基础工程灌注桩设计说明

1、基础工程课程设计题目灌注桩基础设计学部城建学部专业土木工程班 级学 号学生指导教师日 期 2014-12-05第一章桩基础地质条件概述1.1地形拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾1.2工程地质条件第一层土：素填土，层厚1.5m,稍湿，松散，承载力特征值f=95kPa第二层土：淤泥质土，层厚3.3m,流塑，承载力特征值fak=65kPa第三层土：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa第四层土：粉质黏土，层厚4.2m,湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa 第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa 1.3岩土设计参数表1-1地基岩土物理参

2、数土层编号土的名称含水率W(%)液性指数标注灌入锤击数N (次)压缩模量(MPa孔隙比e1素填土52淤泥质土62.41.083.81.043粉砂27.6147.50.814粉质粘土31.20.749.20.795粉砂层3116.80.58表1-2桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk单位：kPa土层编号土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力q pk1素填土222淤泥质土283粉砂454粉质粘土609005粉砂层7524001.4水文地质条件拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性地下水位深度：位于地表下3.5m1.5场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为 7度，场地无可液化砂土、粉土1.6上部

3、结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m宽9.6m。室外地坪标高同 自然地面，室外差450mm柱截面尺寸为400mrK400mm横向承重，柱网布置如 图1-11III111 1I11111 1111I1=1 *Sm3ITiH；(Il11 11_J11 1I11_1-L L叩m1-I1rHiUi1" 1叮卫 pnnri f图1-1网布置图1.7上部结构荷载上部荷载（柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值）如表1-3、 1-4表1-3柱底荷载效应标准组合值题号Fk (kN)MK(kN X m)Vk ( kN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴923102690297

4、0275231238165162153表1-4柱底荷载效应基本组合值题号F (kN)M( N*mV( kN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴92910379034302862512662041881961.8材料混凝土材料强度等级为C25-C30,钢筋采用HPB235 HRB335级。第二章灌注桩设计1) 灌注桩基设计设计方案初步选择持力层，确定桩型和尺寸室外地坪标高为-0.45m，自然地坪标高同室外地坪标高。不再进行沉降计算， 拟采用直径为500mm勺混凝土沉管灌注桩。选用第五层土粉砂层为持力层，由建筑桩基设计规可知，桩尖深入持力 层的长度不宜小于1.5 (1.5d=0.675m),这里

5、取0.75m,设计桩长15.0m,承台 高0.95m,承台底面埋置深度-1.5m，桩顶伸入承台50mm桩顶标高-1.55m，桩 底标高为-16.55m，桩长为15.0m。2) 单桩承载力计算查建筑桩基设计规得表2-1:表2-1 土侧(端)阻标准值及其深度土层编号侧(端)阻标准值 qsk (kNx m)入土深度l (m)1220.152283.33456.64604.25750.75(1)单桩竖向极限承载力标准值计算单桩竖向极限承载力标准值计算：QukQsk QpkUpqsikl iApq pk(3-1 )Qsk 3.14 0.500.15 22 3.3 28 6.6 45 4.2 600.75

6、 751100.5kN1 2Qpk 3.14 0.502 900176.6kN(3-3)4(3-2)Quk Qsk Qpk 1100.5 176.6 1277.1kN(2)基桩竖向荷载承载力设计值计算承台底部地基土较为松软的填土,c 0，则Quk 1277.1 ,R R,仝638.6kNK 2根据上部荷载初步估计桩数为：压缩性大，因此不需考虑承台土效应，即(3-4)Fk2310638.63.62(3-5)初步设计桩数为4根。桩基验算根据建筑桩基设计规，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取效 应的标准组合值由于装机所处场地的抗震设防烈度为 7度，且场地无可液化砂土、粉土问题, 因此可不进行地

7、震效应的竖向承载力验算。根据初步设计桩数采用正方形承台，由建筑桩基设计规桩间距为设计为3d，桩中心距承台边缘为d，则承台初步设计为2500m材2500mm如图2-1图2-1承台平面布置(3-6)Gk2.50 2.50 1.5 20 187.5kN计算时取荷载标准组合，则QkFk Gk 2310 187.5 624.38 638.6kN Ran4故而如此设计是合理的承台最终验算计算时取荷载标准组合，则Nk max N kM Ymax2y624.38 (275 165 0.75)°75)4 0.75 0.75624.38 132.92(3-8)757.30kN1.2R766.32kNN

8、kmin NkM ymaxy2624.38 (223 158 °75)°754 0.75 0.75(3-9)491.46kN满足设计要求,故此次设计是合理的。3）承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.5mx 2.5m如图2-2，初步设计承台厚0.95m,承台混凝土选用C25, ft=1.27N/mm, fc=11.9N/mm；承台钢筋选2用 HRB335级，fy=300N/mmIT*7'* ' * " _厂 /*2Enn图2-2承台平面布置4) 抗弯计算与配筋设计承台力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为: 各桩平均竖向力

9、 N 1.35邑 779.6kNnFkM yXmax1231.90kN最大竖向 Nmax 1.35 y1.35 (779.6 132.92)nxj对于I-I断面:MyNixi 2Nmax Xi2 1231.90 0.50 1355.09kN钢筋面积My0.9fyho1355.09 106门 25597mm 0.9 300 900采用20根直径为22mm钢筋，A 7600mm2，平行于X轴布置My钢筋面积MX2Nmax yi2779.6 0.55 857.56kNMx857.56106亠42As3531mm0.9fyho0.9 300900对于断面:采用15根直径为20m准冈筋，As 4467m

10、m2，平行于Y轴布置。5）承台厚度及受冲切承载力验算承台保护层厚度50mm则ho=95O-5O=9OOmm由于基桩为圆形桩。计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为:bp 0.8d0.8 500400mm1、柱对承台冲切由建筑桩基设计规承台受桩冲切的承载力应满足:Fi 2a°y)oy(ac aox)hpfh柱边至最近桩边水平距离:a°x a°y 350mm冲垮比：oxa°x9003500.39冲切系数:oxoy0.840.841.4ox 0.20.39 0.2承台受冲切承载力截面高度影响系数:hp 0.9875则有2 ox(bcaoy)0.987

11、1270 0.902 1.4 (0.4 0.35) 1.4 (0.4 0.35) 4740.6kN故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求2、角桩冲切的验算承台受角桩冲切的承载力应满足:a1xf h1 y Ghp fth02角桩侧边缘至承台外边缘距离:c1 c2700mm柱边至最近桩边水平距离:a°x a°y 350mm角桩冲垮比：a1x1 x 1y0.35ho0.90.39(在 0.25-1.0 之间)角桩冲切系数:oxoyox0.20.390.2则有1x (c2a1y)1y (c11a1x)hp ftho22,0.35、0.95(0.70.35)0.95(0.7

12、)221876.48kN0.560.560.9875 12701maxN N1532.02kN1876.48kN0.90故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求6）承台受剪承载力计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V hs fbh。受剪面承载力截面高度影响系数:800 4hs0.9875h0计算截面剪跨比:3500.39ho900（在 0.25-3.0 之间）剪切系数：1.7511.259hs ftbho0.98751.259 1270 2.5 0.903552.62kNV 2 Nmax 2 1532.023064.04kN3552.62kN故满足抗剪切要求取基桩净反力

13、最大值:Nmax 1532.02kNMxNiyi 2 1532.02 0.55 1685.22kNAS20.9 fyd1685.22 1060.9 300 90026935.06mm由建筑桩基设计规“承台纵向受力钢筋的直径不应小于 12mm间距不应 大于200mm柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于 0.15%”承台纵横方向选用直径为18mm的HRB钢筋间距为140mm则钢筋根数为n=2500/140+1=19,实际钢筋 A=19 254.5=4835.5mni最小配筋率：min4835.50.215%0.15%2500 900故配筋满足要求7）承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm两承

14、台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m，与承台顶齐平，梁宽 250mm梁高400mm承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘 100mm8）桩身结构设计沉管灌注桩选用C25混凝土，钢筋选用HPB235级9）桩身水平承载力验算由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为Vk=149kN则每根基桩承受水平荷载为H k 192H ik48kNn 4桩身按构造要求配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配812纵向钢筋，As-2=904mm桩身配筋率为:As904门g -20.57%A4503.144满足0.2%-0.65%之间的要求由于0.57%<0.65%则单桩水平承载力特征值计算

15、公式:N N km ft AnRha 075 mftW° 1.25 22 g 1Vm桩身为圆形截面，故a 2, n 0-55曙根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN/m圆形桩桩身的计算宽度为：b°0.91.5d0.51.0575mEl 0.8E0I。W°d/2e Es/Ec对于C25级混凝土 ：4 2 2Ec 2.8 10 N / mm 2.8MN /m对于HPB235级钢筋：Es 2.1 104N/mm22.1MN /m2扣除保护层后的桩直径为d0 0.5 0.070.43md 22W0 迈d2 2( E 1) gd：3.14

16、0.45 0.522(7.5 1)0.75% 0.432323311.64 10- mI0 W0d/2El0.85Ecl。0.85 2.8 104 2.91 10-552.6MN- m211.64 10-3 0.5/22.91 10-5m45 mb0, EI25 1.05750.709m52.6桩顶最大弯矩系数vm取值：由于桩的入土深度h=15.2m,桩与承台为固接,a h=0.709 15.2=10.7768m>4m故而 a h=4则 Vm=0.92620.57%0.204md23142An V1 ( E 1) g °.5 1(°.75-1)M取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力（用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小），则N=391.3kNmf(1.25 22 g)(1 )VMmf An0.75 0.709 2 1.27 1000000 11.64/1000 (1.25Rha0.92649795.54249.8kN > 48kN22 0.57%)(10.5 407.976 1000 )2 1.27 1000000 0.165故桩身水平承载力满足要求10）配筋长度计算由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3 （即2/3 X 15.2=10.1m）,同时不宜小于