中国地质大学基础工程课程方法与原理课程设计题目：桩基础设计姓名：闫由之学号：20111003901院系：工程学院2014年6月17日目录1.桩基础设计要求2.确定持力层，计算q3.定中心距以及承台尺寸4.验算基桩竖向承载力，计算基桩水平承载力并验算5.确定单桩配筋量6.设计验算7.基桩结构图8.感想1.桩基础设计题高层框架结构（二级建筑）的某柱截面尺寸为1200×900mm ，该柱传递至基础顶面的荷载为：F=8900kN ，M=380kN∙m ，H=320kN ，采用6-8根φ600-φ800的水下钻孔灌注桩组成柱下独立桩基础，设地面标高为±0.00m，承台底标高控制在-1.70m ，地面以下各土层分布及设计参数见附表，试设计该柱下独立桩基础。

设计计算内容：；1.确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值Quk2.确定桩中心间距及承台平面尺寸；及各桩顶荷载设计值N，验算基桩竖向3.计算复合基桩竖向承载力特征值Ra承载力；计算基桩水平承载力R并验算；Ha4.确定单桩配筋量；5.承台设计计算；6.绘制桩基结构图。

设计内容一、确定桩端持力层，桩的截面尺寸及桩长，计算单桩极限承载力标准值Q uk。

1、根据设计要求初定桩的直径d=750mm，考虑施工工艺对桩的影响，初定长径比为45，即桩长h=33.75m:由于承台底标高为-1.7m，桩底标高为-35.45m=-1.7-33.75 ,经过算此时桩端处厚4.5m的层⑧粉质粘土，该敁适合做持力层，且下部无软弱下卧层：根据《建筑桩基技术规范》的规定，桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不易小于2d,因此初步确定桩端进如持力层的深度为1.5m从新确记桩长L：L=4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+1.5-1.7=32.3m桩径仍取d=750mm，此时长径比l/d=43采用水下钻孔灌注桩，2、单桩极限承载力标准值的计算，根据《建筑桩基技术规范》中的经验公式Q uk=Q sk+Q pk= uΣq sik+Q pk A p其中桩的周长u=π×D=2.356m：桩端面枳0.441m2桩端土的极限端阻力标准值Q pk=700KPaQ uk=2.356 × [23 × (4.3-1.7)+20 × 3.8+28 × 2.84+40 × 2.3+28× 4.4+48×3.0+66 × 2.5+58× 2.9+60 × 5.7+52 × 0.8+60 ×1. 5] +700 × 0.441 =3583KN 单桩竖向承载力特征值二、确定桩数、桩的中心间距及承台平面尺寸初选桩数6根。

根椐《建筑粧基技术规范》规定，选取灌注桩的桩的最小中心间距为3d 取S a=3d=2.25m.边桩中心距承台边缘的距离取为0. 7m则承台的长L c=2×（2.25+0.7）=5.9m ,宽B=2×0.7+2.25=3.65m承台高取h=l.5m M与长边方向一致a承台平面图三、计算复合基桩竖向承栽力特征值R,及各桩顶荷栽设计值N,验算基桩竖向承栽力；计算基桩水平承载力R ha并验算；1、计算修正后的复合基桩的承载力特征值考虑承台效应计算复合基桩的竖向承载力特征值中心距桩中心距与桩径之比承台宽度与桩长比B cl=3.6532.3=0.113根据《建筑桩基技术规范》表5.2.5可取ηc=0.06由勘査资料可知承台底下1/2承台宽度为粉土f ak=80kpa承台底净面积A c=A−nA pun=5.9×3.65−6×0.4416=3.148m2由于为水下钻孔灌注桩地下水位位于地表处，则承台与地基土r G=10knR = R a +ηc f ak A c = 1788.5+0.06× 80 × 3.148=1803.6KN N =F+ G n=8900+1.7×5.9×3.65×106=1544.34N min max=F+ G n±（M+H×h ） x maxΣx i2 =1544.34±（380+320×1.5） 2.254×2.25×2.25=1639.89<1.2R a =2164.32kn 1448.78>0桩不受拔力所以满足竖向承载力要求2.水平承载力计算及验算《建筑粧基技术规范》规定，当缺少单桩水平静载实验资料时可以按照下式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注单桩水平承载力特征值m 0ha 0.75=(1.2522)(1)t N k g m m t n f w NR v f A αγζργ+±m γ桩截面模量塑性系数，圆形截面m γ=2，矩形截面m γ=1.75；t f ：桩身混凝土抗拉强度设计值； m v ：桩身最大弯矩系数；g ρ：桩身配筋率；ζN ：桩顶竖向力影响系数，竖向压力取0.5；竖向拉力取1.0k N ：在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力； n A ：桩身换算截面面积；其中水平变形系数α=mbEI 5地基土水平抗力系数的比例系数m= 4.3−1.7 ×6+3.8×9+2.8×13+2.3×15+4.4×12+3.0×28+2.5×25+2.9×25+5.7×14+0.8×37+1.5×14÷32.3=16.265MN/m4桩身计算宽度b=0.9 1.5×d+0.5 =0.9 1.5×0.75+0.5 =1.47m桩身采用C30的混凝土，其弹性模量是E s=3×104n/m m2。

混凝土保护层的厚度取60mm，钢筋采用HRB335规格，该规格钢筋强度设计值f r=300N/mm2,其弹性模量为E s=2.0×105n/m m2。

桩身换算截面惯性矩I0=12w0d0扣除保护层厚的桩身直径d0=750−2×60=630mm桩身换算截面受拉边缘的截面模量w0=πd32[d2+2(αE−1)ρs d02]其中αE=2×1053×104=6.67桩身的配筋率根据线性插值法计算，当桩径在300-2000mm时，正截面的配筋率取0.65%~0.2%，计算得ρg=0.65%−0.65%−0.2%2000−300×750−300=0.547%,所以桩身换算截面受拉边缘的截面模量w0=1×π×0.75×0.752+2×0.667−1×0.547%×0.582 =0.0433M2桩身换算截面惯性矩I0=12w0d0=0.5×0.0376×0.630=0.01365桩身抗弯刚度EI =0.85×E c ×I 0=0.348Mpa 又因为水平变形系数α= mb 0EI 5= 16.265×1.470.3545=0.585要确定桩的桩身的最大弯矩系数m v ，查表需要知道桩的换算埋深ah ，而桩的换算埋深ah=α×d =1.90×34=64.6，按铰接考虑，查表得m v =0.768 桩截面模量塑性系数m γ，圆形截面m γ=2。

查表得桩身C30混凝土抗拉强度f t =1.43N/mm 2 桩身换算截面积A n =πd 241+ αe −1 ρg =π0.75241+ 6.67−1 0.547% =0.4562m 2 所以()m 0ha 0.0370.75=(1.2522)(1)0.751.9022.010.50.891.25220.547%10.7680.455522.012146.7t N kg m m t nf w N R v f A KN αγζργ+±=⨯⨯⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫+⨯+ ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭=考虑到基础以下的群桩效应，按下式进行修正ηh =ηi ηr +η1ηi =（S a d ）0.015n2+0.45η1=mx 0a B c `h c22n 1n 2R hax 0a =R ha v sα3EI其中ηr 查表21-2取得2.07。

S ad =2250750=3. n 1=3. n 2=2. M=6MN/mB c `=4650mm ，μ查表21-4取得0.35，p c =η1f ak A −nA ps =99.367kp而作用在基桩上的水平力F=380×（1.7-1.5）+320=396KN,故该设计满足水平承载力要求四、确定单桩的配筋量首先配臵主筋，然后配臵箍筋，当桩身直径为400～2000mm时，截面配筋率通常可取0.65%～0.2%（地震区0.65%～0.3%），（小桩径取高值，大桩径取低值，中间可线性插值）；但抗拔桩及以承受水平力为为主的桩则应通过计算确定配筋。

计算得ρg =0.65%−0.65%−0.2%2000−300× 750−300 =0.547%，又已知桩的截面积，故钢筋面积A s =0.441×0.547%=24.16cm 2,有因为选用的HRB335钢筋，故根据配筋要求选用8根∅16的HRB335钢筋作为主筋。

根据箍筋的配筋要求，选用HPb235级，直径8mm ，间距200mm 的螺旋式箍筋。

五、承台的设计与计算承台的保护层为70mm ，桩顶嵌入承台0.1米 则承台的有效高度： 01400701001230h mm =--= （1）抗剪切计算，承台斜截面受剪承载力可按下式计算承台各桩竖向净反力设计值计算()()2380320 1.4 2.251544.341639.894 2.25 2.25k k iA B iM H h x F N N KN n x ++⨯⨯==-=+=⨯⨯∑ 1544.34C D FN N KN n===()()2380320 1.4 2.251544.341448.784 2.25 2.25k k iE F i M H h x F N N KN n x ++⨯⨯==-=-=⨯⨯∑1.承台受剪计算（1）A-B 面带来的承台剪切力V 1=N A +N B =3279.8KN0.928x ox λλ==（介于0.25到3.0之间）1.75 1.750.90771.00.928 1.0αλ===++ 01320800h mm mm =>，故0.8823hs β==。