(完整word版)桩基础课程设计

1、目录一、桩基础设计题目1二、桩的初步确定2三、确定单桩竖向承载力3四、确定桩数及布桩4五、基桩承载力验算6六、承台计算8七、桩身结构强度计算及配筋12八、桩顶位移验算13九、绘制桩基础施工详图13主要参考资料141一、桩基础设计题目1.1 设计内容桩基础设计：桩基持力层；桩型；承台埋深；桩数；承台尺寸；桩身砼强度及配筋；承台砼强度及配筋；绘制桩身及承台配筋图。1.2 设计资料某二级建筑物采用桩基础，作用在桩基承台顶部的荷载：FkKN，M kKN m，H k=250+750KN，相应于荷载=7460+500=840+800效应基本组合时作用于柱低的荷载设计值为：F=1.35 Fk =10746K

2、N,M=1.35 M k =2214 KN m ,H=1.35H k =1350 KN , 柱 的 截 面 尺 寸 为600mm800mm ，土层分布及物理力学指标情况见下表。地下水位离地表 1.0m，基桩水平承载力特征值 Rh =60KN ，试设计此桩基础。（建议采用方形变截面承台， 承台顶部高 1.5m，承台边缘高 1.0m, 基桩采用钢筋砼预制桩，其截面尺寸为: 450mm 450mm，采用第 6 层土为软弱下卧层，其地基承载力特征值f ak =126kpa）表 1-2-1 土层分布及物理力学指标表压缩模量土层土层埋深容重含水量孔隙比 eEs1比贯入阻力 ps序号名称（m）（kN/m 3

3、）(%)2(MPa)(MP)1褐色粉质粘土2.018.027.80.816.40.592灰色淤泥质粉质6.017.838.81.094.50.57粘土3灰色淤泥质粘土14.917.053.11.512.10.624灰褐色粉质粘土20.018.035.41.024.82.275草绿色粉质粘土2418.524.70.717.84.766灰色粉质粘土3418.035.51.024.91二、桩的初步确定2.1 计算各土层地基承载力根据比贯入阻力计算地基承载力的公式：f ak0.104 ps0.0269 ，使用范围为 0.3Mpaps6Mpa ，公式来源：勘测规范（TJ21-77）。各层土计算地基承载力

4、如表2-1-1 所示表 2-1-1 地基承载力计算表土层123456f ak88.2686.1891.38262.98521.941262.2 工程地质条件评价 褐黄色粉质黏土，处于中密、湿状态，可塑，厚度不大，不宜作为桩基础持力层； 灰色淤泥质粉质黏土，处于稍密、软塑状态，流塑，抗剪强度低，不宜作为基础持力层； 灰色淤泥质黏土，含水量高，孔隙比大，抗剪强度低，属于高压缩性土，不宜作为基础持力层； 灰褐色粉质黏土，含水量高，处于稍密、软塑状态，具有一定的承载力，可作为基础持力层；草绿色粉质黏土，含水量较低，孔隙比较小，处于可塑状态，承载力较高，可作为基础持力层； 灰色粉质黏土，处于很湿，稍密、

5、软塑状态，属软弱土层。暂选定第 5 层土为持力层草绿色粉质黏土为该桩基础持力层， fak =522kPa 。22.3桩型及承台埋深初步设基桩采用钢筋砼预制桩， 桩截面形式采用正方形， 边长为：bp450mm ， 桩 端 进 入 持 力 层 深 度 为1.2m ； 取 桩 尖 长 为1.5bp1.50.45m0.7m ；桩顶嵌入承台深度为0.1m；由于地下水位离地表 1.0m，选择承台埋深1.0m，则桩长为 l=0.1m+1m+4m+8.9m+2.3m+0.7m=17m取桩身材料：混凝土强度等级为C30，钢筋为 HRB335，初选钢筋825图 2-3-1 桩截面尺寸图 2-3-2 承台形式三、确

6、定单桩竖向承载力Ps<1000 KPa时，qsk0.05 Ps；Ps >1000 KPa时，qsk0.025Ps +25；桩端阻力计算公式为： q pk psk 0.5( psk1psk 2 ) 。根据桩尖入土深度，取桩端阻力修正系数0.8 ； psk1 为桩端全截面以上 8 倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；psk2 为桩端全截面以下4 倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；为折减系数，因为psk1/ psk2 5 ，取 1。3桩径 bp450mm ， 8bp3.6m ， 4b p1.8mPs1=0.59 MPa=590KPa<1000 KPa，qs1k=0.05Ps1=29.5

7、KPaPs2=0.57 MPa=570KPa<1000 KPa，qs2k=0.05Ps2=28.5 KPaPs3=0.62 MPa=620KPa<1000 KPa，qs3k=0.05Ps3=31 KPaPs4=2.27 MPa=2270KPa>1000 KPa，qs4k=0.025Ps4+25=81.75 KPa Ps5=4.76 MPa=4760KPa>1000 KPa，qs5k=0.025Ps5+25=144 KPa土层123456Ps /kpa59057062022704760qsk/kpa29.528.53181.75144Psk1=（2.27+4.76 ）/2

8、=3.515 MPa=3515kpaPsk2=4.76 MPa=4760kpaqpk=0.8*0.5*(3515+4760)=3100kpaQ = qsik*li+ qpk*Apuk=4*0.45* （ 29.5*1+28.5*4+31*8.9+5.1*81.75+1.2*144）+3100*0.45*0.45=2486.7kpaR=1=2486.7/2=1240kpaK四、确定桩数、布桩及承台尺寸4.1 确定桩数n则桩数为nFK1.11.27460 5007.01 7.701.11.21240取桩数 n=9 根。 3R3 对称布置。4图 4-1-1 承台尺寸及桩布置图4.2 初选承台尺寸布桩

9、由设计要求，桩的中心距要求 s 3bp 3 450mm 1350mm ，承台边长： 2 (1.35 0.4) 3.5m ；承台高度： h 1.5m 高出地面 0.5m，桩顶伸入承台50mm ，钢筋保护层取35mm ，则承台有效高度为：h01.50.0500.0351.415m ，将承台设计为变截面，边缘高度取1m，承台顶部高 1.5m。5图 4-2-1 承台G3.53.5 1.520367.5KN五、基桩承载力验算5.1 验算基桩竖向承载力验算FK GK7460 500 367.5N925.3KN R 1240 KNn9N maxFKGKMyxmax7460500367.5(1640 1000

10、 1.5)1.35nxi2961.3521312.9KNN minFKG KMyxmax7460500367.5(1640 1000 1.5)1.35nxi2961.352537.6KNNmax1312.9 KN1.2 R1488 KNNmin065.2 基桩水平承载力验算H 1H k / n1000 / 9111KNRh180 KN因此无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值5.3 软弱下卧层验算Fk =7960KN ,G k =367.5 KN , A0B03.15mqsik l i29.5128.54318.981.75 5.1 144 4 1412t4m0.5B01.575m ， E

11、s1 / Es27.8 / 4.91.615.3z(7960367.5)3 / 2(3.153.15)1412939.6Kpa(3.1524 tan15.3 ) 2m181817.847 8.985.18.548.1KN / m31148.95.14z23m ， zm z939.68.123753.3kpaf az76.4 基桩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。由于桩基的桩距 S6d ，所以可采用分层总和法计算最终沉降量。计算矩形桩基中心沉降时，桩基沉降量可按下式简化计算：scs'4n zi a izi 1 a i 1p0Esii 1式中 p在荷载效应准永久组合

12、下承台底的平均附加应力；ai 、 a i 1平均附加应力系数根据矩形长宽比a/ b 及深宽比zi2zi, zi 12zi 1 ，可按规范附录 D选用bBcbBc竖向荷载标准值： Fk7960KNFkG7960 203.5 3.51.5679.8kpa基底处压力： p3.53.5A基底自重压力：d11818kpa基底处的附加应力：p0pd679.818661.8kpa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： z 0 ：CI hi18 18 17.8478.9 85.1 8.5 1.2 170.5kpal / b3.5/ 3.51 ， 2z / b0 ，0.25z4p

13、040.25661.8661.8c41.22.8m ：CI hi170.52.88.5194.3kpal / b3.5/ 3.51 ， 2z / b22.8/ 3.51.6，0.112z4p040.112661.8296.5kpac2.824.8m ：CI hi194.3 2 8210.3kpal / b3.5/ 3.51 ， 2z / b2 4.8/ 3.5 2.7 ，0.05358z4p040.0.0535661.8141.6kpa c4.826.8m ：CI hi210.328226.3kpal / b3.5/ 3.51 ， 2z / b26.8/ 3.53.9，0.0285z4p040

14、.0285661.8 75.4kpa c6.828.8m ：CI hi226.328242.3kpal / b3.5/ 3.51 ， 2z / b28.8 / 3.55.0，0.018z4p040.018661.847.6kpa c8.8210.8m ：CI hi242.328258.3kpal / b3.5/ 3.51 ， 2z / b210.8 / 3.56.2 ，0.012z4p040.012 661.8 31.8kpa z10.8212.8m：CI hi258.328274.3kpal / b3.5/ 3.51 ， 2z / b212.8 / 3.57.3 ，0.009z4p040.0

15、09661.823.8kpa在 z12.8m 处， z / c23.8 / 274.30.0870.1 ，所以本基础取 z12.8m 计算沉降量。沉降量计算如下表：zil2zi zii zii 1zi 1EsiSi点号ibb(m)(mm)(mm)( kPa)(mm)1000.25004800022.81.60.112313.6313.64800230.0234.82.70.0535256.8181780043.1346.813.90.0285193.8100780023.8358.85.00.018158.475490028.45610.86.20.012129.6712.87.30.0099

16、(其中 Si4 p0 ( i zii 1 zi 1 ) )。Esi所以 S'Si325.43mm桩基础持力层性能良好，沉降经验系数1.0，短边布桩数 nb3 ，由群桩距径比 Sa13503 ，长径比 l1635.56 ，及基础长宽比d0.450d0.45Lc1.375，查建筑桩基技术规范 (JGJ 94-08)附录 E 得， C00.0659 ，BcC1 1.6082 ， C2 9.1805 。桩基等效沉降系数：C0nb13 1eC1(nb0.06591.6082(30.22721) C21) 9.1805所以 Se S'1 0.2272 325.43 73.95mm120mm

17、因此桩基沉降量满足要求。六、承台计算1、承台高度的验算承台高度为h=1500mm，采用 C30 混凝土， f c13.8 N / mm2 ；钢筋为 HRB335， ft1.1N / mm2 ； f y300N / mm2按构造要求， 承台保护层厚度70mm ，主要考虑桩顶深入承台的部分。取保护层厚度为 （3550） mm85mm70mm ；其中：钢筋保护层厚度为 35mm；桩顶深入承台的厚度50mm。则承台的有效高度为h0(15003550)mm1415mm0 Fl2 0 x (be0 y0 y (he0x ) ft h0Fl FNiF0 20000kN10M y(30005003)kN m

18、4500 kN mxi2(4.42 4)m277.44m2NaFM y xa(2000045004.42244.32kNnxi2877.44)NbFM y xa(2000045004.42755.68kNnxi2877.44)a0 x(440045006001850mm2)mm2a0 y(440045006001850mm2)mm2冲垮比0x0 yaox18501.311h01415则0 x0 y1冲击系数0.720.720 x0 y0.210.60 x0.220 x (bca0 y )0 y (hca0x ) ft h0b24ac20.6(3.51.85)0.6(4.51.85)123014

19、1524435.918kN0 Fl20000kN 24435.918kN ，柱对承台的冲切满足要求。2、角桩对承台的冲切。如图所示：C1 (600300)900mm,同理 C2900mm则角桩冲跨比1x0 x1; 1y0 y1角桩冲跨系数1x0.480.480.40.211.21x0.480.480.41 y0.211.21ya1xa0x1850mm; a1ya0 y1850mm111x(ca1y)1 y(ca1 x) f h2212t 00.4(0.91.85 )0.4(0.91.85 ) 1230 1.415kN2863.04 kN220N max0 N b2755.68kN286304kN角桩对承台的冲切承载力满足要求。3、承台承载力验算。剪跨比同上， 1x0x1; 1y0 y1，即取x1则0.120.120.092x0.310.3承台有效计算宽度b0b10m, 则f cb0h00.09213800101.415kN17964.84kN在 I-I截面右侧最外三根桩均为b 桩，承台抗剪承载力满足要求。七、桩身结构强度计算及配筋I-I 截面M I I2Nb2.1