桩基础设计计算案例

1、工设计资料见图 i-i 和表 i-i。dAQOD灰色淤泥质土_1UK灰黄色雅性土一一& &BH灰黑色淤泥质土图 i-i 场地土层分布1、场地工程地质资料东填土-UOO表 1-1 各层土的物理性质及力学指标含水重度比液塑内聚内摩擦压缩模承载土层名称量重限限力角量力3(kN/m3)GsLPcES12fak(%)(%)(%)(kPa)（度）(MPa)(kPa)杂填土16.0灰色淤泥质38.218.52.738.18.1053.5460土324灰黄色粘性6.719.62.732.17.18207.0220土177灰黑色淤泥30.118.92.742.18.12144.65100质土30

2、92、柱端传至承台顶面处的荷载设计值顺序号：n=30轴力F5000300(3010)11000N弯矩M40050(3010)1400Nm(沿柱截面长边方向作用)向作用）3、柱底面标高-0.5m4、柱截面尺寸剪力V10020(3010)500N（沿柱截面长边方F=11000kN10000kN柱截面尺寸取为700mm600mm5、桩基安全等级二级二、设计过程1、初选方案选用C40(ft1.71N/mm2)的混凝土预制桩(动力打桩)，配置HRB335级(fy300N/mm2)钢筋；承台混凝土强度等级取C40(ft1.71N/mm2),配置HRB335级(fy300N/mm2)钢筋。桩截面尺寸为400

3、mm400mm,长度为11m,承台底面标高为-1.900m。承台与桩的大致尺寸如下：2、确定单桩竖向承载力设计值桩长11m,桩顶伸入承台0.05m,则打穿了厚度li10.91.99m的淤泥质土，进入粘性土的长度l21190.051.95m。确定单桩竖向极限承载力标准值桩基安全等级为二级，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：图 2-1 单桩及承台尺寸示意图QukQskQpkuqsiJqpkAp式中qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按建筑桩基1519.21.65920.7kN技术规范查表取值；qpk极限端阻力标准值，按建筑桩基技术规范查表

4、取值。根据设计资料计算土的液性指数IL：灰黄色粘性土：IL一包二皿0,733LP32.717.7查表取桩的极限侧阻力标准值qsik时，对于预制桩，应根据土层埋深h,将qsik乘以修正系数，见表2-1。(课本P118)表 2-1 预制桩极限侧阻力的土层埋深修正系数土层埋深 h(m)5102030修正系数0.81.01.11.2桩的极限侧阻力标准值qsik取值为：灰色淤泥质土：qsik=25kPa灰黄色粘性土：qsik=100kPa(IL0)(对于以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力。)桩的极限端阻力标准值qsik取值为：IL0,预制桩入土深度h1.9110.0512.85m16m,故查表取qs

5、ik=5100kPaQuk0.44(259.01,01001.951,1)51000.40,41519.2kN初步估算单桩竖向承载力设计值，不考虑群桩效应，则对于预制桩，sp1.65。sp(水平荷载/竖向荷载=V0-1，故不需计算水平承F110002210载力。)初步确定桩数F11000kN,M1400kNm,V500kN,由于柱偏心受压，规范建议考虑一定的系数(1.11.2),取1.1,则：n1.1-1.11100013.1,考虑到13根桩不好布置，暂取n12R920.7桩的中心距取Sa3.5d3.54001400mm，桩的平面布置及承台尺寸见图2-1。此桩基为桩数超过3根的非端承桩复合桩基

6、，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，具复合基桩竖向承载力设计值为:RsQsk/pQpk/pcQck/c式中,c根据规范查表取值。3、确定复合桩基承载力设计值WOO250G25005000图 2-1 桩基平面布置图sa/d1.4/0.43.5Bc/l3.6/(110.05)0.33（式中，Bc为承台宽度，l为桩的入土长度。）iAceAecccAAc式中，承台净面积A53.60.40.41216.08m2承台内区净面积A16.0850.22(3.60.22)0.2212.8m2承台外区净面积e一一一一一一_一一一一_2A50.22(3.60.22)0.223.28m查表，得：c0.157,:0.

7、69。12.83.280.1570.690.2616.0816.08故qck2fk260120kPaQckqckAc/n12016.08/12160.8kNQsk0.44(259.01.01001.951.1)703.2kNQpk51000.40.4816kNR0.85703.2/1.651.52816/1.650.26160.8/1.71138.5kN4、桩顶作用验算取承台及其上方土的平均重度G20kN/m3,则：2053.61.9684kN查表，得：s=0.85,p=1.52,c=1.70o(课本P136)承台底部B/2=3.6/2=1.8m内地基土为灰色淤泥质土,fk60kPa,恒载分项

8、系数为1.2,故取设计值G1.2684820.8kN。作用于承台底面竖向力设计值为：F+G=11000+820.8=11820.8kN;作用于承台底面形心处的弯矩设计值为：M14005001.42100kNm。桩基安全等级为二级，故。1.0,竖向承载力验算如下:0N1.0985.1985.1kNR1138.5kN0Nmax1.01135.11135.1kN1.2R1.21138.51366.2kN故设计满足要求。5、桩尖平面处地基承载力验算地下水位（-2.800m）以下灰色淤泥质土及灰黄色粘性土的浮重度分别为：GiLw12.73(1g2%)1011.0418.5HM8.5kN/m3Gs(1)w

9、12.71(16.7%)10104719.6Gs12.7113w1011.6kN/m1e10.47桩长范围内各土层重度的厚度加权平均值为:NmaxFGMyxmax2-nxi11820.821002.112-62.1260.721135.1kNminFGMyxmax2-nxi11820.821002.11262.1260.72835.1kN011000820.812985.1kN灰色淤泥质土：e灰黄色粘性土：e地基承载力修正值为:由于持力层（灰黄色粘性土）下为软弱下卧层（灰黑色淤泥质土），且桩基平面尺寸较大，故应进行软弱下卧层承载力验算。根据JGJ94-2008建筑桩基技术规范，验算如下:桩距&

10、amp;=3.5d0.5Bo=0.5(3.6-0.4)=1.6m,同时EsEs27.0/4.651.50,故查表取17,。软弱层顶面以上各层土的重度平均值为:11.611.68.58.1(2.81.3)18.51.316311.2kN/m(11000684)3/2(50.4。(259.01.01001.9568.5kPa(50.429.65tan17)(3.60.429.65tan17)pd490.711.8(10.951.9)339.1kPa桩端平面处土的自重应力为:c161.318.51.58.58.111.61.95140.0kPa下：其中，l/b2.5/1.81.4。表 2-1 土的自

11、重应力及附加应力计算z(m)z/bcIz4CIP0k(kPa)cz000.25040.250339.1339.1140.00.720.40.243329.6148.422.5求。fazfakmzb(b3)d68.511.2(11i(d0.5)1001.011.2(22.50.5)346.4kPa9.650.05)299.2kPafaz346.4kPa满足要7、桩基沉降验算FG11000/1.3553.6684490.7kPaPO桩端平面下桩基中心点处土的自重应力c及附加应力z计算如1.440.80.212287.5156.72.161.20.171231.9165.02.881.60.1331

12、80.4173.43.62.00.103139.7181.74.322.40.081109.9190.05.042.80.06588.2198.45.763.20.05371.9206.86.483.60.04358.3215.27.204.00.03648.8223.57.924.40.03142.0231.9由表2-1的计算可知，当z=7.92m时0.2c0.2231.946.4kPa,故计算深度取7.92m。计算矩形桩基变形时，矩形基础中点沉降为：si式中，由于桩端无良好持力层且桩长小于25m,故取1.7,e按下式简化计算：分别为矩形承台的长、宽及总桩数。查表,取C00.080,C11.

13、518,C22.941e0.080-0.2741.518(2.941)7.039桩基中心点沉降计算列表如下:表 2-2 桩基中心点沉降计算nP0i1ZiiZiiiieCO，小，小1)C2.nBc/Lc7123.6/52.94,n、BcLccc7.039。z(m)z/b平均附加应力系数iZ(mm)iZii1Z1Esi(kPa)“ziz1i1Si4e自自Esi(mm)000.2500070001.440.80.2387343.73343.73700030.92.881.60.2049590.11246.38700022.24.322.40.1715740.88150.77700013.65.763

14、.20.1450835.2094.3270008.57.204.00.1248898.5663.3670005.77.924.40.1164921.8923.3370002.1桩基最终沉降量为sS30.922.213.68.55.72.183.0mm(由于桩身在轴力作用下压缩量很小，故忽略不计)，满足要求。8、桩身结构设计计算桩长11m,起吊时采用单点吊，合理吊点的位置距桩头应为0.293。起吊时桩身最大弯矩为Mmax1q(0.293l)20.0429ql2,其中，q2为桩的自重，l为桩长。考虑到预制桩吊运时可能受到冲击和振动的影响，规范规定，计算吊运弯矩时，宜将桩身重力乘以1.3的动力系数。

15、另外，桩自重尚应乘以恒载分项系数，取1.35。q0.42251.31.357.02kN/mMmax0.04297.021/36.44kNh040045355mm。_2_21fcbhg1.019.140035511-(112s)-(1.120.0378)0.981一一一一一2A8046151419mm。As0.89%0.8%,满足要求。A4002桩身混凝土保护层厚度取40mm,考虑钢筋的直径，取36.441060.0378AMAs36.44106门2349mmsfyh00.981300355配2虫16,As402mm2,因此整个截面的主筋为4916,As804mm2。由于R(单桩竖向承载力设计值

16、)fcA,故应按轴心受压构件考虑配筋，根据Nu0.9(fcAfyA)进行计算。查规范得,0.411。Nu/0.9fcA1138.5103/0.90.41119.14002fy73mm2300故按受弯配筋可以满足桩身强度要求。A翳0.5%0.8%故在每边中间配一根苴14的钢筋，则钢筋总面积具体配筋及构造配筋见施工图。9、承台设计承台平面尺寸为5000mm3600mm,高度为1400mm,设计为两阶,5000图 2-2 承台尺寸(1)承台受冲切承载力验算柱边冲切根据建筑桩基技术规范JGJ94-94，承台受冲切应满足下式:0F1ftUmh。FiFQi如下图所示0.720.2图 2-3 承台受冲切示意

17、图式中Fi作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值；ft承台混凝土抗拉强度设计值；Um冲切破坏锥体一半有效高度处的周长；h0承台冲切破坏锥体的有效高度；冲切系数；冲跨比，a0/h。，满足0.21.0;F作用于柱底的竖向荷载设计值。Qi冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力 （不计承台和承台上土自重）设计值之和。11000Fi1100065500kN12桩嵌入承台深度为50mm,取保护层厚度70mm,考虑承台底部配筋，故取h=1400-80=1320mm,验算承台长边方向时（长边为不利方向，若长边满足受冲切的要求，则短边一定满足受冲切的要求），072072a01550mm，故1550/13201.171,取

18、=1,则0.6。0.210.2C40的混凝土,-2ft1.71N/mm；um2(20201920)7880mm,故:0Fl1.055005500kNftumh00.617107.881.3210672kN,足要求。变阶处冲切h070080620mma0/h0600/6200.970.20.720.21.10.450.2um2(34203590)14020mmh070080620mmOFI1.055005500kNftumh01.1171014.00.6216327kN,足要求。角桩冲切此桩基为十二桩，故承台受角桩冲切的承载力应按下式计算:0Nl1x(C2ay21y(C1/x)ftho21x0.

19、481x0.21y0.481y0.2CI600mm,a1x600mm,c2600mm,ay100mm,h0620mm1xax/h0600/6200.9681ya1y/h0100/6200.160.2,1y=020.481x0.9680.20.411,1y1x(c2a1y)21y(G0.48d-1.20.20.20.10.411(0.6)1.2(0.620.6T)17100.621428.2kNNmax1135.1kN,满足要求。承台受剪切承载力验算柱边截面处受剪验算斜截面受剪承载力应按下列公式进行计算:，满足要求。V=4Nmax=41135.1=4540.4kN满足要求。变阶处受剪验算对于2-2ayh09000.680.120.120.30.680.30.12。bx0bx1h01bx2h0250.622.60.620.70.73.73m13200V1.03405.34540.4kNfcb0h00.1219100 3.731.3211285.0kN0Vfcb0ho对于1-1截面,ax1550h013201.17,故0.120.30.121.170.30.08。byh1by2h02%1h023.60.622.20.7C”2.86m