土木基础工程道桥方向课程设计资料.doc

某机械加工车间桩基设计一、设计资料1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300400mm2)传至基础顶面的最大荷载为：轴力Fk=4500KN，弯矩Mk=200KN.m，剪力Hk=35KN。2、工程地质勘察报告引致课程指导书3、土层名称及厚度如下图所示，地下水位为-0.50m附表: 土的物理力学性质指标表层次土层名称含水量重度（KN/m3）液性指数 IL塑性指数Ip孔隙比e压缩模量Es(Mpa)内摩擦角 （。C）地基承载力特征值fak(kpa)桩端端阻力特征值qpa(kpa)桩侧阻力特征值qsa(kpa)1杂填土2软而可塑粉质粘土3019.30.7512.51.16.57.37119/203软塑粘土36.718.50.919.21.14.014.080/19.24流塑淤泥质粘土34.918.31.111.31.153.59.070/12.55软塑粉土33.518.60.86.70.977.24.612050019.36同一硬度粉质粘土24.919.40.2515.60.917.78.0190145037二、设计过程1、确定桩形、截面根据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制桩，其截面尺寸为400400mm2。2、选择桩长暂取桩顶伸入承台的长度为50mm，承台埋深1.5m，承台高度1.0m，钢筋保护层厚度70mm则承台有效高度为：h0=1.0-0.070=0.93m桩中间段长：h1=15-1.50 =13.5m 桩端进入持力层厚度：4.875d=4.875400=1950mm 桩长为：h=0.05+13.5+0.5+1.95=16.00m 3、初步设定承台的地面标高，承台底面面积，选择桩和承台的混凝土强度等级初定承台标高为：-1.5m，假定承台底面面积为8m2为便于施工，桩和承台的混凝土强度等级均取C304、确定单桩承载力 5、确定桩数 6、桩的平面布置 初选承台尺寸 桩距：取桩距S=1200m, 承台长边：a=2(0.6+0.4+0.4+0.3+0.3)=4m承台短边: b=2(0.4+0.3+0.3)=2m7、单桩承载力验算取承台及其上土的平均重度G=20KN/m3 桩顶平均竖向力： =584.548.96= ,符合要求单桩水平力设计值： 取 , , 满足要求相应于荷载效应基本组合时作用于柱底的荷载设计值为：扣除承台和其上填土自重后的柱顶竖向力设计值： 8、柱身结构验算根据构造要求：打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%，静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%，故取该桩的配筋率为0.8%。取4120， 箍筋：中间区段， 桩顶和桩尖区加密， 其余桩身 , 满足要求桩的水平起吊: 桩的吊立：9、群桩承载力校核按应力扩散法计算，取土层内摩擦角为120，则扩散角为，边桩外侧尺寸为1.4m3.4m，则桩端应力面的长宽分别为：实体基础埋深范围内土的平均重度为： 同一硬度粉质粘土的承载力特征值按下式修正：地下水位在承台表面处，取承台及其上覆土平均重度为地下水位以下取，则实体的自重为：当底面按轴心受压时：所以满足要求10、承台设计承台钢筋保护层厚度取70mm，则h0=1000-70=930mm （1）抗冲切计算： 柱边冲切：冲切力：受冲切承载力截面高度影响系数计算：由于承台高度h=1m , 所以冲垮比和系数的计算： 满足要求角桩向上冲切：满足要求（2）抗剪计算：根据公式 和 该剪跨比与上步中的冲垮比相同受剪切承载力截面高度的影响系数计算： 所以满足要求 所以满足要求（3）抗弯计算：选用1814， 沿平行与Y轴方向均匀布置选用1422， 沿平行于X轴方向均匀布置桩基础课程设计一 、设计资料1、上部结构资料某教学实验楼，上部结构为七层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。底层层高3.4m，其余层高3.3m。本工程安全等级为二级。最大轴力组合 ： 最大弯矩组合 ： 最大轴力标准值 ： 2、建筑物场地资料建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表。表 地基各土层物理，力学指标土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）1杂填土1.81.817.52灰褐色粉质粘土10.18.318.40.90330.9516.721.15.41250.723灰褐色泥质粘土22.112.017.81.06341.1014.218.63.8950.864黄褐色粉土夹粉质粘土27.45.319.10.88300.7018.423.311.51403.445灰-绿色粉质粘土27.419.70.72260.4636.526.88.62102.823、设计依据 写你所采用的规范二 、设计步骤 1、 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，第层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第层是粉土夹粉质粘土，所以第层是比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,由于第层后1.8m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第层土0.3m，即承台埋深为2.1m，桩基的有效桩长即为23.1-2.1=21m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层10时,桩边长取300400,350mm350mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长11m，下段长11m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m， 图2-2桩基及土层分布示意图这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意如图。2、 确定单桩极限承载力标准值 本设计属于二级建筑桩基，采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值。根据单桥探头静力触探资料Ps按图确定桩侧极限阻力标准 图 曲线 由于除去杂土外,第,层土都是粘土,则采取图中的折线oabc来确定桩侧极限阻力的标准值：即：时， 时，桩端的竖向极限承载力标准值的计算公式 其中： u桩身截面周长，m。 桩穿过第i层土的厚度。 桩身横截面积，扩底桩为桩底水平投影面积，桩端阻力修正系数，查表2.2。由于桩尖入土深度H=23.1m(15H30),查下表，由线性插值法求得修正系数=0.83 表 桩端阻力修正系数值桩入土深度（m）H1515H3030R2,所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用，初步确定桩数。3、 确定桩数和承台底面尺寸（1） 柱下桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取， 现在取1.1的系数，即：取n4根，桩距 , 四桩桩基础桩位平面布置如图 ，承台底面尺寸为 4、 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B,C复合基桩的竖向承载力设计值 承台净面积：。 承台底地基土极限阻力标准值： 图2-7 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: 承台外区净面积 承台内区净面积m2 查表 那么，B复合桩基竖向承载力设计值R: 5、 桩顶作用验算（1）荷载取柱的组合： 承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面,承台的埋深 m。 本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.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： 满足要求（2）荷载取组合： 桩顶受力计算如下： 满足要求6、 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小于6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。 竖向荷载标准值 基底处压力 基底自重压力 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：在z=0时： =206.9 在时： 在时： 在时将以上计算资料整理于表2.4 表2.4 的计算结果Z(m)0206.9100.25496.72225.112.10.0786156.162.8232.38130.044788.84.324614.50.021843.5在z=4.4m处，所以本基础取计算沉降量。计算如表2.5 表2.5计算沉降量 Z(mm)0100.250200012.10.1771342.2342.21150059.12800130.1369383.341.1115007.1430014.50.1017437.354115009.3S=59.1+7.1+9.3=75.5mm桩基础持力层性能良好，去沉降经验系数。短边方向桩数，等效距径比，长径比，承台的长宽比，查表：所以，四桩桩基础最终沉降量= 满足要求7、桩身结构设计计算两端桩长各11m,采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293l(L=11m)，起吊时桩身最大正负弯矩，其中K=1.3; 。即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采用混凝土强度C30,II级钢筋，所以：桩身截面有效高度桩身受拉主筋选用，因此整个截面的主筋胃，配筋率为。其他构造要求配筋见施工图2-10。桩身强度 满足要求8、 承台设计承台混凝土强度等级采用C20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 由图2-8，承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度，承台底保护层厚度取80mm.冲垮比冲切系数B柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值冲切力设计值(2) 角桩对承台的冲切 由图2-8， 角桩冲垮比 角