预制桩基础课程设计框架结构桩基础设计

1、word目录1. 设计题目12. 设计荷载13. 地层条件及其参数1 1.地形.1 2.工程地质条件.1 3.岩土设计技术参数.2 4.水文地质条件.2 5.场地条件.2 6.上部结构资料.24. 预制桩基设计31). 单桩承载力计算.32). 桩基竖向承载力特征值.43). 桩基竖向承载力验算.44). 承台设计.55). 承台厚度及受冲切承载力验算.61.柱的向下冲切验算.62.角桩的冲切验算.66). 承台受剪承载力验算.67). 承台受弯承载力计算.78).承台构造设计.79).桩身结构设计.710).桩身构造设计.811).吊装验算.85. 估算B.C轴线柱下桩数.91). 桩数估算

2、.92). 承台平面尺寸确定.96. 设计图纸.107. 参考文献.10根底工程课程设计1.设计题目本次课程实际题目：框架结构桩根底设计2.设计荷载题号：31号设计A轴柱下桩基，B,C轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数（1） 柱底荷载效应标准组合值如下。轴荷载：Fk=1256kN Mk=172kN.M Vk=123kN轴荷载：Fk=1765kN Mk=169kN.M Vk=130kN轴荷载：Fk=1564kN Mk=197kN.M Vk=112kN(3) 柱底荷载效应根本组合值如下。轴荷载：F=1580kN M=198kN.M V=150kN轴荷载：F=2630kN M=205kN.M V=140

3、kN轴荷载：F=1910kN M=241kN.M V=138kN3.地层条件及其参数1.地形 拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。2.工程地质条件 自上而下土层依次如下： 号土层：素填土，厚度1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。 号土层：淤泥质土，厚度3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。 号土层：粉砂，厚度6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa。 号土层：粉质粘土，厚度4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa 号土层：粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa。3.岩土设计技术参数表1 地基岩土物理力学参数土层编号土

4、的名称孔隙比e含水量W%液性指数Il标准灌入锤击数N次压缩模量Es素填土-5.0淤泥质土1.0462.41.08-3.8粉砂0.8127.6-147.5粉质粘土0.7931.20.74-9.2粉砂层0.58-3116.8表2 桩的极限侧阻力标准值qsk土层编号土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力qpk素填土22-淤泥质土28-粉砂45-粉质粘土60900粉砂层7524004.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5.场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度度，场地内无液化砂土，粉土。n 6).上部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。

5、室外地坪标高 同 自然地面，室内外高差450mm。柱截面尺寸均为400×400，横向承重，柱网布置如图A所示。预制桩基设计 建筑物根底设计方案采用混凝土预制桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m,自然地面标高同室外地坪标高。该建筑桩基属丙级建筑基桩，拟采用截面为400m*400m的混凝土预制方桩，以号土层粉质粘土为持力层，桩尖深入1.2m，设计桩长11.0m，初步设计承台高0.6m，承台底面埋置深度-1.60m，桩顶伸入承台50mm。如图1所示：1.单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.6m，桩底标高为-12.6m，桩长11m。 单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：Q

6、uk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqpk由于Qsk=4×0.4×1.5×22+3.3×28+6.6×45+1.2×60=791.04kNQpk=0.4×0.4×900=144kN那么 Quk=791.04+144=935.04kN2.桩基竖向承载力特征值承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑成太土效应取c=0，那么有R= Ra=935.04/2=467.52kN根据上部荷载初步估计粧数为 n=1256/467.52=2.69取设计桩数为4根。3.桩基竖向承载力验算 根据 建筑桩

7、基技术标准 ，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土，因此不进行地震效应的承载力验算。根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，取承台变长为2.0m×2.0m，矩形布桩，桩中心距取3.0d，那么s=3×400=1200mm，取s=1200mm，桩心距承台边缘为400mm。如图2所示:承台及其上土壤的总重为 Gk =2.0×2.0×1.6×20=128kN计算时取荷载的标准组合，那么Qk=(1256+128)/4=346R=467.52Qkmax= Qk+=346+(

8、172+123×1.6) ×0.6/(4×0.6×0.6)=346+153.67=499.67Qkmin=Qk-=346-153.67=192.33因此Qkmax=499.671.2R(=1.2*467.52=561.024)Qkmin=192.330满足设计要求,故初步设计是合理的。n4.承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸2.0×2.0m，预估承台厚0.6m，承台选用等级为C25的混凝土，混凝土的抗拉强度为t=1.27N/mm2，抗压强度为c=11.9N/mm2；承台钢筋选用HRB335级钢筋，y=300N/mm2.如图3所示：3承

9、台内力计算：承台的内力计算采用荷载效应组合设计值，那么基桩净反力设计值为Qmax=+=3680/4+(371+233×1.6) ×0.6/4×0.6×0.6= Qmin=-=1580/4-182.5=395-182.5=212.5kN N=1580/4=395kNn5.承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度0.6m，承台底保护层厚度80mm，那么h0=600-80=520mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。1.柱的向下冲切验算 承台受桩冲切的承载力应满足下式： Fl20xbc+aoy

10、+oyac+aoxhpth0式中：aox=0.2 oy= aoy/ h0=0.38 0x=0.84/(0.2+ox)=1.45 aoy=0.2 ox= aox/ h0=0.38 0y=0.84/(0.2+ox)=1.45 bc=ac=0.4m hp=1.020xbc+aoy+oybc+aoxhpth0=2×1.45×0.4+0.2+1.45×0.4+0.2×1×1270×0.52=2298.19kNFl=1580kN故厚度为0.6m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。2.角桩的冲切验算承台受角桩的承载力应满足下式： N/1xc2+1yc

11、1+hpth0由于Nl=Nmax=577.5kN，从角桩内边缘至承台边缘距离为c1=c2=0.6m a1x=0.2m a1y=0.2m 1x=0.2/0.52=0.38 1y=0.38 1x=0.56/(0.38+0.2)=0.97 1y=0.97抗冲切力=1xc2+1yc1+hpth0=896.82kNN,max=577.5kN故厚度为0.6m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。6.承台受剪承载力验算 承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，剪切力V必须不大于抗剪切力，即满足:Vhstbh0 ,对于I-I截面：A1x=0.2m x=0.2/0.52=0.38 =1.75/+1=1.

12、27hs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2×577.5=1155kN抗剪切力=1.11×1.27×1270×2.0×0.52=1861.93kN>1155kN故满足抗剪切要求。对于II-II截面：a1y=0.2m y=0.2/0.52=0.38 =1.75/+1=1.27hs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2×395=790kN抗剪切力=1.11×1.27×1270×2.0×0.52=1861.93kN>790kN故满足抗剪切要求。n7

13、.承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下:对于I-I截面，取基桩净反力最大值N/max=577.5进行计算，那么xi=600-200=400mm=0.4m My=Nixi=2×577.5×0.4=462kN.m Asl=462×106/(0.9×300×520)=3291mm2因此，承台x轴方向选用 二级钢筋18145，钢筋数为 n=2000/145+1=14取，1418145实际钢筋As=3562mm2，满足要求。对于II-II截面，取基桩净反力平均值N=395进行计算，此时 xi=600-200=400mm=0.4m那么 Mx=Niyi=2

14、×395×0.4=316kN.m As=316 ×106/(0.9×300×520)=2251mm2因此，承台y轴方向选用12二级直径16180，钢筋根数为 n=2000/180+1=12，取12根二级直径16180，实际钢筋As=2412mm2，满足要求。n8.承台构造设计混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.8m，与承台平齐，根据构造要求，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共四根一级钢筋直径12通长配筋，箍筋采用一级钢筋直径为8间距为200.承台底做100mm厚C10混凝土垫层，垫层挑出承台边缘1

15、00mm。n9).桩身结构设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30，钢筋选用HRB335级。根据 建筑桩基技术标准 ，桩顶轴向压力应符合以下规定：NmaxccapsNmax=+=(1580+128)/4+(198+150×1.6) ×0.2/4×0.22=427+547.5=974.5KN计算桩基轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数=1；对于预制桩，基桩施工工艺系数c=0.85；C30级混凝土，c=14.3N/mm2，那么ccA=1×0.85×14.3×106×0.42 =1944.8kNNmax=974.5kN

16、故桩身轴向承载力满足要求。10).桩身构造设计了桩身按构造要求配筋，选用8根直径为14的HRB335级钢筋通长配筋；箍筋选用直径为6的HPB300级钢筋，间距200mm，距桩顶2m范围内间距50mm，距桩顶2-4m范围内间距100mm。采用打入法沉桩，桩顶设置三层直径为6，间距为50mm的钢筋网，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm，桩身主筋混凝土保护层厚30mm。11).吊装验算由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊，吊点位置如图4所示。起吊点距桩两端距离为a=0.207L=0.207×11=2.277m那么吊起时桩身最大弯矩为Ml=0.021

17、4kql2=0.0214×1.2×0.42×25×112桩身配筋验算；混凝土采用C30级，钢筋采用HRB335级，那么c=14.3N/mm2，y=300N/mm2，由于b=400mm，h0=400-40=360mm，每边配3根直径为14的二级钢筋,As=461N/mm2，那么 X=fyAS/1cb=(300×461)/(1.0×14.3×400)=24.18mm Mu=1cbxh0- =1.0×14.3×400×24.18×(360-) =48.12×106N.mm 所以Mu

18、Ml故桩身配筋满足吊装要求。5.估算B.C轴线柱下粧数1).桩数估算设计BC 轴线下的桩根底的方法和A轴线下相同。单桩极限承载力标准值为935.04KN，基桩竖向承载力特征值为467.52KN.轴柱下荷载标准组合值为Fk=1765kN Mk=169kN Vk=130kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=1765/467.52=3.8 取n=4那么轴下设计桩数为4根。轴柱下荷载标准组合值为Fk=1564kN Mk=197kN Vk=112kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=1564/467.52=3.3 取n=4那么轴下设计桩数为4根。2).承台平面尺寸确定 根据估算的桩数和承台构造要求，设计轴线承台平面尺寸为2.8m×2.8m，庄中心距取2000mm，桩心与承台边缘距离400mm。根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，设计轴线承台变长为3.2m×3.2m，矩形布桩，桩中心距取2400，桩心距承台边缘为400mm。如图5所示：6.设计图纸根据以上计算，可绘制出承台平面图与剖面图、桩基平面布置图和桩基大样图，见附录1所示。7.参考文献(1) 建筑结构荷载标准 (GB 50009-2001)，中国