桩基础课程设计题目：某机械加工车间桩基设计指导教师：班级：姓名：学号：建筑工程学院2010年7月21日某机械加工车间桩基设计一、设计资料1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300×400mm2)传至基础顶面的最大荷载为：轴力F k=4500KN，弯矩M k=200KN.m，剪力H k=35KN。

2、工程地质勘察报告引致课程指导书3、土层名称及厚度如下图所示，地下水位为-0.50m附表: 土的物理力学性质指标表二、设计过程1、确定桩形、截面根据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制桩，其截面尺寸为400⨯400mm2。

2、选择桩长暂取桩顶伸入承台的长度为50mm，承台埋深1.5m，承台高度1.0m，钢筋保护层厚度70mm则承台有效高度为：h0=1.0-0.070=0.93m桩中间段长：h1=15-1.50 =13.5m桩端进入持力层厚度：4.875d=4.875⨯400=1950mm桩长为：h=0.05+13.5+0.5+1.95=16.00m3、初步设定承台的地面标高，承台底面面积，选择桩和承台的混凝土强度等级初定承台标高为：-1.5m，假定承台底面面积为8m2为便于施工，桩和承台的混凝土强度等级均取C304、确定单桩承载力KNl q u A q R isis p p ps .27402.45)3704.919.35.012.5 2.6019.21.00.4(2040.414502a =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯+⨯=+=∑5、确定桩数根根，暂取88.57.2740)1764500(2.1)(2.1176.012.44105.12.4420a k =+⨯=+≥=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-=R G F n KN Ah Ad G k w w G K γγ6、桩的平面布置 初选承台尺寸 桩距：取桩距S=1200m,承台长边：a=2×(0.6+0.4+0.4+0.3+0.3)=4m 承台短边: b=2×(0.4+0.3+0.3)=2m 7、单桩承载力验算取承台及其上土的平均重度γG =20KN/m 3 桩顶平均竖向力：KNR KN n G F Q a k k k 2.74084.5581764500=<=+=+=22max max min2.142.1).0135200(84.55)(⨯⨯⨯+±=+±=∑iK K k x x h H M Q Q=584.5±48.96=⎩⎨⎧==KN a KN KN R KN 1.9738R 4.654778862.16.5645a 。

, 符合要求单桩水平力设计值：0 1.50.5 1.50.40.5 1.1b b m =+=⨯+=4/0.6m MN m =966.0)12/4.04.010385.01.1106534350=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==（EI mb α m m h 0.415.4616966.0 =⨯=α取m 0.4=h α ,441.2=x γKNv EIR oaxH 1.2010441.2)12/4.04.010385.0414.03433a =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==（χαKN R KN n H H Ha K iK1.2075.34835==== , 满足要求相应于荷载效应基本组合时作用于柱底的荷载设计值为：KNH H m KN M M KN F F k k k 25.473535.135.1/27020035.135.16075450035.135.1=⨯===⨯===⨯== 扣除承台和其上填土自重后的柱顶竖向力设计值：KNn F N .475986075===()()22max maxmin 2.142.10.125.47270.4759⨯⨯⨯+±=+±=∑ix x Hh M N N⎩⎨⎧=±=KN KN693.35.82566.14.7598、柱身结构验算根据构造要求：打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%，静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%，故取该桩的配筋率为0.8%。

21280%8.0400400mm bh A s =⨯⨯==ρ取4120，21256mm A s =箍筋：中间区段200@6φ， 桩顶和桩尖区加密100@6φ，其余桩身150@6φKNQ KN f A KNQ Q c c P k 96.983171675.03.1440096.98386.72835.135.1==⨯⨯==⨯== ψ , 满足要求桩的水平起吊: m l 12.3316207.0207.0=⨯= 桩的吊立：m l 88.6416293.0293.0=⨯=9、群桩承载力校核按应力扩散法计算，取土层内摩擦角为120，则扩散角为0012/43=，边桩外侧尺寸为1.4m ×3.4m ，则桩端应力面的长宽分别为：mb m a oo 8.053tan 162.438.033tan 162.41=⨯+==⨯+=实体基础埋深范围内土的平均重度为：165.424.9.946.8.053.86.25.80.23.95.016⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=m γ3/93.8m KN =同一硬度粉质粘土的承载力特征值按下式修正：)5.0()3(-+-+=d b z f f m d b ak a γηγη2/76.54)5.016(3.982)34(4.195.0190m KN =-⨯⨯+-⨯⨯+=地下水位在承台表面处，取承台及其上覆土平均重度为3/20m KN G =γ地下水位以下取3/3.98mKN p =γ，则实体的自重为：KN G k 524.82)5.9163.985.020(8.058.03=⨯+⨯⨯⨯=当底面按轴心受压时：22/76.54/49408.508.3524.824500m KN f m KN ab G F a k k ==⨯+=+所以满足要求 10、承台设计 承台70mm ，则h 0=1000-70=930mm（1）抗冲切计算： 325.2400930tan ==α o o 4573.66 =α 柱边冲切： 冲切力：KN N F F i l607506075=-=-=∑受冲切承载力截面高度影响系数hp β计算： 由于承台高度h=1m , 所以983.0=hp β冲垮比λ和系数α的计算：2)2.022.0(84.0)2.0(84.0.0122.0930200=+=+====ox ox o ox ox h a λβλ 1.79)2.027.0(84.0)2.0(84.00.127.0930250=+=+====oy oy oy oy h a λβλ[][]KNF KN h f a h a b l t hp ox c oy oy c ox 60756207930.01430983.0)0.4.20(9.71)0.253.0(22)()(20==⨯⨯⨯+⨯++⨯⨯=+++ βββ 所以满足要求 角桩向上冲切：m mm C C 6.060021===27.0,25.0,22.0,.2001010101========y y y y x x x x m a a m a a λλλλKNN KN h f a C a C t hp x y y x y y x x 25.582349.5930.01430983.0)22.06.0(19.1)225.06.0(.331)2()2(19.1)2.027.0(56.0)2.0(56.0.331)2.022.0(56.0)2.0(56.0max 01111111122==⨯⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯++⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=+=+==+=+=βββλβλβ 满足要求 （2）抗剪计算：根据公式 00h b f V t hs ββ≤ 和 )0.1/(75.1+=λβ该剪跨比与上步中的冲垮比相同.3027.0.3022.000 ====y y x x λλλλ，受剪切承载力截面高度的影响系数hs β计算：930.00.21430346.1963.0346.10.13.075.13~3.0(3.0963.0)930800()800(hs 4141⨯⨯⨯⨯==+======o o t ox x o hsh b f h βββλλβ剪切系数之间）介于KN N KN 165123447.6max == 所以满足要求930.00.21430346.1963.0346.12.03.075.12.075.13.0,3.027.0⨯⨯⨯⨯==+=+====o o t hs y oy y h b f ββλβλλλ）（）（取 KN N KN 476.5233447.6==所以满足要求（3）抗弯计算：262721.99303009.010683.469.0683.4645.0.47592m m h f M A mKN y N M o y x s i i x =⨯⨯⨯==⋅=⨯⨯==∑ 选用1814，22771mm A s =， 沿平行与Y 轴方向均匀布置 2652609303009.0101320.89.01320.8.40.58254m m h f My A mKN y N My o y s i i =⨯⨯⨯==⋅=⨯⨯==∑选用1422，25320mm A s =， 沿平行于X 轴方向均匀布置 三、设计说明1、工程地质条件引自课程设计指导书，其特性如表格所示2、桩和承台的混凝土强度等级均为C30，配筋采用二级钢筋HRB3353、桩采用预制桩，长度为16m ，截面尺寸为400×400mm 2。

4、施工方法：(一)打桩设备打桩设备主要是桩锤和桩架。

桩锤有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。

柴油锤是利用燃油爆炸推动活塞往复运动而锤击打桩，活塞重量从几百公斤到数吨。

用锤击沉桩，为防止桩受冲击应力过大而损坏，宜用重锤轻击。

如用轻锤重打，锤击功大部分被桩身吸收，桩不易打人，且桩头易打碎。

锤重与桩重应有一定的比值，或控制锤击应力，以防把桩打坏。

桩架是支持桩身和桩锤，沉桩过程中引导桩的方向，并使桩锤能沿着要求的方向冲击的打桩设备。

常用桩架有多能桩架和履带式桩架，多用后者。

履带式桩架以履带式起重机为底盘，增设了立柱和斜撑用以打桩。

(二)打桩打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的障碍物；平整施工场地；定位放线。

柱基轴线的定位点应设置在不受打桩影响的地点，打桩地区附近需设置不少于2个的水准点，在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的人土深度。

打桩时应注意下列一些问题：1．打桩顺序打桩顺序应根据地形、土质和桩布置的密度决定。

由于桩对土体产生挤压，打桩时先打人的桩常被后打人的桩推挤而发生水平位移，尤其是在满堂打桩时，这种现象尤为突出。