桩基础设计计算书.doc

基础工程课程设计桩基础设计成果成果： 设计计算书、设计图纸 姓名：学号：学院： 土木工程学院 专业： 土木工程 年级： 2009级 指导老师：完成时间： 2012年01月 课设简介1. 课程设计目的课程设计是高等教育中一直强调和重视的教学实践环节，基础工程课程设计是学生在学习土力学、钢筋混凝土结构和基础工程的基础上，综合应用所学的理论知识，完成浅基础和深基础（桩基础）的设计任务。其目的是培养学生综合应用基础理论和专业知识的能力，同时培养学生独立分析和解决基础工程设计问题的能力。2. 课程设计基本要求2.1 通过课程设计，要求学生对基础工程设计内容和过程有较全面的了解和掌握，熟悉基础工程的设计规范、规程、手册和工具书；2.2 在教师指导下，独立完成课程设计任务指导书规定的全部内容。设计计算书要求计算正确、文理通顺，施工图布置合理、表达清晰，符合设计规范要求；目 录课设简介I目 录II第一章 绪 论1.1工程概况1.1.1地形1.1.2场地地质条件1.1.3上部结构资料1.2工程地质条件 第二章 上部结构荷载 2.1上部结构作用何在 2.2 桩型及材料第三章 单桩承载力的确定 3.1桩基持力层，桩型，桩长的确定 3.2 单桩竖向承载力的确定3.2.1根据地质条件选择持力层，确定桩的断面尺寸和长度3.2.2确定单桩竖向承载力标准值Quk3.2.3、确定单桩竖向承载力设计值Ra3.3确定桩数第四章 桩基础设计4.1 确定桩数布置及承台设计4.2群桩基础中单桩承载力验算4.3、抗弯计算和配筋设计4.3.1求取荷载设计值4.3.2承台设计及材料4.3.3I-I断面验算4.4.4II-II断面验算4.4承台抗冲切验算4.4.1柱对承台的向下冲切验算4.4.2角桩冲切验算4.5承台抗剪验算4.6沉降计算4.6.1矩形基础中心点沉降公式4.6.2确定附加压力及附加压力系数4.6.3确定桩基沉降计算经验系数、桩基等效沉降系数4.6.4桩基沉降量计算4.6结论与建议第一章 绪 论1.1工程概况1.1.1地形拟建建筑物场地地势平坦，局部堆有建筑垃极。1.1.2场地地质条件建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同，自上而下划分为4层，物理力学性质指标见表2，勘察期间测得地下水混合水位埋深为3.5m。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。表2 土层物理力学性质指标表地层代号土层名称厚度承载力特征值参考含水量重度孔隙比塑性指数液性指数直剪试验压缩模量粘聚力内摩擦角weIpILCEskPa%kN/m3kPaMPa1杂填土2.016.02淤泥质土3.310562.414.91.0424.61.08117.33.503灰色粘土5.512038.218.91.0219.80.9512153.744粉质粘土5.022026.719.60.7515.00.6018217.05基岩-1.1.3上部结构资料拟建建筑物为6层钢筋混凝土框架结构，长、宽均为43.2m。柱截面尺寸均为450mm450mm，横向承重，柱网布置如图2所示。图2 柱网平面图第2章 上部结构荷载2.1.上部结构作用荷载上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值如下所示：Fk=2240kNMk=740kNVk=140kN2.2桩型及材料采用桩径500mm的预应力管桩。桩身材料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值fc=14.3MPa，弯曲抗压强度设计值fm=16.5MPa；主筋采用616 HRB335钢筋，其强度设计值fy=300 MPa。承台材料：混凝土为C20，轴心抗压强度设计值fc=9.6MPa，弯曲抗压强度设计值fm=11MPa；抗拉强度设计值ft=1.1MPa；HPB235钢筋强度设计值fy=210 MPa。第三章、单桩承载力确定3.1确定桩基持力层，桩型，桩长的确定根据勘察设计所提供的资料，分析表明，在柱下荷载作用下，天然地基基础难以满足设计要求，故考虑选用桩基础。由地基勘查资料，确定选用第四土层粉质粘土为桩端持力层。根据工程情况，承台埋深1.8m，已给：钢筋混凝土预制管桩桩断面尺寸为。桩长暂定10.5m。3.2单桩竖向承载力的确定：3.2.1根据地质条件选择持力层，确定桩的断面尺寸和长度。根据地质条件以第四层粉质粘土为持力层，采用截面直径为500mm的预置钢筋混凝土管桩，桩尖进入持力层1.5m；镶入承台0.1m，桩长10.5 m。承台底部埋深1.8 m。3.2.2确定单桩竖向承载力标准值Quk：公式 ：计算：桩周长：=0.5=1.57m 桩横截面积： 桩侧土极限摩擦力标准值：查表得：杂填土：取区间中间值 淤泥质土：取区间中间值灰色粘土：按照=0.95 内插取 粉质粘土：按照=0.60，内插取桩端土极限承载力标准值,查表得：用经验参数法求得3.2.3、确定单桩竖向承载力设计值Ra 1.不考虑群桩效应，估算单桩竖向承载力设计值Ra为： 3.3确定桩数1.初步假定承台底面的尺寸为 2.GK=20321.8=216 KN ,暂定取六根桩第四章 桩基础设计4.1确定桩数布桩及承台设计 承台设计尺寸为长4m，宽2.5m，厚1.0m，承台地步距地面为1.8m。承台下桩布置如图示：4.2群桩基础中单桩承载力验算按照承台设计尺寸，计算GK=2042.51.8=360 KN单桩的平均竖向力计算得： ，符合要求。按照公式计算单桩偏心荷载下最大竖力为：按照公式要求： Qk，max1.2Ra=620.23 KN ，满足要求此处不验算单桩水平承载力4.3、抗弯计算和配筋设计4.3.1求取荷载设计值在承台结构计算中，取相应于荷载效应基本组合的设计值，可按下式计算： S=1.35SK所以：F=1.35FK=1.352240=3024KNM=1.35MK=1.35740=999 KNH=1.35HK=1.35140=189 KN4.3.2承台设计及材料对承台进一步设计为：取承台厚0.9m，下设厚度为100mm，强度等级为C10的混凝土垫层，保护层厚度为50mm，则h0=0.85m；混凝土强度等级为C20，混凝土的抗拉强度为ft=1.1N/mm2，受力钢筋选用HRB335级， fy=300N/ mm2，如图所示：4.3.3I-I断面验算则各桩不计承台及其上土重GK部分的净反力Ni为各桩平均竖力：最大竖向力 对于I-I断面：钢筋面积：采用21根直径为22的钢筋 ， 4.4.4II-II断面验算对于II-II断面：采用22根14的钢筋 ， 4.4承台抗冲切验算4.4.1柱对承台的向下冲切验算根据公式： ；式中： 作用于冲切破坏上的冲切力设计值（），即等于作用于桩的竖向荷载设计值F减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设计值之和；混凝土抗拉强度设计值（）；冲切破坏锥体处的周长（）；承台冲切破坏锥体的有效高度（）；冲切系数；冲跨比，为冲跨，即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离，按圆桩的有效宽度进行计算。当时，取=0.2；当时，取=。 ，满足要求。4.4.2角桩冲切验算对于四桩承台，受角桩冲切的承台应满足下式：； 式中：作用于角桩顶的竖向力设计值（）； 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。 取 得： 满足要求。4.5承台抗剪验算： 根据公式，剪切力必须不大于抗剪切力，即满足： 对于I-I截面处： 抗剪切力 符合要求。对于II-II截面处： a=4m抗剪切力 符合要求。4.6沉降计算4.6.1矩形基础中心点沉降公式 =4.6.2确定附加压力及附加压力系数 （1）基底压力：（2）基底附加应力： （3）确定地基承压层深度：桩底到持力层底部因所给资料无持力层一下土质，故该层可不进行细分层求解。故z/b=2.8l/b=1.6，查表求得： 4.6.3确定桩基沉降计算经验系数、桩基等效沉降系数粉质粘土层压缩模量：（资料已给）当无当地可靠经验，查表时,取1.2；，查附表利用二次内插，最终求得： 短边布桩数桩基等效沉降系数4.6.4桩基沉降量计算4.7 结论与建议（1）本文对拟建场地工程地质条件进行了分析、评价，论证了基础方案，选择出最合理基础型式桩基础，并对预制桩和钻预制桩两种桩基础比较后钻孔灌注桩，选择，并进行了设计。（2）场地所在的地区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.10g，抗震设计地震分组属第一组。场地土类型为软弱土，建筑场地类别属类。场地的卓越周期为0.38秒。场地属轻微液化场地，建筑场地属抗震不利地段。（3）场地地下水的类型主要由第层杂填土孔隙潜水、第层粉砂夹淤泥、第层承压水和基岩风化裂隙水组成。上部潜水主要受大气降水和涨潮时地表水的补给，下部承压水与闽江水有密切水力联系。（4）场地地下水对混凝土结构无腐蚀，对钢结构具