沈阳变压器集团有限公司联合厂房桩基础工程设计.doc

摘要本次设计题目来源于沈阳特变电工联合厂房基础工程。设计首先将调研中收集到的沈阳特变电工联合厂房的地质勘察报告、上部建筑结构情况及相关技术的国内外资料进行综合分析，严格遵循建筑桩基技术规范(JGJ94-94)并结合地方经验初步拟定了沉管灌注桩，螺旋钻孔压灌混凝土桩基础，钢筋混凝土预制桩三种桩基础设计方案。然后对此三种基础方案进行了初步的设计计算，计算出其工程量，得出各自主要工程项目的概预算。本设计进而通过对拟选方案的技术可行性、经济合理性、工程可靠性三方面综合分析，最终确定螺旋钻孔压灌混凝土桩基础为最佳设计方案，并按优选方案进行工程量及参数设计计算。具体优化参数与概预算总结：选择第五层中粗砂为桩端持力层。桩长为L20m。桩径为600mm，桩身采用C25的混凝土，桩身主筋为818，箍筋为8120。承台底面埋深为1.5m。桩基础的A承台平面尺寸为31.2m2，B承台平面尺寸为33m2。螺旋钻孔混凝土压灌桩桩基础含税工程总造价为：821378.38元，相比可知，优选方案较其他方案工程造价将近节省10万元，基本达到优化设计的目的。最后，根据优化方案完成了铁芯车间桩基础工程的施工技术方案和工程质量检测的设计工作。在设计的主要工作及结论部分，本人对设计过程中所获得的主要数据成果进行了分析总结。另外，此次设计的最大特点是将整个设计阶段遇到的最为重要的几个问题单独提出并分析进而表述了自己的见解。关键词沉管灌注桩螺旋钻孔压灌混凝土桩钢筋混凝土预制桩方案优化Abstract The design of topic is from the Shenyang joint special variable electrical plant pile foundation works The design will first analysize the collected materials of the Geological Survey report of Shenyang special variablely electrical Joint plant, the upper structure information and domestic and foreign materials of related technology.And the design is abide by the Construction Pile Technical Specifications (JGJ94-94) strictly combined with local experience in the initial development of the three pile foundation design of immersed tube piles, screw drilled grout-cast-in-situ pile and precast reinforced concrete piles Secondly,this programme are based on the preliminary design, and calculate the amount of their works and their budget. Then I will compare these three programmes in three ways of technical feasibility, economic rationality and reliability analysis.At the end of that ,I choose screw drilled grout-cast-in-situ pile foundation as the best programme Then I will design and calculate it.Specific parameters and optimize the budget estimate summary:Choose the fifth layer of sand to pile-bearing stratum.Length for the L=20m.Pile Drive for 600mm,using C25 pile of concrete, pile Zhujin for 818, stirrups for8120.By the underside depth to 1.5m.A pile foundation for Taiwan Plane size of 31.2m2,B flat cap size of 33m2.Spiral bored concrete piles pressure irrigation works based on the total cost of tax: 821378.38yuan.Compares may know,the optimal plan will compare other plan building cost of projects nearly to save 100,000Yuan.From that we know the design have basically achieved the the goal.of optimization design.Finally,I have finished the works of technical programmes and the projects quality testing of the pile foundation.And in the part of the major work and conclusion of the design, the main outcome data which were drew out from the designs result were analyzed and summarized.In addition,the most important feature of the design is that I have brought out several important issues ,which were encountered during the stage of the design.,and analyzed them.Eventually,I will give my individual suggestions on that.Keywordsimmersed tube piles screw drilled grout-cast-in-situ pile Precast reinforced concrete piles optimized promgramme目录前言1工程概况11.1工程项目简介11.2场地工程地质条件12设计及相关技术国内外现状42.1设计要求及参数42.2设计主要内容及设计思路42.3设计相关技术的国内外现状53工程方案论证及选择63.1工程方案的初步拟定63.2沉管灌注桩的设计73.3螺旋钻孔压灌混凝土桩的设计243.4钢筋混凝土预制桩的设计393.5工程方案的确定544优化方案的设计计算574.1选择桩径、桩长、桩材584.2确定单桩竖向承载力设计值584.3确定桩的数量和平面布置594.4群桩中单桩承载力验算604.5群桩承载力校核604.6群桩沉降计算624.7螺旋钻孔压灌混凝土桩的截面校核644.8桩基承台设计655施工技术方案设计735.1施工方法设计及技术控制措施735.2施工工艺流程图745.3质量目标及保证措施745.4主要施工机械设备及进场计划765.5劳动力组织管理765.6工程进度计划及保证工期的施工措施775.7工程概预算的编制776工程质量检测786.1检测目的796.2检测依据796.3基桩相关参数及检测数量796.4基桩检测方法796.5检测仪器设备806.6检测要求及试验工期817主要工作及结论817.1设计的主要工作及结论817.2桩基础设计及方案优化中的几个重要问题及看法83参考文献86谢辞87附录一：程序设计88附录二：各层土的原位测试综合成果统计表89附录三：各层土的物理力学性质指标统计结果90附录四：根据各种方法确定各土层的承载力及变形参数92附录五：各土层的设计地基承载力及变形参数总结表93附录六：施工工艺流程图94- II - 长春工程学院学士学位论文第 3 页 共 92 页 沈阳变压器集团有限公司联合厂房桩基础工程设计 1 工程概况1.1 工程项目简介特变电工沈阳变压器集团有限公司新建厂区位于沈阳经济技术开发区开发大路北侧，十六号街西侧，总占地面积约70万平方米，由装配车间、线圈车间、试验大厅、绝缘车间、铁芯车间、发电机房及成品栈台等部分组成，建筑物呈矩形。拟建联合厂房工程概况如下表所示： 拟建联合厂房工程概况表 11建筑物名称地上层数建筑物高度（m）结构类型基础类型线圈A车间122.20重钢桩基装配A车间137.30重钢桩基试验大厅A137.30重钢桩基线圈B车间121.10重钢桩基装配B车间133.20重钢桩基试验大厅B133.20重钢桩基绝缘车间112.40重钢桩基铁芯车间114.10重钢桩基补偿电容器118.00重钢桩基发电机房118.00重钢桩基成品栈台待定此次设计为铁芯车间部分的桩基础工程设计，设计的工程项目名称为：沈阳变压器集团有限公司联合厂房铁芯车间桩基础工程。本工程项目由中国联合工程公司负责设计，中冶沈勘工程技术有限公司负责施工。工程项目计划工期为30天。1.2 场地工程地质条件1.2.1 环境气候条件沈阳市属温带半湿润季风性气候，由于受大陆性和海洋性气团控制，其特征是冬季漫长寒冷，春季多风干燥，夏季炎热多雨，秋季湿润凉爽。据沈阳市中心气象台多年资料统计：气温多年平均为7.9oC，最高为35.7 oC，最低为-30.5 oC。降水量多年平均为675毫米，集中在69月份。风向，冬季多西北风，夏季多西南风，春秋两季风大，风向不定，最大风速1215米/秒，常年主导风向WN。1.2.2 地形地貌场地地形平坦开阔，地貌单元属于河流冲积平原，由第四纪冲洪积形成。钻孔揭露地层岩性主要为第四系粘性土和砂土。1.2.3 地层岩性描述根据现场鉴别、原位测试及土分析结果，将场地土岩性特征自上而下分述如下：素填土：杂色，由少量碎石及粘性土构成，稍湿，呈松散状态。分布不均，平均厚度0.4米。粉质粘土：黄褐色，含粉细砂颗粒及粉土，刀切面无光泽，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，稍湿，一般为可塑状态，局部硬塑，中压缩性，局部夹有软塑状态夹层。该层连续分布，厚度不均，平均厚度2米。1粉质粘土：黄褐色灰黑色，刀切面无光泽，干强度中等，韧性较好，无摇振反应，稍湿，一般为软塑状态，高压缩性，平均厚度2米。2中粗砂：黄色灰色，石英、长石质，颗粒均匀，局部含有少量粘性土夹层，湿饱和，一般为密实状态，局部呈稍密状态，力学性质变异性高，局部相变为粗砂层。平均厚度1.40米。3泥炭质土：灰黑色，刀切面无光泽，干强度中等，韧性较好，无摇振反应，湿，一般为软塑状态，高压缩性，层厚0.6米。细砂：黄褐色，石英、长石质，颗粒均匀，局部含有少量粘性土夹层，湿饱和，中密状态，力学性质变异性高，以细砂层为主，局部相变为中粗砂层。该层连续较均匀分布。，平均厚度3.5米。1粉质粘土：灰色、灰褐色，含铁质结核矿物及粉细砂颗粒，刀切面略见光泽，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，湿，一般为可塑状态，中压缩性。平均厚度0.6米。粉质粘土：黄褐色，含粉细砂颗粒及粉土，刀切面无光泽，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，稍湿，一般为可塑状态，中压缩性，局部夹有软塑状态粉质粘土及中粗砂，局部距层底12米处粉质粘土呈硬塑状态，并含少量中粗砂。该层连续分布，厚度不均，平均厚度6米。1粉质粘土：黄褐色灰黑色，刀切面无光泽，干强度中等，韧性较好，无摇振反应，稍湿，一般为软塑状态，高压缩性，层厚3.4米。2中粗砂：黄色灰色，石英、长石质，颗粒均匀，局部含有少量粘性土夹层，湿饱和，一般为稍密状态，力学性质变异性高，平均厚度0.6米。中粗砂：黄褐色，石英、长石质，颗粒均匀，局部含有少量粘性土及细砂，饱和，一般为密实状态，局部为中密状态，力学性质变异性中等。该层连续均匀分布，在勘探深度范围内，该层大多未钻穿，层顶埋深5.8030.00米，平均厚度10.2米。1粉质粘土：黄褐色灰黑色，刀切面无光泽，干强度中等，韧性较好，无摇振反应，稍湿，一般为软塑状态，高压缩性，该层呈透镜体夹层状分布，层厚1.70米，仅见于358钻孔。粉质粘土：浅黄色灰色，含粉细砂颗粒及粉土，刀切面无光泽，干强度较高，韧性中等，无摇振反应，稍湿，一般为硬塑状态，中压缩性，局部夹有中粗砂薄层。该层连续较均匀分布，平均厚度7.6米。1中粗砂：黄色灰色，石英、长石质，颗粒均匀，局部含有少量粘性土，湿饱和，一般为稍密状态，力学性质变异性高，局部相变为粗砂层。该层呈透镜体夹层状分布，层厚0.802.30米，平均厚度1.55米。粗砂：黄褐色，石英、长石质，颗粒均匀，含有少量卵石，局部夹粉质粘土透镜体，饱和，一般为中密状态，局部为密实状态，局部夹砾砂薄层，力学性质变异性较高。在勘探深度范围内，该层大多未钻穿，层顶埋深24.8045.50米，最大揭露厚度厚度8.4米。1粉质粘土：黄褐色灰黑色，一般为可塑状态，中压缩性，刀切面稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。该层呈透镜体夹层状分布，层顶埋深33.5043.50米，层厚1.003.30米，平均厚度2.00米。1.2.4 场区水文地质条件勘察期间本场区见有一层地下水，为孔隙潜水类型，地下稳定水位埋深为5米，主要赋存于细中砂及其以下土层之中，主要补给来源为大气降水和地下迳流，局部有微承压性，水头标高15.5615.85米，估计地下水的年水位变化幅度在1.02.0米左右。根据水分析结果判定：该场区地下水对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性。2 设计及相关技术国内外现状2.1 设计要求及参数已知由上部厂房结构传至柱下端的一组荷载为：A承台的竖向荷载设计值F12000KN；B承台的竖向荷载设计值F2=4200KN；弯矩与水平力设计值相对于竖向荷载可忽略不计。本设计要求严格遵循相关基础规范进行设计。2.2 设计主要内容及设计思路2.2.1 设计的主要内容1) 对工程勘察资料、上部结构资料及相关技术的国内外资料进行分析和整理并编写开题报告。2) 初选螺旋钻孔压灌混凝土桩基础，钢筋混凝土预制桩，沉管灌注桩三种方案3) 对以上三种方案进行技术性、可靠性和经济等方面的比较分析，优选出最佳设计方案4) 按优选出的方案进行工程量及参数设计计算.5) 给出施工技术方案，措施和工程质量标准6) 质量检测与监测.7) 简要进行施工组织管理与预算设计.8) 提炼设计的主要工作和创新点9) 绘制工程图表.2.2.2 设计思路1) 由沈阳特变电工联合厂房勘察报告提供的数据，根据场地工程地质情况、拟建厂房等上部建筑结构情况，工程设计资料，工程施工资料，工程检测资料及相关技术的国内外资料经综合分析，查阅现行有关建筑基础方案结合地方经验进行基础方案的论证与选择1) 选择3-4种设计方案（螺旋钻孔压灌混凝土桩，钢筋混凝土预制桩，沉管灌注桩）进行技术性、可靠性和经济性等方面的比较分析，优选出最佳设计方案。2) 按优选方案进行工程量及参数设计计算。2.3 设计相关技术的国内外现状为了有效地把上部结构的荷载传递到土壤深处承载能力较大的岩土层上，桩基础被广泛应用到土木工程中。桩基础的使用可以在施工中省去大量的土方支撑和排水降水设施，施工方便且一般均能获得良好的经济技术效果。以下将分别介绍螺旋钻孔压灌混凝土桩，钢筋混凝土预制桩，沉管灌注桩三种桩型的国内外技术现状。2.3.1 螺旋钻孔压灌混凝土桩随着建设现代化大都市进程的推进，城市区及其近郊几年来兴建了许多高层建筑，而越来越多的高层建筑群正在规划兴建中。高层建筑群对地基基础要求高，地下空间的利用亦对建筑基坑开挖支护提出较高要求。但是，调查资料表明，一些城市区地下水位正在逐年上升，高额的支护及降水费用已经成为目前所广泛采用人工挖孔灌注桩这一成熟工艺的制约因素。寻找一种能适应此类城区建设要求的工艺，成为各施工企业、科研院所面临的课题。近几年来，螺旋钻孔压浆桩因其克服了其他类型桩的许多缺点，被广泛采用。但其“粗放”的工艺，水泥浆大量浪费，成本居高不下成为困扰人们的新问题。而螺旋钻孔压灌混凝土桩，正是继承其优点克服其弱点的新型工艺。几年的工程实践表明， 螺旋钻孔压灌混凝土施工技术具有广阔的市场前景。螺旋钻孔压灌混凝土桩是利用长螺旋钻机成孔到达设计桩底标高，然后提升钻杆，同时用高压泵将高坍落度流态混凝土通过高压管路及长螺旋钻杆的内管压入孔内，然后再下入钢筋笼到设计深度，最后成桩。2.3.2 钢筋混凝土预制桩预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩，如钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等，然后用沉桩设备将桩打入、压入、振入、高压水冲入或旋入土中的基础类型，特别是预制钢筋砼桩，由于它制作方便，拼接容易，打桩前可对砼质量进行检查，不受地下水条件的影响等优点，因而越来越广泛地被应用到高层建筑的地基处理上，但它也有一定的缺点：截断较为困难，打桩期间土产生变位，桩有可能因被锤击毁坏，而需补桩，因有震动和噪音，在城市改造和建设中也受到一定的限制。尽管如此，由于桩基承载能力大，沉降量小，施工技术发展很快，因而还是被广泛应用于高层建筑和软弱地基处理上。由于其施工简便并且对地基的天然结构影响较小，所以预制钢筋砼桩已被广泛应用到高层建筑、民用住宅、公用工程、大跨度桥梁、高速公路、港口、码头等工程中。2.3.3 沉管灌注桩在当今飞速发展的建筑业中，振动沉管灌注桩的施工工艺得到广泛应用，就多年的工程实践来看，采用沉管灌注桩以其承载力高、施工方便、工期短、造价低、适用范围广等优点在我国沿海和内陆许多地区得到广泛应用，但其缺点是受桩管口径限制，影响单桩承载力振动大，噪声高受施工人员技术水平的影响，偏差较大。沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。沉管灌注桩按成桩方式可分为锤击式和振动式沉管。钢筋砼沉管灌注桩适用于一般粘性土、淤泥质土、淤泥土和人工回填土以及在下沉管时不产生液化的粉土和稍中密粉细砂土的地基。各类沉管灌注桩共同的优点是：(a)可以根据持力层的分布情况，随意调节桩长。(b)扩底型及扩身型桩系列，可充分利用桩端承载力及桩侧摩阻力。(c)配筋率适宜，可根据荷载大小与性质，荷载沿深度的传递特征以及土层的变化，按计算或构造配筋，其造价比钢筋砼预制低40%70%3 工程方案论证及选择3.1 工程方案的初步拟定根据工程概况和工程地质条件分析施工场地的稳定性和适宜性：由勘察结果表明，建筑场地地势平坦开阔，无不良地质作用和地质灾害，为稳定建筑场地，适宜本工程的建设。但是，本区拟建建筑物为联合厂房，其上部荷载较大，经分析计算，本场地天然地基不能满足上部建筑物对地基强度和沉降的要求，因此需采取相应的地基与基础方案以满足工程建筑的需要。地基与基础方案应根据拟建工程结构特点、场地工程地质与水文地质条件、施工可行性、工程造价高低及周围环境条件综合确定。具体分析如下：1根据本工程场地的工程地质勘察报告知耕土层呈松散状态，均匀性很差，未经处理不能作为地基使用；层粉质粘土层分布不均，呈可塑偏软状态，局部夹软塑状态粉质粘土及泥炭质土，力学性质较差；细砂层连续分布，但厚度不均，在地基变形要求不高时可作为浅基础持力层；粉质粘土较厚，基本连续分布，密实度较好；中粗砂连续分布，密实度较好，为良好的桩端持力层。粉质粘土基本连续分布，呈可塑偏硬状态，粗砂连续分布，局部夹有软塑状态粉质粘土及砾砂薄层，力学性质变异性较高。2由工程地质条件知场地地层土分布不均，另外对于联合厂房这类建筑吊车起重量大，地面负荷重，地基变形大，且随车间生产任务的繁重程度而增减，所以地基在上部荷载作用下极可能产生不均匀沉降。因此采用基础所具有的刚度和上部结构共同作用，以调整地基的不均匀变形或不均匀沉降。对这类建筑，采用桩基可使不均匀沉降大大减小。由于本区拟建建筑物上部荷载较大，根据类似工程经验拟选取沉管灌注桩，螺旋钻孔压灌混凝土桩基础，钢筋混凝土预制桩三种基础设计方案，另外可采用中粗砂层作为桩端持力层，持力层较薄部位宜进行下卧层的强度及变形验算。以下分别进行以上三种基础工程方案的初步设计，然后综合考虑三种基础方案的技术可行性，经济合理性与工程可靠性。最后将对此三种基础方案进行对比、论证和分析，进行优选出一个最优基础方案进行工程设计计算。3.2 沉管灌注桩的设计3.2.1 选择桩径、桩长、桩材根据试桩初步选择600mm的灌注桩，桩身采用C25的混凝土，钢筋HPB235，经查表得：初选第五层中粗砂为持力层，桩端进入持力层，不得小于2倍的桩径，即1.2m。初选承台底面埋深1.3m。承台混凝土强度等级为C20。初选桩长为L21m。3.2.2 确定单桩竖向承载力设计值 根据桩身材料确定初选0.72%，1.0。则As=2034.7mm2。fC按0.8折减，代入得： 根据地基土的物理力学性质指标确定由现场原位测试及室内土工试验知： 由单桩静载试验确定单桩竖向承载力设计值取上述三项计算值的最小值，即取： 3.2.3 确定桩的数量和平面布置 初步假定承台A底面积为，承台和土自重为则桩数初步确定为： 取根。桩间距s取d，即1.83.6m，取s=1.8m。此时承台与土的自重为。为了满足桩顶嵌固及抗冲切的需要：承台的最小宽度不应小于500mm承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，对于建筑结构的桩基础，应不小于0.5d（d为桩的直径或桩的短边宽度，对于钻孔灌注桩为桩的设计桩径，即钻头的直径），且边缘挑出部分不应小于150mm。则：。图 31 桩位布置图综上所述：承台底平面尺寸确定为。两根桩布置如图3-1所示。 初步假定承台B底面积为，则承台和土自重为：则桩数初步确定为：根桩间距取d1.8m。图 32 桩位布置图为了满足桩顶嵌固及抗冲切的需要：对于建筑结构的桩基础，承台边缘至桩中心的距离应不小于0.5d（d为桩的直径或桩的短边宽度，对于钻孔灌注桩为桩的设计桩径，即钻头的直径），且边缘挑出部分不应小于150mm。则根桩布置如图3-2所示。综上所述：承台平面尺寸确定为33。 3.2.4 群桩中单桩承载力验算 取承台A及上覆土平均重度为，则桩顶平均竖向力为： 桩身混凝土的强度应满足桩承载力要求，灌注桩取工作条件系数，取，则桩身强度按下式计算：故单桩承载力满足要求。 取承台B及上覆土平均重度为，则桩顶平均竖向力为：桩身混凝土的强度应满足桩承载力要求，灌注桩取工作条件系数，取，则桩身强度按下式计算故单桩承载力满足要求。3.2.5 群桩承载力校核 对承台：其桩数为2根的非端承群桩。由于其桩数少，侧阻，端阻的群桩效应也较小，虽存在承台土抗力，但可忽略群桩效应的影响，即该类群桩的承载情况和端承群桩相同。所以承台下的群桩满足承载力要求，不需再进行校核。 对承台：其桩数为4根的非端承群桩。由于桩群、土、承台的相互作用，导致侧阻、端阻、承台阻力随桩距、桩长、承台宽度等而呈一定规律变化，群桩效应不可忽略。群桩的承载力校核如下：按应力扩散法计算：桩所穿过土层内摩擦角的加权平均值为则扩散角边桩外侧尺寸为2.42.4，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：第五层中粗砂层的承载力特征值按下式修正：地下水埋深为m，取承台及上覆土平均重度为。承台底以下取，则实体自重为：当底面按轴心受压时：故满足承载力要求。3.2.6 群桩沉降计算 承台A1) 计算参数信息：基础顶面的竖向力： F=2000kN 基础埋深 Hd=1.3m基底以上填土的平均重度： =17kN/m3 基础与填土的平均重度： 0=20kN/m3考虑土的内摩擦角，基底计算长度l=7.927m 基底计算宽度 B=6.127m基底处地基承载力特征值 fak=130kPa 矩形布桩时的短边布桩数 nb=1；桩基沉降计算经验系数 =1； 建筑桩基重要性系数 1=1.1；土层参数表 表 31序号土层厚度hi(m)重度i(kN/m3)极限侧阻(kPa)压缩模量Ei(MPa)11.119.0404.52218.3243.431.430601940.614.5141.753.526701660.620404.07619.7446.283.419.5404.690.6306018.01010.2307423111.719.5565.0127.619.1607.1续上表序号土层厚度hi(m)重度i(kN/m3)极限侧阻(kPa)压缩模量Ei(MPa)131.55306018148.435742715217.7505.02) 基础底面附加压力计算：基础与填土的总重量 G=207.9276.127(1.3+21)=21658.95kN；基底的平均压力 P=(2000+21658.955)/(7.9276.127)=487.18kN/m2；基底处的土中自重压力 P1=17(1.3+21)=379.10kN/m2；基底平均附加压力 P0=487.18-379.10=108.08kN/m2。3) 基础底面变形计算：基础沉降计算情况 表 32z(m)基础计算中点aiZ1(m)Z2(m)Esi(mPa)c(kN/m2)z(kN/m2)8.4040.15625.24825.248223.00446.00108.0810.1040.13915.61940.37125.00479.1560.14z/c=0.1260.2，所以本层土已满足要求!4) 地基最终变形量计算：最终沉降计算公式如下： 其中 nb矩形布桩时的短边布桩数，取 nb=1。C0，C1，C2根据群桩不同距径比Sa/d=5.246，长径比L/d=35.000，及基础长宽比Lc/Bc=3.171 由规范附录H查得：C0=0.163； C1=1.631；C2=5.007经计算桩等效系数：e=0.163+(1-1)/1.631(1-1)+5.007=0.163。桩基最终沉降量：s=410.163108.0840.302=21.378mm。 承台B1) 已知群桩沉降计算参数： 基础顶面的竖向力：F=4200kN 基础埋深：Hd=1.3m 基底以上填土的平均重度：=17kN/m3 基础与填土的平均重度：0=20kN/m3 考虑土的内摩擦角基底计算长度：l=7.927m 基底计算宽度：B=7.927m 基底处地基承载力特征值：fak=130kPa 矩形布桩时的短边布桩数：nb=2； 桩基沉降计算经验系数：=1； 建筑桩基重要性系数：1=1.1；2) 基础底面附加压力计算： 基础与填土的总重量： G=207.9277.927(1.3+21)=28022.40kN； 基底的平均压力： P=(4200+28022.405)/(7.9277.927)=512.85kN/m2； 基底处的土中自重压力： P1=17(1.3+21)=379.10kN/m2； 基底平均附加压力： P0=512.85-379.10=133.75kN/m2。3) 基础底面变形计算：基础沉降计算情况 表 33z(m)基础计算中点aiZ1(m)Z2(m)Esi(mPa)c(kN/m2)z(kN/m2)8.4040.16945.69205.692023.00446.00133.7510.1040.15226.15030.45835.00479.1581.44z/c=0.1700.2，所以本层土已满足要求!4) 地基最终变形量计算：最终沉降计算公式如下： 其中：nb矩形布桩时的短边布桩数，取 nb=2。C0，C1，C2根据群桩不同距径比Sa/d=3.710，长径比L/d=35.000，及基础长宽比Lc/Bc=3.171 由规范附录H查得：C0=0.139；C1=1.668；C2=6.277经计算桩等效系数： e=0.139+(2-1)/1.668(2-1)+6.277=0.265。则桩的最终沉降量： s=410.265133.7470.339=48.131mm。3.2.7 沉管灌注桩的截面校核 已知强度验算数据混凝土强度等级C25，fc=11.9N/mm2钢筋为HPB235级，fy=210N/mm2，As=2036mm2截面：圆形 d=600mm，面积：282743.34mm2截面最小回转半径：i=150.00mm，构件计算长度 l0=2050mm 验算最小配筋率=2036.00/282743.34=0.72%min=0.60%，所以满足要求! 确定稳定性系数依据混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 表7.3.1 P48 由l0/i=13.67，查表得 =1.000 确定混凝土截面面积因为 =2036.00/282743.34=0.72%3%所以混凝土的截面面积不必扣除钢筋的截面面积! 计算最大轴向力值 N依据混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 第7.3.1条 P48 =0.91.000(11.90282743.34+210.002036.00) =3412985.17N=3412.99kN 考虑间接钢筋依据混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 第7.3.2条 P49 计算间接钢筋的换算面积 Ass0 =3.1446050.00/200.00=361.10mm2 As/4=509.00mm2 则 361.10509.00 所以不计入间接钢筋影响！3412.99kN 即为此轴心受压构件的最大轴向力!5) 配筋示意图 图 33 配筋示意图3.2.8 承台设计 承台A的设计1) 计算参数柱传至承台的竖向力标准值：F=2000kN 柱传至承台底面X方向的弯矩标准值 Mx=0.00kN.m混凝土强度等级：C20 钢筋级别：HPB235承台以上土的厚度：Hd=1.3m 桩的入土深度：d=20.5m 承台以上土的重度： 0=20.00kN/m3 承台长：L=1.2m 2) 承台弯矩设计值计算1. 桩顶竖向力的计算(依据建筑桩技术规范JGJ94-94的第5.1.1条) 其中 F作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F=1.22000.00=2400.00kN；G桩基承台的自重，G=1.2（25.03.600.7+203.601.3)=187.92kN；Mx，My作用于承台底面通过桩群桩形心的x，y轴的弯矩设计值(kN.m)；xi，yi第i复合基桩或基桩x，y轴的距离(m)；Ni基桩的竖向力设计值(kN)。经计算得到单桩桩顶竖向力设计值：桩的最大压力：N=(2400.00+187.92)/2+0.00/1.80=1293.96kN2. 矩形承台弯矩的计算(依据建筑桩基技术规范JGJ 94-94第条) 其中 Mx，My分别为垂直于X轴和Y轴方向计算截面处的弯矩设计值；x1，y1分别为垂直于Y轴和X轴方向自桩中心至相应计算截面的距离；Nx，Ny扣除承台和承台以上土自重设计值后的底桩和顶桩的竖向净反力设计值；经过计算得到弯矩设计值：Mx=(1293.96-187.92/2)(1.80/2-0.60/2)=720.00kN.m3) 承台截面主筋的计算：依据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算 式中 1系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，1取为0.94，期间按线性内插法确定；fc混凝土抗压强度设计值；h0承台的计算高度。fy钢筋受拉强度设计值，fy=210N/mm2。X方向配筋：s=720.00106/(1.009.601200.00670.002)=0.1392=1-(1-20.1392)0.5=0.1506s=1-0.1506/2=0.9247Asx=720.000106/(0.9247670.00210.00)=5533.87mm2。 承台截面主筋，X方向选用：4912120 (As=5542mm2)。4) 承台截面抗剪切计算：依据建筑桩技术规范(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条。根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对承台的最大剪切力，考虑对称性，记为V=1293.96kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式： 其中 0建筑桩基重要性系数，取1.10；剪切系数，=0.16；fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=9.60N/mm2；b0承台计算截面处的计算宽度，b0=1200.00mm；h0承台计算截面处的计算高度，h0=670mm；fy箍筋受拉强度设计值，fy=210.00N/mm2。(1) 验算是否按计算配置箍筋fcb0h0=0.169.601200670=1238641.44N2640.00kN。满足局部受压承载力要求7) 桩对承台的局部受压验算：取 F1=1293.96kN A1=0.36m2 c=0.30m Ab=1.92m20.95(1.92/0.36)0.59.600.361000=7582.23kN1423.36kN，满足局部受压承载力要求8) 桩承载力验算：桩承载力计算依据建筑桩技术规范(JGJ94-94)的第4.1.1条根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1293.96kN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 0建筑桩基重要性系数，取1.10；fc混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.90N/mm2；A桩的截面面积，A=0.283m2。经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求，只需构造配筋!9) 桩竖向极限承载力验算：桩承载力计算依据建筑桩基础技术规范(JGJ94-94)的第5.2.2-3条根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1293.96kN桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式，最大压力：其中 R最大极限承载力；Qsk单桩总极限侧阻力标准值：Qpk单桩总极限端阻力标准值：s，p分别为桩侧阻群桩效应系数，桩端阻群桩效应系数，承台底土阻力群桩效应系数；s，p分别为桩侧阻力分项系数，桩端阻抗力分项系数，承台底土阻抗力分项系数；qsk桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；qpk极限端阻力标准值，按下表取值；u桩身的周长，u=1.88m；Ap桩端面积，取Ap=0.28m2；li第i层土层的厚度，取值如下表；厚度及侧阻力标准值表 表 34序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土名称11.140600粉质粘土2224600粉质粘土31.4604000中粗砂40.6141200泥炭质土续上表序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土名称53.5703600细砂60.640600粉质粘土7644600粉质粘土83.440600粉质粘土90.6603500中粗砂1010.2744600中粗砂由于桩的入土深度为20.5m，所以桩端是在第10层土层。最大压力验算：R=1.88(1.1400.8+2240.8+1.4601.2+0.6141.26+3.5701.2+0.6400.8+6440.8+3.