土木工程(桩基础)毕业设计.doc

桩基础设计目 录前言1、 建筑设计资料（1）、设计原始资料（2）、建筑基地平面图2、 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深 （1）、选择桩型 （2）、选择桩的几何尺寸以及承台埋深3 、确定单桩极限承载力标准值（1） 确定单桩极限承载力标准值4、确定桩数和承台底面尺寸 （1） C柱桩数和承台的确定 （2） 计算桩顶荷载5、桩身结构设计计算 （1）、桩身结构设计计算 （2）、确定复合基桩竖向承载力设计值 （3）、九桩承台承载力计算（C承台） （4） 桩顶作用验算，桩承台验算（C承台）6、 承台设计 （1）、柱对承台的冲切 （2）、角桩对承台的冲切 （3）、斜截面抗剪验算 （4）、受弯计算7 桩基础沉降验算 8. 结论与建议结束语参考文献1、 建筑设计资料 （1）、设计原始资料拟建三明大酒店工程位于三明市东兴五路以南，其东临电子商城，西侧为居民住宅，房地产公司。南侧为儿童服装设计公司。拟建建筑物为一框架结构，地面以上9层，地下2层，总建筑面积27000m2。基坑长约60m，宽约40m，基坑开挖深度6m。本次设计主要是对酒店的某根柱进行桩基础设计，作用于该柱（600mm400mm）柱底面（基础顶面）处的荷载基本组合设计值有两类：最大轴力组合：轴向力F=6200 kN，柱底弯矩为M= 510 kNm ，水平荷载V =285 kN；桩身采用C30的混凝土浇筑。最大弯矩组合：轴向力F=4715 kN，柱底弯矩为M= 670 kNm ，水平荷载V =385 kN；（M、H作用于柱的长边方向且均为从左指向右）。基坑周边无复杂管线，有利于基坑施工。根据钻探揭露，拟建场区地貌单元为阶地，地形较平坦，场地四周均无特殊情况分布。在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层： -1层填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎砖、建筑垃圾组成，硬质含量30-60%,填龄大于5年。 层粉质粘土：黄褐色，可塑硬塑，含少量铁锰结核，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。 层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。 层细砂：褐黄，黄色，细砂为主，含少量粘性土，分选性较好，成分多为石英质，含云母，很湿饱和，稍密状态。 砂土状强风化花岗岩（52（3）c）：浅肉红色，原岩结构基本保留，岩芯呈砂土状，岩芯手可掰碎，遇水易散、易软化，干钻困难，岩体基本质量等级为级。该层全场地分布，层厚5.00-16.50m测得孔内初见水位埋深2.006.50m，稳定水位埋深2.206.20m。地下水位埋深按3米计算，场地地下水对混凝土无腐蚀性影响。场地土体情况一览序号类别（名称）厚度h(m)重度(kN/m3)土粒重度s(kN/m3)含水率(%)液限L塑限P渗透系数k(m3/d)内摩擦角k()黏聚力ck(kPa)压缩模量Es(MPa)承载力标准值fak(kPa)1填土1.518.528.520.727.917.70.005810-2粉质粘土6.519.02921.328.318.20.0820185.501253粉质粘土319.929.525.028.718.10.0725309.831704细砂520.530.520.8-1.327015.902205砂土状强风化花岗岩1221.0-332835.0270 (2)、建筑基地平面图2、 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深 （1）、选择桩型 因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大 ，不宜采用浅基础。又因为灌注桩具有承载力能力高，施工方便，工期短，造价低，施工时无振动、无地面隆起或侧移，对周边建筑物危害小，使用范围大，适用于各种地质条件。所以，根据施工场地属于市区，地基条件以及场地周围环境条件，应该选择灌注桩基础。 （2）、选择桩的几何尺寸以及承台埋深因为基坑开挖深度为6米；依据地基土的分布，第层灰色的填土，厚度为1.5米，第层是黄褐色粉质粘土，厚度为6.5米，既不用考虑；第层是黄褐色粉质粘土，厚度为3米，承载力低，土层太薄，不宜做持力层；第层是黄褐色、黄色细砂土，厚度为5米，很湿饱和，稍密状态，土层比较薄，桩承载力不够，所以不宜做持力层；第层浅肉红色砂土状强风化花岗岩（52（3）c），厚度为12米，桩端承载力也比较高；所以，综上各方面的情况应该选择第层为持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（2d），工程桩入土深度为h。故：选择承台埋深为2.0m，桩基得有效桩长即为11-2=9.0m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层。所以，最终其他构造要求配筋见施工图。桩身强度： 故满足要求如下图所示： 装的截面图 桩的剖面图（2）、确定复合基桩竖向承载力设计值 该桩基属于非端承桩，并n3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会于土脱离 ，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。 目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。地基规范采用等代实体法，桩基规范采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算复合基桩的竖向承载力设计值（3）、九桩承台承载力计算（C承台） 承台净面积：。 承台底地基土极限阻力标准值： 分项系数 因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下： 群桩效应系数查表得： 承台底土阻力群桩效应系数: 侧阻群桩效应系数端阻群桩效应系数承台土阻力阻群桩效应系数承台内区土阻力群桩效应系数承台外区土阻力群桩效应系数承台土阻力分项抗力系数桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值（kN），承台底承台宽度的深度范围内（），地基土极限抗力标准值，可按地基规范中相应的地基土承载力标准值乘以2取值，（）；承台底地基土净面积（）。承台内区的净面积承台外区的净面积承载力特征值， 承台外区净面积 承台内区净面积m2 查表得： 那么，C复合桩基竖向承载力设计值R:那么，C复合桩基竖向承载力设计值R: 取R =760.142KN （4） 桩顶作用验算，桩承台验算（C承台）荷载取C柱的组合：F=6200 kN ，M= 510kNm，Q=285 kN承台高度设为1.3m等厚，荷载作用于承台顶面，桩顶伸入承台60mm，钢筋保护层取80mm，则承台有效高度为h0=1.3-0.08=1.22m，承台的平均埋深；但因为基坑开挖深度为6米，地下水位埋深按3米计算， 所以承台埋置于地下水位以下。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0. 则 作用在承台底形心处的竖向力有F、G,但是G的分项系数取为1.2. 作用在承台底形心处的弯矩 桩顶受力计算如下： 符合要求 满足要求 作用于承台底面的外力对通过群桩形心的轴的力矩设计值第桩至轴的距离。 荷载取组合：F=4715 kN ，M= 670kNm，Q=385 kN 桩顶受力计算如下： 满足要求6、 承台设计 承台混凝土强度等级采用C20,承台是正方形，双向配筋相同。 桩承台设计（C柱） 由于桩的受力可知，桩顶最大反力，平均反力,桩顶净反力： （1）、柱对承台的冲切 承台厚度H=1.3m,计算截面处的有效高度，承台底保护层厚度取80mm. 当，满足0.21.0 故取 故取即：冲垮比 冲切系数 截面高度影响系数：当 h800mm 时，取 h1.0；当 h2000mm 时，取 h0.9，其间按线性内插法取用； 受冲切承载力截面高度影响系数： 混凝土的抗拉强度设计值： 冲切力设计值： 满足要求 （2）、角桩对承台的冲切 由图9.1.1， 角桩冲垮比 角桩的冲切系数 角桩的冲切系数； 角桩冲跨比，其值满足0.21.0，=，=；从角桩内边缘至承台外边缘的距离（），此处应取桩的有效宽度；从承台底角桩内边缘引一冲切线与承台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。 （3）、斜截面抗剪验算 截面有效高度，截面的计算宽度，混凝土的抗压强度，该计算截面的最大剪力设计值：截面高度影响系数：对斜截面 对于柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。桩基规范规定，剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的斜截面，抗剪验算应满足： 式中：垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于x方向的斜截面抗剪承载力设计值（）垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值（）-延轴方向一边的桩数=，=， 剪跨比 当时，取0.3；当时，取0.922 所以： 剪切系数 对斜截面: 剪跨比 剪切系数 （4）、受弯计算： 承台I-I截面处最大弯矩 级钢筋,. 混凝土的轴心抗压强度设计值； 构件截面面积； 全部纵向钢筋的截面面积； 纵向钢筋的抗压强度设计值； 因为： 所以： 承台截面处最大弯矩 级钢筋, 混凝土的抗拉强 度设计值：. 因为： 所以，选用 （双向布置）如下图所示： X截面桩基剖面图 Y截面桩基剖面图7 桩基础沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。桩基的最终沉降量表达式为： =式中：桩基的最终沉降量（）；按分层总和法计算经验系数（）；按分层总和法计算经验系数，当无地区经验时，可参考：非软土地区和软土地区桩端有良好持力层时，=1；软土地区，且桩端无良好持力层时，当25，=1.7；当25，=；桩长（）；桩基等效系数桩基等效系数。定义为：群桩基础按明德林解计算沉降量与按布氏解计算沉降量之比，可按下式简化计算：，式中：，反映群桩不同距径比，长径比，及承台的长宽比等因素的系数，可查基础工程的附录表。，分别为矩形承台的长、宽及桩数。矩形布桩时的短边布桩数，当布桩不规则时可按，近似，当计算值小于1时，取=1 角点法计算点对应的矩形荷载分块数角点法计算点对应的第j块矩形底面长期效应组合的附加力，kN桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数等效作用底面以下第I层土的压缩模量（）；采用地基土自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量桩端平面第j块何 在计算点至第层土，第层土底面的距离（m）桩端平面第j块荷载计算点至第I层土，第层土底面深度范围内平均附加应力系数，可按规范附录G采用矩形基础中心点沉降 =式中：，根据矩形长宽比及深度比，查附录G地基沉降计算深度，按应力比法确定，且处的附加应力与土的自重应力应该符合下式要求：计算各层土的自重应力：第层土底的自重应力，第层土的重度，在地下水位以下用浮重度第层土的厚度，m由于： 查表得：用内插法算得=0.061 =1.603 =11.505 竖向荷载标准值： 基底自重应力： 基底处应力： 基底处的附加应力： 桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算如下：一下不是特殊值用内插法计算： （下面中的分别是小矩形的长与宽）当在桩基下z=0时的自重应力： 在桩基下z=0时的附加应力： 当在桩基