桩基础课程设计

1、本次课程设计题目：预制桩基设计设计荷载(1) 柱底荷载效应标准组合值如下：轴荷载：Fk=1632kNM k=195 kN?mVk=86kN轴荷载：Fk=1980kNM k=164 kN?mVk=93kN轴荷载：Fk=1342kNM k=187 kN?mVk=96kN2)柱底荷载效应基本组合值如下：A 轴荷载：F=2203.2 kNM=263.3kN?mV=116.1kNB 轴荷载：F=2673 kNM=221.4kN?mV=125.5kN轴荷载：F=1811.7 kNM=252.5kN?mV=129.6kN设计B轴柱下桩基，A,C轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数。设计资料、地层条件及其参数某住宅

2、楼， 六层钢筋混凝土框架结构体系， 建筑场地位于城郊建筑室内地面标高为 0.00 ，室外地面标高为 - 0.15m 地下水位位于地表以下3.3m，柱底标高-0.7m。地基基础设计等级：乙级 工程地质条件：该建筑物地处二级阶地，土层分布、物理力学性质指标见下表设计规范：建筑地基基础设计规范( GB 50007-2002)；混凝土结构设计规范( GB 50010-2002 )；土层编号土层名称层厚/m丫3IkN/mwI %eIIcIkPaI EsIMPa地基承载 力特征值fak /kPa1填土0.818.033.252褐黄色粉质黏土1.818.027.80.810.483025.56.43灰色淤泥

3、质粉质黏土2.017.838.81.091.181419.34.54灰色淤泥质黏土3.517.053.11.511.291210.52.15褐色粉质黏土4.018.035.41.020.801618.54.82506草黄色粉质黏土20.018.524.70.710.313625.07.8320建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)。四、预制桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩， 具体设计方案如下:室外地坪标咼为-0.15m,自然地面标咼同室外地坪标咼。该建筑桩基属乙级建筑基桩，拟采用截面为400mm*400m的混凝土预制方桩，以6号土层草黄色粉质黏土为持力层，桩尖深入1.2m，设计桩

4、长11.0m,初步设计承台高0.8m，承台底面埋置深度-1.50m，桩顶伸入承台50mm1、单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.5m，装底标高为-12.6m，桩长11m(1)单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值按下式计算:Quk= Qsk+ Qpk = U P刀 qsik | i + ApQpk由于Qk=43 0.4 3( 783 1.25+32 3 2+323 3.5+5033 4.0+783 0.25) =789kNQk=0.4 3 0.4 3 2800=448kNuk=789+448=1237kN(2)基桩竖向承载力特征值本工程不考虑承台土效应，取n c=0,则有R=

5、 R a =出二空=618.5kNK 2根据上部荷载初步估计粧数为Fk = 1980 =3 20Ra 618.5则设计桩数为4根。A|E3aI 的I矽 :他_承台平而布置图2、桩基竖向承载力验算根据建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008 ),当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应的标准组合值。本工程不进行地震效应的承载力验算。根据桩数及承台构造要求初步设计为矩形承台，取承台边长为2.4m3 2.4m，矩形布桩，桩中心距取4d,贝J s=43 400=1600mm取s=1600mm桩心距承台边缘为 400mm承台及其上填土的总重为G k =2.4 3 2.4 3 1.5 3 20=17

6、2.8kNZ = FGk = 198172.8 =538.2kN =612.7kNv 1.2R(=1.2 3 618.5=742.2kN)Mmin=463.7kN 0满足设计要求，故初步设计是合理的。3、承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.4 3 2.4m，预估承台厚 0.8m,承台混凝土选用 C25,?t=1.27N/mm,?c=11.9N/mm；承台钢筋选用HRB335级钢筋，？y=300N/mmy II)0 ,400EET-rL II)0g00匕E9800120041200承台计算简图(1)承台内力计算承台内力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为Na= F +

7、M yVi =2673 +(125.6 X0.8 +221.4) X0.8n Z Vi244 X0.8 X0.8=668.3+100.6=768.9kN匚 M VNkn二上-=668.3-100.6=567.7kNn S Vi2N=F=2673=668.3kNn 4(2)承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度0.8m，承台底保护层厚度 50mm则h0=800-60=740mm分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。柱对承台冲切承台受桩冲切的承载力应满足下式:l Fl (=2673kN故厚度为0.8m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。

8、角桩冲切验算承台受角桩的承载力应满足下式:N l =768.9kN,从角桩内边缘至承台边缘距离为C1=C2=0.6ma1x=0.4m a1y=0.4m入 1x 0.4 0.54h。0.74入 1ya -I4 0.54h。0.741x 0.560.560.5750.7 4 + 0.20.56+ 0.2 1.0+0.2兰乞0.575p 1x ( C2+a )2+ p 1y ( C1+-a ) p hp?th02 1259.2kN Nrax(768.9kN)故厚度为0.8m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。承台受剪承载力验算承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于1-1截面西卫0.5

9、4 (介于0.25-3之间)h00.74剪切系数为1 1.75 1.136a+1 0.5 4+1受剪切承载力高度影响系数计算：由于 h0 V1537.8kN故满足抗剪切要求。承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下:对于1-1截面，取基桩净反力最大值 Ma=768.9kN进行计算，则i =800-200=600mm=0.6mx二刀Nyi=23 768.9 3 0.6=922.7 kN ?m壬=922和106=4618mm0.9fyh00.9x300x740选用15 O20160平行y轴布置，实际钢筋A=4713mm满足要求。对于11-11截面，取基桩净反力平均值N=668.3kN进行计算，则i

10、=800-200=600mm=0.6my=ENxi=23 668.3 3 0.6=802 kN?mMy _802 咒 106s2=4014 mrmO.9fyh00.9x300x740选用16 O18150平行x轴布置，实际钢筋As=4072mrm满足要求。承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台长度为 50mm两承台间设置连系梁,梁顶面标高-0.7m，与承台平齐，根据构造要求，梁宽 250mm梁高400mm梁内主筋上下共4 12通长配筋，箍筋采用 8200.承台底做100mn厚 C10混凝土垫层，垫层挑出承台边缘 100mm五、桩身结构设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用 C30,钢筋选用HRB335级

11、。根据建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)第582条的规定,桩顶轴向压力应符合下列规定:maxW 申 9 c?cAps血占G+也n S 丫2=2673 +1.2X 172.8 + (221.4 + 125.6X 0.8) 0.844X0.8X0.8=720.1 + 100.6 =820.7kN计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数 =1;对于预制桩，基桩施工工艺系数9 c=0.85 ; C30级混凝土，？c=14.3N/mm，则 9 c?cA=13 0.85 3 14.33 1033 0.42=1944.8kN Max (=820.7kN)故桩身轴向承载力满足要求。八、桩

12、身构造设计桩身按构造要求配筋，选用814的HRB335级钢筋通长配筋;箍筋选用 6的HPB235级钢筋，间距200mm距桩顶2m范围内间距50mm距桩顶2-4m范围内间距100mm采用打入法沉桩，桩顶设置三层 650的钢筋网，层距为50mm桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm桩身主筋混凝土保护层厚30mm七、吊装验算由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊，吊点位置如图所示。吊装位置起吊点距桩两端距离为a=0.207L=0.207 3 11=2.28m则吊起时桩身最大弯矩为2Ml=0.0214kql=0.02143 1.3 3 ( 0.423 25) 3 1

13、12=13.46kN 2 m桩身配筋验算；混凝土采用 C30级，钢筋采用HRB335级，则22t?c=14.3N/mm,?y=300 N/mm,由于 b=400mm ho=4OO-4O=36Omm每边配 3 o 14 , As=461 mm,贝yx=fyAs _ 300461=24.18mmc1fcb 1.14.400= 1.0u= a 1 ?cbx(h 0-)3 14.33 4003 24.183 (360-=48.123 106N.mm214=48.12kN.m所以u M故桩身配筋满足吊装要求。八、估算QA、轴线柱下桩数1、桩数估算设计、轴线下的桩基础的方法和O B轴线下相同。单桩极限承载

14、力标准值为1237kN,基桩竖向承载力特征值为 618.5kN。O轴柱下荷载标准组合值为 Fk=1632kN Mk=195 kN?m Vk=86kN根据O轴荷载初步估算O轴柱下桩数,fl = J632=2.64取 n=4R 618.5则O轴下设计桩数为4根。O轴柱下荷载标准组合值为 F=1811.7 kN M=252.5kN ?mV=129.6kN根据O轴下荷载初步估算Oc轴柱下桩数,譽S7取n=4则O轴下设计桩数为4根。2、承台平面尺寸确定根据估算的桩数和承台构造要求，设计O、O轴线承台与轴线承台相同，承台边长为2.4m,桩中心距取1600mm桩心与承台边缘距离400mmGA、轴承台布置同6

15、轴。九、桩基沉降验算对GB轴验算1、计算PoG=丫 GAd=203 2.4 3 2.4 3 1.5=172.8kN(Tc =183 1.5=27kPa亠=1980 172-8 =374kPaA 2.4 X2.4。二P- 3 c=374-27=347kPa2、计算G轴承台中心下附加应力3 z ,确定沉降计算深度，如下表:B轴承台中心点l/bz(m)z/ba cl3 z=4 a cI Po01000.25347111.210.175242.9212.420.084116.592313.630.04562.46414.840.02737.47651650.01824.984617.260.01318

16、.044718.470.00912.492819.680.0079.716考虑相邻承台的影响，计算如下表:B轴相邻影响点l/bz(m)z/bac3 Z=4( a c1 - a c2)Po064000.250.2501641.210.2040.20402642.420.1370.1352.7763643.630.0970.0935.5524644.840.0730.0678.328564650.0570.059.7166647.260.0460.0399.7167648.470.0380.0319.7168649.680.0310.0258.328相邻A C承台，以最不利相邻B承台代替计算，则1

17、9第8点:(rz=9.716+23 8.238=26.372kPa(7 c=0.8 3 18+1.83 18+0.73 17.8+1.3 3 7.8+3.5 3 7+43 8+(12.5-12.1+9.6)3 8.5=210.9kPa0.2(T c=42.18kPa c z=26.372kPa计算深度满足要求。3、计算S,如下基础相邻基础的影响考虑影响ZiCL :Esi护iZAs i|z(n)1A z/bu1/bz/b&azet01016,40010L 2110. 9016.410. ooos0. 9016L 031921. 0S192?. E43.1324S.1322.4120. 6936,

18、420. 00240. TOOSL 631920.6?. E26. 692他8243.6130. 5436,430. 008S0. 55642. 003040. 32112?. E14.286E9.114.S140. 4466,440. 01440. 46Z 20E0. 20496?. E9.11819S. 22S6150. 3746,450. 02a 394 364CL 156?. E6. 94105. IT2160. 3226,46a 024a 3462. 49120.1272?. E5. 658Sno. 33& 41T0. 2826,470. 02720. 3092 597280.1060S?. E4. 719211