土木工程(桩基础)毕业设计

1、桩 基 础 设 计刖百1、建筑设计资料(1)、设计原始资料(2)、建筑基地平面图2、选择桩型、桩端持力层 、承台埋深(1)、选择桩型(2)、选择桩的几何尺寸以及承台埋深3、确定单桩极限承载力标准值(1)确定单桩极限承载力标准值4、确定桩数和承台底面尺寸(1)一C柱桩数和承台的确定(2)计算桩顶荷载5、桩身结构设计计算(1)、桩身结构设计计算(2)、确定复合基桩竖向承载力设计值(3)、九桩承台承载力计算(一 C承台)(4)桩顶作用验算，桩承台验算(一 C承台)6、 承台设计(1)、柱对承台的冲切(2)、角桩对承台的冲切（ 3）、斜截面抗剪验算（ 4）、受弯计算7 桩基础沉降验算8 结论与建议结束

2、语参考文献1 、 建筑设计资料（ 1）、设计原始资料拟建三明大酒店工程位于三明市东兴五路以南，其东临电子商城，西侧为居民住宅，房地产公司。南侧为儿童服装设计公司。拟建建筑物为一框架结构，地面以上9层，地下2层，总建筑面积27000品。基坑长约60ml宽约40ml基坑开挖深度6ml本次设计主要是对酒店的某根柱进行桩基础设计，作用于该柱（600m睇400mm柱底面（基础顶面）处的荷载基本组合设计值有两类：最大轴力组合：轴向力 F=6200kN,柱底弯矩为M=510 kN m,水平荷载V =285 kN;桩身采用C30的混凝土浇筑。最大弯矩组合：轴向力 F=4715kN,柱底弯矩为 M=670 kN

3、 - m,水平荷载 V =385 kN; （M H作用于柱的长边方向且均为从左指向右）。基坑周边无复杂管线，有利于基坑施工。根据钻探揭露，拟建场区地貌单元为阶地，地形较平坦，场地四周均无特殊情况分布。在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层：-1 层填土： 灰色， 稍密， 主要由碎石、 碎砖、 建筑垃圾组成， 硬质含量 30-60%, 填龄大于 5 年。层粉质粘土：黄褐色，可塑硬塑，含少量铁镒结核，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。层细砂：褐黄，黄色，细砂为主，含少量粘性土，分选性较好，成分多为石英质，含

4、云母，很湿饱和，稍密状态。砂砂土状强风化花岗岩（丫 52（3）c）:浅肉红色，原岩结构基本保留，岩芯呈砂土状，岩芯手可掰碎，遇水易散、易软化，干钻困难，岩体基本质量等级为V级。该层全场地分布，层厚 5.00-16.50m测得孔内初见水位埋深 2.006.50m,稳定水位埋深2.206.20m。地下水位埋深按3米计算，场地地下水对混凝土无腐蚀性影响。场地土体情况一览序号类别(名 称)厚度h(m)重度kN/m 3 )土粒重度竿(kN/m3)含水率3(%)液限WL塑限WP渗透系 数 k(m3/d)内摩擦角机()黏聚力Ck(kPa)压缩模量E(MPa)承载力标准值fak(kPa)1填土1.518.52

5、8.520.727.917.70.005810-2粉质粘土6.519.02921.328.318.20.0820185.501253粉质粘土319.929.525.028.718.10.0725309.831704细砂520.530.520.8-1.327015.902205砂土 状强 风化 花岗山石1221.0-332835.0270(2)、建筑基地平面图北环路4nx60TD;总平面图2、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。又因为灌注桩具 有承载力能力高，施工方便，工期短，造价低，施工时无振动、无地面隆起或侧移， 对周边建筑物

6、危害小，使用范围大，适用于各种地质条件。所以，根据施工场地属 于市区，地基条件以及场地周围环境条件，应该选择灌注桩基础。(2)、选择桩的几何尺寸以及承台埋深因为基坑开挖深度为6米；依据地基土的分布，第层灰色的填土，厚度为 1.5 米，第层是黄褐色粉质粘土，厚度为 6.5米，既不用考虑；第层是黄褐色粉质粘土，厚度为 3米，承载力低，土层太薄，不宜做持力层；第层是黄褐色、黄色细砂土，厚度为 5米，很湿饱和，稍密状态，土层比较薄，桩承载力不够，所以不宜做持力层；第层浅肉红色砂土状强风化花岗岩（丫 52（3）c）,厚度为12米，桩端承载力也比较高；所以， 综上各方面的情况应该选择第层为持力层。 桩端全

7、断面进入持力层 1.0m （2d）,工程桩入土深度为ho故： h 2 3 5 1 11m选择承台埋深为2.0m,桩基得有效桩长即为11-2=9.0m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层 min 0.4 %。所以，最终 3.14 300 4As 4 3.14 102 4 314mm2其他构造要求配筋见施工图。2(cfcA fyAs) 1.0 (1.0 14.3 3.14 300 4 300 314) 千 小生目.十桩身强度：故满足要求1104.495kN R 760.142KN如下图所示:装的截面图桩的剖面图01(2)、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

8、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复合基桩的竖向承载力 设计值(3)、九桩承台承载力计算(一C承台)承台净面积： A 352 9 3.14 0.352 4 11.385m2。承台底地基土极限阻力标准值：qck 2 fka 2 170 340 KPaQckqck Ac 34011 .385430 .1kNQsk u qsikli 609 .945 kNQ DkADq D 721 .219 kNpk p

9、 p分项系数s p 1.65, c 1.70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:Sa 0.886 Ae 0.886 d、nb3.5 3.5、92.9530.35Be3.50.389l9群桩效应系数查表得：s 0.8,1 .67承台底土阻力群桩效应系数：cA：A ce Ace e cc .A c侧阻群桩效应系数端阻群桩效应系数承台土阻力阻群桩效应系数承台内区土阻力群桩效应系数承台外区土阻力群桩效应系数承台土阻力分项抗力系数Q 桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值（ ckqck承台底-承台宽度的深度范围内（l 5m）,地基土极限抗力标准2值，可按地基规范中相应的地基

10、土承载力标准值乘以2取值，（kN）;Ac 承台底地基土净面积（m2)。Aci 承台内区的净面积e承台外区的净面积fk 承载力特征值，kPa承台外区净面积 A 352 (3.5 0.35)2 2.3275m2承台内区净面积 NAcA3.5293.140.35242.32759.057m2 m2ie查表得：c0.14 , c0e Ae9.057八 2.3275c Acc - 0.14 0 0.1114Ac11.38511.385那么，C复合桩基竖向承载力设计值 R:RsQsks1.70QpkQck609.945 /p cj0.801.67p c1.65721.219430.1 0.1114 105

11、3.876kN1.65那么，C复合桩基竖向承载力设计值 R:取R = 760.142KN(4)桩顶作用验算，桩承台验算(一 C承台)荷载取 C柱的 Nmax组合：F=6200 kN , M= 510kN?rn Q=285 kN承台高度设为1.3m等厚，荷载作用于承台顶面，桩顶伸入承台 60mm钢筋保护层取80mm则承台有效高度为h0=1.3-0.08=1.22m ,承台的平均埋深d 2m；但因为基坑开挖深度为6米，地下水位埋深按3米计算， 所以承台埋置于地下水位以下。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数0 = 1.0.则作用在承台底形心处的竖向力有Fk Gk 4592.593 3.52 2

12、 10 1.2作用在承台底形心处的弯矩M桩顶受力计算如下：Fk GkM ymaxQmax/ 2、n(yi )F、G,但是G的分项系数取为1.2.4886.593kN510 285 1.3 880.5kN4886.593 880.5 1.496 1.42647.776kNM ymax 4886.593（yi2）880.5 1.42337.505kN6 1.42Fk Gk4886.593542.955kNR 76Q142KN 符合要求Qmax 647.776 kN 1.2R 1.2760 .142912 .1704 kNQmin 0满足要求Q 542 .955 kN R 760 .142 kN作用

13、于承台底面的外力对通过群桩形心的x轴的力矩设计值yi第i桩至x轴的距离。荷载取 Mmax 组合：F=4715 kN , M= 670kN?m, Q=385 kNF G 4715 3.52 2 10 1.2 4715 294 5009kNM 670 385 1.3 1170.5kN桩顶受力计算如下:N maxM y max（y：）50091170.5 1.62556.5566 1.6121.927 678.483kNN minM y max（y：）50091170.5 1.6 = 556.5566 1.62121.927 434.629kN5009556.556kNmax 678.483kN1.

14、2R 1.2760.142 912.1704kNmin 0556.556kNR 760.142kN满足要求6、承台设计承台混凝土强度等级采用 C20,承台是正方形，双向配筋相同。桩承台设计（C柱）由于桩的受力可知，桩顶最大反力 Nmax 678.483kN ,平均反力N 556.556kN ,桩顶一 一 GN j max N max678 .483净反力：n3 52 2 10 12 678.483 32.667645.816 kNNjmin N G 523.889 kNn(1)、柱对承台的冲切承台厚度H=1.3m,计算截面处的有效高度h0 1300 80 1220mm,承台底保护层厚度取80m

15、m.当 0 0.20h0时，取 0 0.20h。;当 0 h0时，取 h ,满足 0.21.00.2h0 244.mm a0x 1400 350/2 600/2 925mm h0 1220mm 00X0故取 的x 925 mm0.2h0 244. mm a0y 1400 350/2 400/2 1025mm h。1220mm故取 出y 1025 mmac 925即：冲垮比。x禧西0758oy冲切系数0x08408402 0.758 0.2ox0.877截面高度影响系数：当hw800mm时，取aoy0y102512200.8400840.8402 0.840 0.2oy0.808Bh=1.0；当

16、 h2000mm 时，取 Bh0 1200mm ay 1025mm ax 925mm：即 h0/ay 1 满足要求h = 0.9,其间按线性内插法取用；hp受冲切承载力截面高度影响系数:hp1 0.911300 8002000 8000.968冲切力设计值：Fi F混凝土的抗拉强度设计值：ft 1100kPaQ 6200 1 760.142 5439.858 kN20 x bca0 y 0 y bca0x hp ft h02 0.8770.4 1.0250.8080.60.9250.9681100 1.226448.329 KNFl5439.858KN满足要求(2)、角桩对承台的冲切由图 9.

17、1.1 , a1a0x 925mm; a1ya0y1025 mm; c1 c2525 mm角桩冲垮比1xa1 x0xh。0.758;0ya11 0.840 h0角桩的冲切系数0.560.561x0.20.758 0.20.5850.560.20.560.8400.20.5381y角桩的冲切系数;1y角桩冲跨比，其值满足0.2 1.0 ,1x1y hC1,C2从角桩内边缘至承台外边缘的距离(m),此处应取桩的有效宽C1,C2 alx,a1y 从承台底角桩内边缘引一450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450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

18、锥线。 1200mm av 1025mm axyx925mm：即h0/ay 1 满足要求0.9250.5250.968 1100 1.222满足要求31yaix1x92 ）1y（。 一） phfth0221.0250.585 0.525 0.53821478.602KNNmax 678.483KNiax（3）、斜截面抗剪验算截面有效高度ho 1.22m,截面的计算宽度bo 3.5 2 0.08 3.34m,混凝土的抗压强度ft 1100kPa ,该计算截面的最大剪力设计值：截面高度影响系数：hs800/h0 1/4800/1220 /1/4 0.9对I I斜截面对于柱下正方形独立承台，只需要对

19、柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗 剪承载力即可。桩基规范规定，剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的 斜截面，抗剪验算应满足：nVx VxnVy V0y式中：Vx垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩 顶净反力设计值总和（kN ）;V y垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩 顶净反力设计值总和（kN）；V 0x 垂直于X方向的斜截面抗剪承载力设计值（kN）V y 垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值（kN）hs fcbyh。，n -延轴方向一边的桩数hs fcbxh。，V0x =V0y =ax 925mmi剪跨比xII 0当 03时，取 =0.3;当 3.

20、0时，取0.922一、, 一一 1 751 75所以： x 0.758 ; 剪切系数7二 一7 0.955x 1.0 0.758 1.0 xV 3N jmax 3 645 .8161937 .448 kNhs fcbyh。0.9 0.955 1100 3.34 1.223852.520 kN V 3N jmax3 645.816 1937.448kN 满 足要求对 II II 斜截面： ay 1025 mm ;剪跨比y0.840剪切系数f 蒜九0.951V 3N 3 556.5561669 .668 kNhs fcbxho 0.9 0.951 1100 3.34 1.22 3836.383kN

21、3 556.556 1669.668kN 满足要求(4)、受弯计算：承台I-I截面处最大弯矩My 3N jmaxX 3 645.816 (1.4 0.3) 1937.448 (1.4 0.3)V 3N2131.193kNmAsMy0.9fyh。2131.193 1060.9 300 1220 26469.924mm2级钢筋 fy 300N/mm2, ft 1100 kPafc 混凝土的轴心抗压强度设计值；bh。一一构件截面面积；As 一全部纵向钢筋的截面面积;fy纵向钢筋的抗压强度设计值;因为:A 6469.9244 0.1588%b0h03340 1220min 0.15%所以:2A s 6

22、469.924mm承台IIII 截面处最大弯矩 Mx 3N 1669.668 (1.4 0.2)2003.602 kN.m混凝土的抗拉强级钢筋 纵向钢筋的抗压强度设计彳1: fy 300N/mm2 ,度设计值：ft 1100kPaM x2003.602 1062Asx6082.580mm20.9fyh00.9 300 1220As6082.58因为:0.1493% min 0.15% b0h03340 1220所以，选用33 16 间距为 S 100 mm, As 6631（双向布置）如下图所示：X截面桩基剖面图600 -1一-一145014501/V2.68 mm 6469.924 mmAo

23、 o!L截面桩基剖面图40015501550 7.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S 1.4m 6d 6 0.35 2.1m ,所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。桩基的最终沉降量表达式为：m nj Pj jzijij z i 1 j i 1 jEsi式中：S 桩基的最终沉降量（mm）;S按分层总和法计算经验系数（ mm）；S按分层总和法计算经验系数，当无地区经验时，可参考：非软土地区和软土地区桩端有良好持力层时，=1 ；软土地区，且桩端无良好持力层7l 100时，当 lW25m,=1.7;当 l 25m,=59l 20;S l桩长（m ）

24、；e桩基等效系数e 桩基等效系数。定义为：群桩基础按明德林解计算沉降量Sm与按布氏解计算沉降量Sb之比，可按下式简化计算：nB,Lc叫1c0) nb“nb 1) C2式中：C。，C1, C2 反映群桩不同距径比 且，长径比L,及承台的长宽比 上 ddBc等因素的系数，可查基础工程的附录IV表。Lc, Bc, n分别为矩形承台的长、宽及桩数。nb 矩形布桩时的短边布桩数，当布桩不规则时可按nb 混,近似，当nb计算值小于1时，取nb = 1m 角点法计算点对应的矩形荷载分块数P0j 角点法计算点对应的第j块矩形底面长期效应组合的附加力，kNn桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数Esi 等效作用底

25、面以下第I层土的压缩模量（MPa）；采用地基土自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量,z桩端平面第j块何 在计算点至第i层土，第i 1层土底面的距离(m)ij， i 1 j桩端平面第j块荷载计算点至第I层土，第i 1层土底面深度范围内平均附加应力系数，可按规范附录 G采用矩形基础中心点沉降nzii zi 1 i 1e POiEsi式中：i, i1 根据矩形长宽比刍及深度比马 红毛知 bb BcbBc查附录G地基沉降计算深度Zn,按应力比法确定，且Zn处的附加应力z与土的自重应力c应该符合下式要求：z 0.2 c计算各层土的自重应力：si i hisi第i层土底的自重应力，kPai 第i层

26、土的重度，在地下水位以下用浮重度hi第i层土的厚度，m由于：LC阻11_9_25.7-sa二44Bc3.5d0.35d0.35查表得：用内插法算得 C0 =0.061Ci=1.603C2=11.505nbnBc3 e c0 0.061 U 0.197:Lcc1(nb 1) c21.603 (3 1) 11.505竖向荷载标准值:Fk 4715/1.35 3492.593kN基底自重应力:Gk d l 2 19 3 19.9 5 20.5 1 21 /11 102 9111 .2kPa底处应力：PkFk Gkk kA3492.593 3.52 111.23.5 3.5396.310 kPa实体深基础基地处原有 的土中自重应力基c d l 2 19 3 19.9 5 20.5 1 21 /11 102 9111.2kPac底处的附加应力：P0 Pkc 396.310 111.2 285.110kPa桩端平面下的土的自重应力c和附加应力z ( z 4 p0)计算如下：一下不是特殊值用内插法计算：a(下面中的l b 3.5/2 1.25m分别是小矩形的长与宽).当在桩基下z=0时的自重应力：c1ihi 19 10 2 19.910 3 (2