地基基础课程设计学生姓名：***学号：************指导教师：***所在学院：建筑工程学院专业：土木工程专业2013 年09 月地基基础课程设计任务书（预制桩基础）--土木B103一、工程概况燕郊某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度72m，室内外地面高差0.30米。
柱截面500×1000mm。
建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。
表A 建筑场地地质条件注：地下水位在天然地面下2.5米处表B 上部结构传来荷载注：1、荷载作用于基础顶面，弯矩作用于跨度方向；2、表中给出的是荷载设计值，如需用到荷载标准值，直接把设计值除以1.3即可。
二、题目分配按学号选择表B中相应的荷载，全班地质条件均相同（表A）。
三、设计要求1、设计桩基础（包括桩、承台设计、群桩基础计算等）；2、绘制施工图，包括基础平面布置图、承台和桩身详图及必要的施工说明等；（A1图纸594mm×841mm）。
3、计算书内容应详尽，数据准确，排版规范（按附件的排版规范执行）。
图纸应符合制图规范相关要求，表达完整、准确。
参考设计步骤：1、确定桩的类型、长度（包括确定桩端持力层）、截面尺寸，初步选择承台底面标高（要考虑预制桩的要求）；2、按经验公式确定单桩承载力；3、确定桩数及布置；4、群桩基础计算；5、桩身设计；6、承台设计；7、绘制施工图。
目录1 设计资料................................................................................................ 错误!未定义书签。
2 选择桩端持力层、承台埋深................................................................ 错误!未定义书签。
3 确定单桩极限承载力标准值 (2)4 确定桩数和承台尺寸 (3)5 桩顶作用效用验算 (3)6 桩基础沉降验算 (4)6.1 求基底压力和基底附加压力 (4)6.2 确定沉降计算深度 (4)6.3 沉降计算 (4)6.4 确定沉降经验系数 (6)7 桩身结构设计计算 (6)8 承台设计计算 (8)8.1 承台受冲切承载力验算 (8)8.2 承台受剪切承载力验算 (9)8.3 承台受弯承载力验算 (10)8.4 承台局部受压验算 (10)参考文献 (12)桩基础课程设计计算书1.设计资料由上结构传至桩基的最大荷载设计值为：N=2956kN ，M=231 kN·m ，V=80kN表A 建筑场地地质条件注：地下水位在天然地面下2.5米处1.选择桩端持力层、承台埋深根据表A 地质条件，以粉质粘土层为桩尖持力层，采用预制混凝土方桩，桩长L=20m ，截面尺寸为400mm ⨯400mm ，桩尖进入粉质粘土层为2m 。
桩身材料：混凝土，C30级，c f =14.32/mm N ；钢筋，二级钢筋，y f ='y f =3002/mm N 。
承台用C20及混凝土，c f =9.62/mm N ；t f =1.102/mm N ，承台底面埋深d=2.0m 。
3.确定单桩极限承载力标准值根据地基基础规范经验公式∑+=+=P pk i sik p pk sk uk A q l q u Q Q Q桩侧土的极限侧阻力标准值（kPa ）按表8.6取值得： 淤泥质粘土层， k s q 1=22-30kPa ，取k s q 1=23.14kPa.灰色粘土层，00.1=L I 时， k s q 2=40-55kPa ，取k s q 2=42.14kPa 。
亚粘土层， 60.0=L I 时， k s q 3=55-70kPa ，取k s q 3=57.14kPa 。
粉质粘土层， 60.0=L I 时， k s q 4=55-70kPa ，取k s q 4=57.14kPa 。
桩的极限端阻力标准值，可按查表8.7取值：粉质粘土层，60.0=L I （可塑），混凝土预制桩桩长20m ，取pk q =1900-2800kPa ，取pk q =2028.57 kPa∑+=+=Ppk i sik p pk sk uk A q l q u Q Q Q kN 19.13964.057.2028)214.577.214.577.314.426.1014.23(4.042=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=单桩竖向承载力特征值：a R =kN K Q uk 10.6982/19.1396/== 水平承载力特征值：oa xha X V EI a R 375.0= （oa X 一般取10mm ）51EImb a = 085.0EcI EI = 2000b W I = 620bh W = b=｛)5.05.1)1((++d k d k f fmd m d 11≤> ｝ 由于混凝土预制桩桩型为方形，故f k 取1.0m 地基土横向抗力系数的比例系数2~4.5，取2.5x V 0桩顶水平位移系数，ah=0.57×20=11.4>4取ah=4，则x V 0=0.940则kN ha R22.6801.094.000213.01055.285.057.075.073=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=4.确定桩数和承台尺寸257.310.69885.2273==≥ak R F N 取n=4根桩距m d s 6.14.044=⨯=≥， 取s=1.8m 。
承台尺寸 a=b=2m 6.28.14.02=+⨯，承台高取0.8m 。
确定承台平面尺寸及桩的排列如下图所示。
5.桩顶作用效用验算单桩所受的平均作用力（取承台及其上的土的平均重度3/20m kN g =γ):kNR kN n G F N a k k k 10.69820.6464)30.02(206.26.285.2273=<=+⨯⨯⨯+=+=单桩所受的最大作用力：kN R kN xx h H M N N a ik k k k 72.8372.123.7099.049.0)8.054.6169.177(20.646)(22maxmax =<=⨯⨯⨯++=++=∑基桩水平力设计值kN n Hk k H 385.15454.611=== 远小于R ha =68.22kN 故无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力。
6.桩基础沉降验算6.1 求基底压力和基底附加压力基 底 压 力：kPa A G F p 37.3826.281.25842==+=基底附加压力：=0P d r -P =382.37-19.6⨯6≈264MPa kPa 264.0=6.2 确定沉降计算深度因不存在相邻荷载影响，故：(2.50.4ln ) 2.6(2.50.4ln 2.6) 5.5n Z b b m =-=⨯-⨯= 取n Z = 6.0m6.3 沉降计算表B 计算桩基础最终沉降量桩尖以下6m 处附加应力：2644000.02z ⨯=σ=105.6kPa 自重应力6.54366.193.21202=⨯+⨯=cz σkPa 由于2.022≤cz z σσ 计算到桩尖一下6m 即可。
6.4 确定沉降经验系数等效沉降系数：356.0967.19)12(979.11231.0)1(1210e =+--+=+--+=C n C n C b b ψ桩基沉降经验系数：65.0=ψ（查桩基规范5.5.11） 桩基沉降为：10.21)13.307.88(356.065.0 (11)0'=+⨯⨯=-==∑=---ni sii i i e e E z z p S S ααψψψψ<120mm满足规范要求7.桩身结构设计计算两段桩长为10m 和10m ，采用双点吊立的强度计算进行桩身配筋设计。
吊点位置在 距桩顶、桩端平面0.207L 处，起吊时桩身最大正负弯矩2max 0.0214M kqL =，其 1.3k =，20.4254q kN m =⨯=，为每延米桩的自重，故：2max 0.0214 1.342044.5M kN m =⨯⨯⨯=⋅ 2max0.0214 1.342044.5M kN m '=⨯⨯⨯=⋅ 桩身截面有效高度00.40.040.36h m =-=6max 22044.5100.0614.3400360s cm M f bh α⨯===⨯⨯ 6max 22044.510'0.0614.3400360s cm M f bh α⨯===⨯⨯ 查《混凝土结构设计规范》(1089GBJ -)附表3得1120.062S ξα=--=，'0.062ξ=，桩身受拉主筋配筋量：2101.014.34003600.062426300c s yf bh A mm f αξ⨯⨯⨯==⨯=2101.014.3400360''0.062426300c s yf bh A mm f αξ⨯⨯⨯==⨯=为便于配筋，上下两段桩都采用相同的配筋，选用2Φ20（2m 628m ），因此整个截面的主筋为4Φ20（12562mm ），其配筋率5%>%8.0%87.03604001256min =>=⨯=ρρ，其他构造钢筋见施工图，桩的吊装图如图3所示。
图3 桩的吊装图桩身强度：R kN A f A f g y p c c >=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=+92.2283)12563009.04004003.1485.0(0.1)9.0('ψϕ上段桩吊点位置：距桩端0.2070.20720 4.14l m =⨯=处 下段桩吊点位置：距桩端0.2070.20720 4.14l m =⨯=处箍筋采用φ8@200,在桩顶和桩尖应适当加密，具体见桩身结构施工图。
桩尖长1.4 1.50.40.6b m =⨯=，取0.6m ，桩顶设置三层φ8@50钢筋网，层距50mm 。
8 承台设计计算承台高0.8m ，桩顶伸入承台50mm ，钢筋的保护层取35mm ，则承台有效高度：mm m 715715.0035.0050.08.0h 0==--= 。
8.1承台受冲切承载力验算8.1.1.柱边冲切有公式可求得冲垮比λ与冲切系数0β：280.0715.02.00===h a ox ox λ ，750.12.0280.084.02.084.0=+=+=ox ox λβ 629.0715.045.00===h a oy oy λ ， 013.12.0629.084.02.084.0=+=+=ox ox λβ 因h=800mm ，故可取0.1=hp β。
kN h f a h a b t hp ox c oy oy c ox 25.4527715.011000.1)]2.00.1(013.1)45.05.0(750.1[2)]()([20=⨯⨯⨯+⨯++⨯⨯=+++βββ>F=2273.85x1.35=3069.70kN(满足)6.1.2角柱向上冲切从柱角内边缘至承台外边缘距离m C C 600.021==，oy y oy y x x ox x a a a a λλλλ====11011,,,。