、桩尖 0.207L=0.207×10=2.07m。起吊时桩身最 大负弯矩 M t max k 0.0214 qL2 其中 q=0.3×0.3×25=2.25kN/m 为每延米桩的自重， 所以 Mt max k 0.0214 qL2 0.0214 2.25 10 2 K （K 为考虑在吊运过程中桩可能受 到的冲击和振动而取的动力系数 K=1.3）
4.2 按材料强度确定单桩竖向承载力
N C f c Ap 0.9 f y Aa
其中 1.0 c 0.85
f c 15MPa Ap 0.3 m
2
2
4 16 2 f y 310 MPa Aa 4
N C f c Ap 0.9 f y Aa 1372 kN
本科生课程设计
课
程
基础工程课程设计
题目： 柱下钢筋混凝土预制桩基础设计
学
院
建筑工程学院 2011 级土木工程 2011450081 宗振宇 张建辉
年级、专业 学 姓 号 名
指 导 教师
年
月
1
日
目
录
一、工程地质资· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 二、桩基础设计资料· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 三、确定持力层，桩型，承台，埋深· · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 四、确定单桩承载力（根据规范的经验公式） · · · · · · · · · · · · ·4