桩基础工程课程设计.doc

桩基础课程设计任务书一、设计题目本次课程设计的题目：钢筋混凝土预制桩基础。二、设计资料0.000-8.3-n-1.300图1.地基土层分布-22.500杂填土灰色淤泥质土灰黄色粘性土灰黑色淤泥质土1. 场地工程地质条件自上而下土层依次如下：2. 岩土设计计算参数岩土设计参数如表1：表1各层土的物理性质及力学指标土层名称层底埋深重度液限（）塑限（）含水量（）粘聚力内摩擦角压缩模量承载力标准值承载力标准值fak杂填土1.316.0-淤泥质土8.3n18.538.218.438.210144.0490灰黄色粘性土22.519.632.717.721.118227220淤泥质土42.518.94218.918.912214.65100（其中，n为班号）3. 上部荷载：上部结构作用在承台顶面的荷载效应标准组合为：Fk=2000+40m（kN），Mk=100+2m（kN.m），Hk=50+2m（kN）荷载效应基本组合为：F=2700+54m（kN），M=135+2.7m（kN.m），H=67.5+2.7m（kN）（其中，M、H沿柱截面长边方向作用；m为学生学号）；4. 承台顶面标高：0.5 m；5. 柱截面尺寸：400400 mm26. 桩基沉降量容许值：s= 200（mm）7. 材料：混凝土强度等级为C25C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。三、设计任务 1. 钢筋混凝土预制桩的设计和计算：桩长、桩身截面设计；单桩承载力计算；单桩结构设计；构造设计；桩数、布桩设计；2. 承台的设计和计算：埋深、厚度、平面尺寸设计；配筋计算；3. 桩基础验算：基桩竖向承载力验算、桩基沉降验算。四、设计要求1. 按任务书要求独立完成设计任务（要求按各自学号进行荷载计算，计算书中要求明确标明学号）；2. 会运用工具书，查阅有关文献和资料； 3. 计算方法正确恰当，设计过程完整无误；4. 设计说明书内容完整，书写认真，字迹清楚，附有相关的计算简图。5. 图纸图面干净，布局合理，表达清楚，内容充实。五、设计指导（一）设计和计算的内容、步骤和方法1. 桩长和桩径的选择确定桩长关键在于选择桩端持力层，设计时，先根据地质条件选择适宜的桩端持力层初步确定桩长。一般应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端嵌入持力层的深度，对于粘性土、粉土，不宜小于2d；对于砂土，不宜小于1.5d；对于碎石土，不宜小于d。当存在软弱下卧层时，桩基一下持力层厚度不宜小于3d。钢筋混凝土预制桩截面边长不应小于200mm，一般为300500mm。2. 选定承台的埋深承台最小埋深为0.5m，一般为12m。3. 单桩承载力计算（1）单桩竖向极限承载力标准值根据已知地质资料，按规范经验公式法计算确定：式中：qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按附表1取值，kPa；qpk桩端极限端阻力标准值，按附表2取值，kPa。（2）单桩竖向承载力特征值4. 确定桩数和布置桩位基础所需桩的根数，根据承台顶面的竖向荷载和单桩竖向承载力特征值进行估算。在轴心荷载作用下： 在偏心荷载作用下： 布桩时，可按梅花式或行列式布置，桩距的选择应满足最小中心距的要求（参考教材表）。5. 承台平面形状及尺寸设计承台的平面形状可由桩的平面布置而定，平面尺寸设计时，应考虑桩边至承台边的最小距离的构造要求。柱下独立桩基础承台最小宽度不应小于500mm，边桩中心至承台边缘距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。承台混凝土强度等级不应低于C25。承台底面 钢筋的混凝土保护层厚度，当有混凝土垫层时，不应小于50mm；当无混凝土垫层时，不应小于70mm。混凝土垫层的厚度宜为100mm，混凝土强度等级宜为C10。6. 桩基验算（1）基桩竖向承载力验算a桩顶荷载计算在轴心竖向力作用下： 在偏心竖向力作用下： b竖向承载力验算在轴心竖向力作用下： 在偏心竖向力作用下： （2）桩基沉降验算 采用实体深基础法（见图2）计算桩基沉降。a. 计算基底附加压力考虑扩散作用： b估算沉降计算深度： c计算s：d. 校核zn 验算应满足： e最终沉降量计算： 图2 实体深基础表2实体深基础计算桩基沉降经验系数pp0.50.40.37. 桩身结构设计 （1）桩身混凝土强度验算 桩身强度应符合下式规定：式中：N荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值，kN； Ap桩身截面积； fc混凝土轴心受压强度设计值，kPa； c施工工艺系数，对于混凝土预制桩取0.85。 （2）混凝土预制桩构造要求预制桩最小配筋率不宜小于0.8%，一般可为1%左右。当采用静压法沉桩时，最小配筋率不小于0.6%。主筋直径不宜小于14mm，箍筋直径可取68mm，间距不大于200mm。在打入桩顶（45）d长度范围内和桩尖处箍筋应适当加密，并设置钢筋网片。当采用打入法沉桩时，直接受到锤击的桩顶应放置三层钢筋网。桩尖在沉入图层以及使用期中要克服土的阻力，因此应将所用主筋焊在一根圆钢上，或在桩尖处用钢板加强。图3为混凝土预制桩构造示意图。预制桩的混凝土强度等级不宜低于C30，预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。 图3 混凝土预应力桩构造示意图（3）预制桩桩身结构强度验算 预制桩除了考虑上述构造要求外，还要考虑起吊、运输和锤击过程中的强度验算。桩在起吊和运输过程中的受力状态与梁相同，一般按两支点（桩长L18m）起吊和运输；在打桩架下竖起时，按一支点吊起。图4为预制桩吊装验算简图。图4 预制桩吊装验算简图桩身配筋验算按下列公式计算： 要求： 式中：x 混凝土受压区高度，m； As 桩身受弯一侧纵向钢筋界面面积，m2； 1 等效矩形应力图的系数，混凝土强度等级不超过C50时，取1.0； b 桩边宽，m； h0 桩截面有效高度，m； 界限相对受压区高度，对级钢取0.614，对级钢取0.55； Mu桩身界面极限承载力，kN.m； fy 钢筋抗拉强度设计值，kPa；fc混凝土轴心受压强度设计值，kPa。8. 承台设计 （1）基桩净反力设计值 计算荷载采用荷载效应基本组合设计值，扣除承台自重及其上回填土。（2）承台厚度验算：承台抗冲切验算和抗剪验算。（二）施工图内容1. 桩基础平面布置图：应标注柱、承台、桩的平面尺寸以及各部分相对位置和尺寸。2. 桩及