土力学与地基基础课程设计(桩基础)

1、土力学与地基基础课程设计(桩基础) 土力学与地基基础课程设计 桩基础工程设计 （适用于土木工程类专业） 编写人：林智勇 福建工程学院土木工程系 2010-10-31 1 目 录 第1部分 桩基础设计任务书 . 1 （一）设计题目 . 1 （二）设计内容 . 2 （三）设计要求 . 2 （四）参考资料 . 2 第2部分 桩基础设计指导书 . 3 （一）必要的资料准备 . 3 （二）选定桩型、桩长和截面尺寸 . 3 （三）确定单桩竖向及水平承载力特征值，确定桩数并进行桩的布置 . 3 （四）桩身结构设计 . 4 （五）桩基承载力验算 . 5 （六）承台设计 . 6 （七）绘施工图、施工说明 . 7

2、 2 第1部分 桩基础设计任务书 （一）设计题目 某住宅楼桩基础设计 (1)设计资料 1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。 建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载： V=3200kN,M=400kN?m，H = 50kN； 柱的截面尺寸为：400400mm； 承台底面埋深：D2.0m。 2、根据地质资料，以粉质粘土(2)为桩尖持力层， 钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300300，桩长为10.0m 3、桩身资料： 混凝土为C30，轴心抗压强度设计值fc15

3、MPa，弯曲强度设计值为 fm16.5MPa，主筋采用：416，强度设计值：fy310MPa 4、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为fc15MPa，弯曲 抗压强度设计值为fm1.5MPa。 附：1）：土层主要物理力学指标； 2）：单桩静载荷试验曲线。 附表二： 1 （二）设计内容 （1）搜集工程地质资料和设计资料 （2）选择桩型、桩端持力层及桩身截面 （3）确定单桩竖向承载力标准值和设计值 （4）初步选择承台尺寸 （5）确定桩数及其平面布置 （6）单桩承载力验算和桩身结构验算 （7）进行软弱下卧层（若存在）验算和沉降计算 （8）承台结构设计及验算 （9）基础施工图设计，包括桩的

4、平面布置图，桩身配筋图，承台配筋和必要的施工说明。 （三）设计要求 计算书要求 书写工整、数字准确、图文并茂。 制图要求 所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图 纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。 设计时间 七天。 （四）参考资料 1 中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范JGJ94-2008. 北京：中国 建筑工业出版社，2008 2 中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB5007-2002. 北 京：中国建筑工业出版社，2002 3 莫海鸿等. 高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材.基础工程. 北 京：中国建筑工业出版社，20

5、03 2 第2部分 桩基础设计指导书 桩基础设计步骤如下： （一）必要的资料准备 桩基设计前必须具备的资料主要有： 1. 建筑物资料：包括建筑物的形式、荷载及其性质、建筑物的安全等级、抗震设防烈度等； 2. 岩土工程勘察报告：包括详细勘测的地质条件、承载力、室内实验、原位试验结果等。 3. 当地施工机具和技术条件：如排放泥浆和弃土的条件以及水、电、施工材料供应等； 4. 环境条件：包括相邻建筑物的安全等级、基础形式和埋置深度，周围建筑物对于噪声的要求等； 5. 检测条件及当地桩基施工经验。 （二）选定桩型、桩长和截面尺寸 1. 桩的类型 在对以上收集资料进行分析研究的基础上，针对土层分布情况，

6、考虑施工条件、设备和技术等因素，决定采用端承桩还是摩擦桩，挤土桩还是非挤土桩。 2. 确定桩长 由持力层的深度和荷载大小确定桩长、桩截面尺寸，同时进行初步设计与验算。桩身进入持力层的深度应考虑地质条件、荷载和施工工艺，一般为1到3倍桩径；对于嵌岩灌注桩，桩周嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不宜小于0.5m。当持力层下存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于4d。 3. 确定桩的截面尺寸 常见桩基截面尺寸为：1.现场预制方桩，桩身混凝土强度和截面尺寸自定； 2.高强PHC管桩，桩身混凝土强度C80，截面尺寸300mm、400 mm或500 mm；3.沉管灌注桩，桩身混凝土强度C30，截面

7、尺寸；4.钻孔灌注桩，桩身混凝土强度C30，截面尺寸600 mm-1000 mm；5.其它桩型，桩身混凝土强度C25-C40。 （三）确定单桩竖向及水平承载力特征值，确定桩数并进行桩的布置 1.单桩竖向承载力特征值 根据单桩静载荷试验，将单桩竖向极限承载力Qu除以安全系数2，作为单桩 3 竖向承载力特征值Ra。 2.单桩水平承载力特征值 对于混凝土预制桩、钢桩、桩身全截面配筋率大于0.65%的灌注桩，根据静载试验结果取试桩在地面处水平位移为10mm（或6mm）所对应的荷载为单桩水平承载为特征值RHa。 对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，取单桩水平静载试验的临界荷载Hcr为单桩水平承载力特征

8、值RHa。 当缺少单桩水平静载试验资料时，对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，其单桩水平承载力特征值RHa估算式为： RHa?mftW0?.N(1.25?22?g)(1?N) ?m?mftAn 对于预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩，其单桩水平承载力特征值为： RHa?3EI?x ?x0a Fk?Gk Ra Qk?Gk Ra 3. 确定桩数及平面布置 独立柱： n?墙下： n? 这里荷载为标准组合，n为初估桩数，取整数。 偏心受压时，对于偏心距固定的桩基，如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重合，则仍可按上式估定桩数，否则，桩的根数应按上式确定的增加1020。 通常

9、桩的中心距宜取（34）d；扩底灌注桩的中心距不小于扩底直径的 1.5倍；当扩底直径大于2m时，桩端扩底净距不小于1m，扩底直径不大于3d。桩距要求、布置形式等详见建筑桩基技术规范。 （四）桩身结构设计 桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。 桩轴心受压时 Q?Apfc?c 4 这里的Q是扣除承台和其上土自重后，象英语荷载效应基本组合的单桩竖向力设计值。 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；灌注桩最小配筋率不宜小于0.20.65。 配筋长度： 1）受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。 2）桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度

10、应穿过淤泥、淤泥质土或液化土层。 3）坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。 4）桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。 （五）桩基承载力验算 桩顶荷载 Qk?Qik?Fk?Gk nFk?GkMxkyiMykxi? 22nyixi Hik?Hk n 1. 单桩承载力验算 Qk?Ra Qkmax?1.2Ra Qkmin?0 Hik?RHa 不论桩周土的类别如何，单桩的竖向受震承载力均可提高25%。对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基，可按下列公式验算单桩的竖向承载力： Qk?1.25Ra Qkmax?1.5Ra 2. 群桩沉降计算 对

11、摩擦桩应进行桩基沉降计算，取正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，采用等效作用分层总和法两种方法分别计算。 5 s?es?e?p0j? j?1 i?1 m n zijij?z(i?1)j(i?1)j Esi ? 3. 桩基软弱下卧层承载力验算 如果在持力层下有软弱下卧层，还应计算下卧层的承载力。 ?z?mz?faz ?z? ?Fk?Gk?2?A0?B0?qsikli A0?2t?tg?B0?2t?tg?（六）承台设计 设计承台埋深、尺寸，除满足构造要求外，还应计算抗弯、抗剪、抗冲切。 1. 受弯计算 Mx?NiYi My?NiXi 2. 受冲切计算 （1）柱对承台冲切的承载力 1）受柱冲切的

12、承载力 F Fl?2?hp?0umfth0 Fl?F?Qi ?0? 0.84 ?0.2 2）桩下矩形独立承台受柱冲切的承载力 6 ?Fl?2?0x?bc?a0y?0y?hc?a0x?hpfth0 ?0x?0.84 0.84 ?0y?0x?0.2?0y?0.2 ?0x?a0xa ?0y?0y h0h0 3）桩下矩形独立阶形承台受上阶冲切的承载力 ?Fl?2? ?1x?b1?a1y?1y?h1?a1x?hpfth10 0.840.84?1y?1x? ?1y?0.2?1x?0.2 aa ?1y?1y?1y?1y h10h10（2）位于柱冲切破坏锥体以外的基桩对承台的冲切 多桩矩形承台角桩的冲切承载力 a1y?a?Nl?1x(c2?)?1y( c1?1x)?hpfth0 22? 0.560.56 ?1y?1x?1y?0.2?1x?