土力学桩基础课程设计.doc

一 设计资料1.上部结构资料某旧村改造A地块1、2楼工程基础，该工程为七层全框架结构，底层为店面，二七层为住宅，建筑平面图、一层结构平面简图(*FLR1.DWG)底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。a、已知条件：（1）、该工程为七层全框架结构，底层为店面，二七层为住宅。（2）、附建筑平面图、一层结构平面简图(*FLR1.DWG)、（3）、附底层柱底最大轴力图(*WDCNL.DWG)、及相应SATWE计算文件(*WDCNL.OUT)（4）、附工程地质柱状图(土层钻孔参数)，各土层设计参数表。b、要求：本工程基础要求采用静压预应力管桩（桩径: 400mm ,500mm)（1）、画桩基础平面布置图（含设计施工说明）。（2）、承台地梁平面布置图（含承台地梁配筋图）。（3）、桩基础设计计算书。2.建筑物场地资料拟建建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1.1。土层编号名称编号高程深度厚度重度r (Kn/m3)粘聚力CK (Kpa)内摩擦角j K (度)承载力特征值 faK1耕植土4.550.40.417.5 12102含泥砾砂0.254.74.319.0 35/261703淤泥质土-2.257.22.517.1 11.9/62.2/12.8604含泥砾砂-12.1517.19.920.0 2820010a1砂砾状强风化花岗岩-14.05191.921.0 55010a2碎块状强风化花岗岩-15.3520.31.323.0 75011中风化花岗岩-25.4530.410.11800 表1.1地基各土层物理、力学指标二. 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。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第层是含泥砾砂，第层是淤泥质土，第层是含泥砾砂，且比较厚，而第层是砂砾状强风化花岗岩，所以第层是较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（2d），工程桩入土深度为h。故：在满足各种要求的前提下承台宜浅埋，承台埋深应大于等于600mm,承台顶面低于室外地面不应小于100mm.取承台顶面到室外地面0.5m, 承台高1.2m,即承台埋深为1.7m, 桩基得有效桩长即为18.1-1.7=16.4m.桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层406.9mm2。桩身强度 =1222.72 ，满足要求。六承台设计（一） 二桩承台示意图： 混凝土强度等级: C30fc = 14.30 N/mm2ft = 1.43 N/mm2钢筋强度等级: HRB335fy = 300.00 N/mm21作用在承台底部的弯矩绕Y轴弯矩: M0y = MyVxH = 17.0012.001.20 = 31.40kNm2基桩净反力设计值： N1 = F/nM0yx1/xj2 = 1781.00/231.40(-0.70)/0.98 = 868.07 kNN2 = F/nM0yx2/xj2 = 1781.00/231.400.70/0.98 = 912.93 kN 3承台受剪验算： (1) 垂直X方向截面的抗剪计算X方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0 = 0.34 m计算截面处承台宽度：b = 2C = 0.80 m 斜截面上最大剪力设计值：Vl = 912.93 kN计算截面的剪跨比： a0/h0 = 0.34/1.13 = 0.30剪切系数： = 1.75/(1.0) = 1.75/(0.301.0) = 1.35承台计算截面的计算宽度：be = b = 0.80 m hsftbeh0 = 0.921.351430.000.801.13 = 1595.17 kN Vl = 912.93 kN, 满足要求。4承台受弯计算： (1) 垂直X轴方向计算截面处弯矩计算：My Nixi = 456.46 kNm相对受压区高度：= 0.031752 配筋率：= 0.001514X向钢筋: Asx = 1370.71 mm2计算结果：X方向钢筋选筋结果计算面积As:1370.71 mm2采用方案：422实配面积：1520.53m21370.71 mm2（二） 三桩承台示意图： 混凝土强度等级: C30fc = 14.30 N/mm2ft = 1.43 N/mm2钢筋强度等级: HRB335fy = 300.00 N/mm2计算过程：1作用在承台底部的弯矩绕X轴弯矩: M0x = MxVyH = 95.0031.001.20 = 57.80kNm绕Y轴弯矩: M0y = MyVxH = 10.006.001.20 = 17.20kNm2基桩净反力设计值： N1 = F/nM0xy1/yj2M0yx1/xj2 = 3066.00/357.800.90/1.2217.200.00/0.98 = 979.19 kNN2 = F/nM0xy2/yj2M0yx2/xj2 = 3066.00/357.80(-0.45)/1.2217.20(-0.70)/0.98 = 1031.12 kNN3 = F/nM0xy3/yj2M0yx3/xj2 = 3066.00/357.80(-0.45)/1.2217.200.70/0.98 = 1055.69 kN3承台受剪验算： (1) 垂直Y方向截面的抗剪计算Y方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0 = 0.54 m长向桩距：S = sq.(A2B2) = 1.52 m计算截面处承台宽度：b=(2B/3Hc/2)A/B2CS/BLsA/2B =(21.35/30.40/2)0.70/1.3520.401.52/1.350.320.70/2/1.35 =1.35 m 斜截面上最大剪力设计值：Vl = 979.19 kN计算截面的剪跨比： a0/h0 = 0.54/1.13 = 0.48剪切系数： = 1.75/(1.0) = 1.75/(0.481.0) = 1.18承台计算截面的计算宽度：be = b = 1.35 m hsftbeh0 = 0.921.181430.001.351.13 = 2364.34 kN Vl = 979.19 kN, 满足要求。(2) 垂直X方向截面的抗剪计算X方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：a0 = 0.34 m计算截面处承台宽度：b=(Ls/2CS/B)B/A3CB/2 =(0.32/20.401.52/1.35)1.35/0.7030.401.35/2 =1.86 m 斜截面上最大剪力设计值：Vl = 1055.69 kN计算截面的剪跨比： a0/h0 = 0.34/1.13 = 0.30剪切系数： = 1.75/(1.0) = 1.75/(0.301.0) = 1.35承台计算截面的计算宽度：be = b = 1.86 m hsftbeh0 = 0.921.351430.001.861.13 = 3716.28 kN Vl = 1055.69 kN, 满足要求。4承台角桩冲切验算：底部角桩： 底部角桩竖向冲反力设计值：Nl1 = 1055.69底部角桩内边缘至承台外边缘的距离：c1 = 0.82 m从承台底部角桩内边缘引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离:（当柱或承台变阶处位于该45度线以内时，则取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）a11 = 0.34 m 底部角桩冲跨比：11 = a11/h0 = 0.34/1.13 = 0.30底部角桩冲切系数：11 = 0.56/(110.2) = 0.56/(0.300.2) = 1.1211(2c1a11)tg(1/2)hpfth0 = 1.12(20.820.34)0.610.971430.001.13 = 2097.81 kN Nl1 = 1055.69 kN, 满足要求。顶部角桩：顶部角桩竖向冲反力设计值：Nl2 = 979.19 顶部角桩内边缘至承台外边缘的距离：c2 = 0.91 m 从承台顶部角桩内边缘引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离:（当柱或承台变阶处位于该45度线以内时，则取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）a12 = 0.48 m 顶部角桩冲跨比：12 = a12/h0 = 0.48/1.13 = 0.42 顶部角桩冲切系数：12 = 0.56/(120.2) = 0.56/(0.420.2) = 0.90 12(2c2a12)tg(2/2)hpfth0 = 0.90(20.910.48)0.520.971430.001.13 = 1675.77 kN Nl2 = 979.19 kN, 满足要求。5承台受弯计算： 最大基桩反力设计值：Nmax = 1055.69 kN短向桩距与长向桩距的比值： = 0.92(1)由承台形心到两腰的垂直距离范围内板带的弯矩设计值：M1 = 1055.69/31.520.750.40/sq.(40.920.92) = 475.67 kNm相对受压区高度：= 0.03