桩基础课程设计

1、桩基础课程设计课程设计课程名称：基础工程设计题目：桩基础设计姓 名：学 号：院 系：土木工程系班 级：指导教师：完成日期：成 绩：.设计任务某柱下独立桩基础，当为荷载效应为基本组合 时，作用在承台顶面的竖向荷载设计值F=3150kN 弯矩 M=410kNm 水平力 H=56kN 设计要求为：设计该独立桩基础。设计包括：1、单桩竖向承载力标准值和设计 值的计算；2、确定桩数和桩的平面布置图以及承台底面 尺寸；3、群桩中基桩的受力验算4、承台结构设计及验算；5、桩及承台的施工图设计：包括桩的平面布 置图，桩身配筋图，承台配筋和必要的施 工说明。二.设计资料1、土层资料。土层：杂填土，厚1.8m，

2、=18.8kN/m3 土层：粉质黏土，厚 9m Il=1.0, qck =370kPa，qsk =36kPa 土层：黄土粉质黏土，厚 4m，Il =0.60, qpk =1600kPa, qsk =66kPa 土层：粉沙夹粉质黏土，厚度大于10m il=o.4o粉薦粘土X苗土粉聒粘土VVV图1-1桩基础的土层分布2、建筑安全等级为二级。3、桩身资料：混凝土为 C30,轴心抗压强度设 计值fc = 15MPa,弯曲强度设计值为fm=16.5MPa , 主筋采用：416,强度设计值：fy=310MPa4、 承台设计资料：混凝土为C30,轴心抗压强 度设计值为fc = 15MPa弯曲抗压强度设计值为

3、fm = 1.5MPa。柱的截面尺寸为：600mm<400mm5、按桩基规范设计该桩基础。三.设计内容1. 确定桩端持力层和承台埋深。根据地质资料和设计要求确定埋深为 2.3m。并 初步选定采用钢筋混凝土预制方桩，桩的截面尺 寸选为 350mm 汉 350mm。土层的液限指数Il九0 ,该土层属于软塑状态 的高压缩性土，不宜用作桩端持力层。选用土层 作为桩端持力层，拟定桩的长度为 12m。2. 确定单桩竖向极限承载力标准值Quk。丿采用么式.Q uk = Q sk Q pk = u L q sik 1 i q pk A p。|因为 上述资料中侧阻力为修正后的值，所以有：Qskqsikh

4、=4 0.35(36 8.7 66 3.3) = 743.4kNQpk =qpkA =1600 0.35 0.35 = 196.0kN3. 初步估计所需的桩数n首先计算单桩竖向承载力设计值R。由于桩的布置和桩数还是未知，先不考虑承台 效应和群桩效应，则有：查表得 1.65，故有R=Qsks Qpk, p = 743.1 1.65 196.0 1.65 = 569.3kN确定桩数，由于承台尺寸还没有确定，可先根据单桩承载力设计值和上部结构物荷载初步估算确定。中心荷载时估算桩数n二兰，式中，为经R验系，可采用1.1 1.2n31.1 3150569.3= 6.09为方便布置桩，取n=6,即采用6根

5、桩4. 进行桩位布置和确定承台尺寸桩在平面上采用行列式布置，桩中心距(3 4) d=1.05 1.40m, 在 x, y 方向都取 1.2m。取 边桩中心至承台边缘的距离为 1d=0.35m,承台 外边缘为175mm符合有关规范要求，桩的布置 和承台尺寸按如图1-2所示。5. 计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计 值R并验算桩数是否合适由下式可知R 二 sQsa s pQpk, p cQcc其中qck AcQckn1）求系数s和p。这两个系数可根据Sa d和Bc l由表5-20（基础工程P. 172查得，则有Sa. d =1.2 0.35 =3.4以sd =3.5和Bc I.912=0.16

6、，按桩周围为黏土，用 内插法从表5-20得出s =0.84, p =1.522）求系数c。c按照下式计算。首先计算出承台 内区、外区的净面积Ac,Ace和承台底地基土净 面积Acin%一 NO打'*卜a rinifisnpnn1岭亍I bnh pbnL 歸 由巧P.5111-2承台平面与剖面3）求R。从规范查表得到:s 二 p =1.65， c =1.70，且Ac =3.10 1.90 6 0.35 0.35 =5.16m2AC =2.75 1.55 -6 0.35 0.35 =3.53m2A： =AC A； =5.16-3.53=1.63m2C,:可根据Sa d和Bc l由表5-21

7、 （基础工程 P. 173）用内插法查得。C -0.12, ： =0.68于是有A企=0.12 353 0.68 163 =0.30Ac5.165.16Qck -沁.3W=318.2kN ,于是得到桩基础竖向承载力设计值RR=sQs-s，pQpp cQck. c1.65= 0.84 7434 1.52 理 0.30 3182 =615.7kN1.651.651.704）验算考虑承台土重和群桩效应下的桩数。G =3.11.9（202100.3） = 253.27 kNn= 3150+25327 =5.53 根R615.17以故n=6可以满足要求。6. 求算桩顶荷载竖向力 F G = 3150 2

8、53.27 = 3403.27kN ； 取承台高度 h=1.0m，则取台底所受的弯矩（绕y轴）为My=M +H h =410+56" =466kN m则有单个基桩所受的平均竖向力设计值为 = 3403=567.21kNn6桩基的最大和最小竖向承载力为F +G M yXiNmax = =567.21n丁 2Z Xii 4= 567.2197.08 =664.29kNF 亠 G M y xi466 1.22 1.22 2 (1.2)2N minn J 22 1.222 ( 1.2)2Xii 4= 567.21 -97.08 =470.13kN 07.基桩竖向抗承载力验算基桩是偏心受压，验

9、算时要同时满足。-R和。Nmax叮2R两个条件，由于桩基的安全等级为二 级，则°".。验算如下：0N =1.0 567.2仁 R =615.7kN0Nmax =1.0 664.29 乞 1.2R =1.2 615.7 = 738.20kN两项验算都满足要求。8. 水平力H =56kN,水平力和竖向力的合力与铅锤 线的夹角为56）-arctan1.08° : 5°3150故可以不验算基桩的水平承载力。9. 承台抗冲切验算设计承台厚度为1.0m，冲切破坏锥体的有效高 度悅二 0.95m。1）柱对承台的冲切验算。0 F| _ ftumh0F| =F -、Q&q

10、uot;0.72 （，0.2）二级桩基，0 =1.0F| 二 F -、Q = 3150-0 二 3150kN由于在x方向弘二725mm，在y方向 a0 = 225mm。 采用 两者平均值，即a°=475mm，则=a° h° = 475 950 = 0.5:-=0.72 （，0.2） =0.72 （0.5 0.2） =1.036002050400 850=3.9m2 2 丿承台混凝土选用C30?抗拉强度设计值f/ 1430kPa , 则:ftumh0 =1.03 1430 3.9 0.95 = 5457.09kN0F =3150kN满足要求。2）角对承台的冲切验算。

11、应验算受桩底荷载最 大的角桩对承台的冲切。此时， h0 = 600mm, a1x = 525mm, a1y = 25mm,彳得1x = a1x h0 =525 600 =0.875'1y =a1yho = 25 600 = 0.042 ： 0.2,取L1y = 0.20.480.480.451x 0.20.8750.20.480.48=1.201y 0.2 0.2 0.2m.承台受角桩冲切的：'lx：'lx从图 1-2 可知 q = c2 = 525mm =0.525-%a1yC2GC1 玉fth。2丿0.025+ I2'：'ly承载力为= 0.45 0

12、.525L v= 1018.34kN315097.08 =622.08kN : 1018.34kN60N0Nmax =1.01 + 1.2 0.525 +0.525 ,430 0.6满足要求。10. 承台斜截面受剪验算max O从图1-2可知最危险的截面是 A-A截面，因 为在该截面的右侧两根桩所承受的荷载最大，都 是Nmax。从图中可知 ， ax 二 525mm， 有效高度 h° 二 0.95m， 则 x = ax h0 = 525 950 = 0.55 0.3 R0.120.12门一0.14kx 十 0.30.55 + 0.3假设截面处的计算宽度为截面受剪承载力为：1.62米，C30混凝土的fc =15000kPa，则承台A-A斜fcb0h0 =0.14 15000 1.62 0.95 =3231.9kN ： 0V=1.O 2 622.08 = 1244.16kN 满足要求。11.受弯计算承台为锥形台故计算柱边截面弯矩：MyNiXi =2 622.08 0.9 =1119.7kN M .mMx f Ny =622.08 0.4525 0.4427.92 0.4 =630.0kN M .m抗弯钢筋的配置。其中fy =310MPa。沿长边（