课程名称：《基础工程B 》设计题目：建筑桩基础设计院系：土木工程系专业：年级：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区年月日一：设计资料1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。
勘查期间测得地下水混合水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。
建筑安全等级为二级， 选择第二组数据：KN F 3150=, m KN M ⋅=410，H = 56kN ； 柱的截面尺寸为：400×400mm ；2、根据地质资料，以黄土粉质粘土或粉沙夹粉质粘土为桩尖持力层，3、每组编号为1至5号的同学，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300×300mm ，承台底面埋深：m d 50.2=4、根据附表2静载荷单桩承载力试验Q s -曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力550ukN Q =，也可以有已知条件计算得知uQ 。
360380ck q =至之间取值。
5、桩身资料： 混凝土为C30，轴心抗压强度设计值c f ＝ 15MPa ，弯曲强度设计值为MPa f m 5.16=，主筋采用：4Φ16，强度设计值：MPa f y 310=6、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为c f ＝15MPa ，弯曲抗压强度设计值为MPa f m 5.1=。
附：1）：土层主要物理力学指标； 2）：桩静载荷试验曲线。
桩静载荷试验曲线设计内容：1． 确定桩端持力层和承台埋深根据资料确定承台埋深为2.2m 。
采用钢筋混凝土预制方桩，桩的截面尺寸为300300mm mm ⨯。
根据底层资料，选粉砂夹粉质粘土层作为持力层。
桩端进入持力层的深度，对于粘性土不宜小于2倍桩径，选择440.3 1.2d m m =⨯=，这样承台底面以下桩的长度为14m2． 确定单桩竖向极限承载力标准值n采用公式（5-21）：Q Q Q u q l q A uk sk pk sik i pk p =+=+∑。
查表5-6可得：501Q kP s k = =56.4kP 2Q s k =75.6kP 3Q s kQ u q l sk sik i=∑40.3(508.856.4475 1.2)=⨯⨯⨯+⨯+⨯ 907.584kN = 查表5-7知：2800qkPa pk=，则28000.30.3252pk Q qA kN pk p==⨯⨯=3．初步估计所需装数n在估算桩数时，首先需计算单桩竖向承载力设计值R 。
由于桩的布置和桩数还未知，先不考虑承台效应和群桩效应，用公式（5-67）计算R 。
从表5-19查得 1.65s p γγ==，故得//907.584/1.65252/1.65702.778R Q Q kN sk s pk pγγ=+=+=确定桩数时，由于承台尺寸还没有确定，可先根据单桩承载力设计值和上部结构物荷载初步估算确定。
中心荷载时，估算桩数Fn R μ=，式中μ为经验系数，建筑桩基可采用1.1~1.2 。
本题取μ=1.1，3150F kN =，则得1.131504.93702.778n ⨯==，为了方便布置，选取6n =，即采用6根桩。
4．进行桩位布置和确定承台尺寸桩在平面上采用行列式布置，桩中心距(3~4)0.9~1.2a s d m ==，取x 方向中心距为0.9m ，y 方向中心距为1.2m 。
取边桩中心至承台边缘的距离为10.3d m =，承台边缘至桩的外面缘为150mm ，符合有关要求。
桩的布置和承台平面尺寸如图所示。
5、计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R 并验算桩数是否合适根据式（5-67）知///s p c R Q Q Q sk s pk p ck cηγηγηγ=++其中ck cq A Q ckn= （1）求系数s η和p η。
这两个系数可根据/a s d 和/c B l 由表5-20查得，但由于x 和y 两个方向的a s 不相等，查表时可采用平均值，即 (0.9 1.2)/2/ 3.50.3a s d +==，/ 1.8/140.128c B l ==以/ 3.5a s d =和/0.128c B l =，按桩周为粘土，用内插法从表5-20得出 0.85s η=， 1.495p η= （2）求系数c ηc η按式（5-70）计算。
首先求出承台内区、外区的净面积i c A ，e c A 和承台底地基土的净面积c A22.4 1.860.30.3 3.78c A m =⨯-⨯⨯= 22.1 1.560.30.3 2.61i c A m =⨯-⨯⨯= 23.78 2.61 1.17e i c c c A A A m =-=-=i c η，e c η可根据/a s d 和/c B l 由表5-21查得.，按/ 3.5a s d =和/0.128c B l =，用内插法得0.125i c η=，0.69e c η=按式（5-70）得 2.61 1.170.1250.690.33.78 3.78i ei e c cc cc c c A A A A ηηη=+=⨯+⨯=（3）求R从表5-19查得 1.65s p γγ==， 1.70c γ=，且380 3.78239.46ck c q A Q kN ck n ⨯=== 于是得基桩竖向承载力设计值///s p c R Q Q Q sk s pk p ck cηγηγηγ=++907.584252239.40.85 1.50.3738.881.65 1.65 1.70kN =⨯+⨯+⨯= （4）验算考虑承台土重和群桩效应下的桩数。
考虑地下水，承台及其土重2.4 1.8202 2.4 1.8(2010)0.2181.44G kN =⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯=3150181.44n 4.5738.88F G R ++===根， 说明取n 6=根可以满足要求。
6、求算桩顶荷载竖向力3150181.443331.44F G kN +=+=；取承台的高度为1.0m ，则承台底所受的弯矩（绕y 轴）为41056466.y M M H h kN m =+⨯=+=按式（5-60），各基桩所受的平均竖向压力设计值为3331.44555.246F G N kN n +===按式（5-61），基桩最大和最小竖向压力设计值为 2max62214660.9555.2420.92(0.9)y i i i M x F G N n x =+⨯=+=+⨯+⨯-∑ 555.24129.44684.68kN =+=2min62214660.9555.2420.92(0.9)y i i i M x F G N n x =+⨯-=+=+⨯+⨯-∑（）555.24129.44425.80kN =-=> 7、基桩竖向抗压承载力验算基础是偏心受压，验算时要同时满足式（5-72）0N R γ≤和式（5-73）max 1.20N R γ≤两个条件，由于桩基的安全等级为二级，则 1.00γ=。
验算如下1.0555.24555.24738.880N kN R kN γ=⨯=<=max 1.0724.49684.68 1.2 1.2738.88886.660N kN R kN γ=⨯=<=⨯=两项验算均满足要求。
8、基桩的水平承载力验算水平力56H kN =，水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角0056arctan 1.0253150θ==<，故可以不验算基桩的水平承载力9、承台抗冲切验算设计承台厚1.0m ，冲切破坏锥体有效高度00.95h m =。
（1）柱对承台的冲切验算。
根据公式（5-93）、（5-94）、（5-95）00l t m F f u h γα≤，l i F F Q =-∑，0.720.2αλ=+ 二级桩基， 1.00γ=，315003150l i F F Q kN =-=-=∑，由于在x 方向0550a mm =，在y 方向0250a mm =。
采用两者的平均值，即取05502504002a mm +==，则 004000.42950a h λ=== 0.720.721.160.20.420.2αλ===++40015004009002()3200 3.222m u mm m ++=+==承台混凝土选用C30，抗拉强度设计值1430t f kPa =,则0 1.161430 3.20.955042.75 1.0315031500t m l f u h kN F kN αγ=⨯⨯⨯=>=⨯=满足要求。
（2）角桩对承台的冲切验算。
应验算受桩顶荷载最大的角桩对承台的冲切。
此时，0600h mm =，1250x a mm =，150y a mm =，故得 1102500.42600x x a h λ===，110500.080.2600y y a h λ===<，取10.2y λ= 110.480.480.770.20.420.2x x αλ===++，110.480.48 1.200.20.20.2y y αλ===++ 从图可知，124500.45c c mm m ===。
承台受角桩冲切的承载力为111211022yx x y t aa c c f h αα⎡⎤⎛⎫⎛⎫+++⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦0.050.250.770.45 1.20.4514300.6905.822kN ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯++⨯+⨯⨯= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦max 1.0684.68684.68905.80l F N kN kN γγ==⨯=<满足要求。
10、承台斜截面受剪验算从图可知最危险的截面是A-A 截面，因为在该截面的右侧两根桩所承受的荷载最大，都是max N 。
从图中可知250x a mm =，有效高度00.95h m =，则02500.260.3950x x a h λ===<，取0.3x λ= 0.120.120.20.30.30.3x βλ===++假设截面处的计算宽度为1.625m ，C30混凝土的14300c f kPa =，则承台A-A 斜截面受剪承载力为000.214300 1.6250.954415.12 1.02648.681297.360c f b h kN V kNβγ=⨯⨯⨯=>=⨯⨯=满足要求11、承台配筋（1）受弯计算对锥形承台，只需按公式（5-91）计算柱边截面的弯矩，然后按其进行配筋计算。
20.7916.22.y i M N x kN m ==⨯⨯=∑181.44（684.68-）6654.440.4525.040.4395.640.4630.05.x i i M N y kN m ==⨯+⨯+⨯=∑ （2）配筋计算采用HPB235级钢筋，其2210/y f N mm =，00.95h m =。