基础工程桩基础课程设计

基础工程课程设计任务书某住宅楼桩基础设计交通建筑工程学院土木工程课程组二。一一年五月

一、任务安排如下:学号F(kN)M(kNm)H(kN)柱截面一(mmXmm)柱截面二(mmXmm)1320040050400X4002320050060350X3503320060070400X4004300040050350X3505300050060400X4006300060070350X3507300036060400X4008290050060400X4009280050050350X35010280060060400X40011280040070350X35012260040060400X40013260050050350X35014260060070400X40015240040040350X35016240050060400X40017240060070350X35018280040040400X40019280060050350X35020280050060400X40021300040050350X35022300060060400X40023300050070350X35024270040060400X40025280040070350X35026250060060400X400二、计算书中需要完成的内容：设计资料1、 建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。勘察期间测得地下水混合水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。2、 建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子(500mmX500mm)传来的荷载：F=***kN,M=***kNm,H=***kN。3、 根据地质资料，以黄土粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为**X**，桩长为10.0m。4、桩身资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值f=14.3N/mm2，主筋采用：4c016，强度设计值：f=300N/mm2。y5、 承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为f=14.3N/mm2,承台底面c埋深：D=2.0m。附：1)：土层主要物理力学指标；2)：桩静载荷试验曲线。附表土层代号名称厚度m含水量3%天然重度YkN/m3孔隙比e塑性指数Ip液性指数IL直剪试验(快剪)压缩模量Es(kPa)承载力标准值fak(kPa)内摩擦角。粘聚力C(kPa)1—2杂填土2.018.82—1粉质粘土9.038.218.91.0219.81.021124.61202—2粉质粘土4.026.719.60.75150.6020167.02203粉沙夹粉质粘土>1021.620.10.54120.425158.2260附表二:桩静载荷试验曲线（二）设计要求：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；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；6、 需要提交的报告：计算说明书和桩基础施工图，使用A4图纸打印。三：桩基础设计（一） ：必要资料准备1、 建筑物的类型及规模：住宅楼2、 岩土工程勘察报告：见上页附表3、 环境及检测条件：地下水无腐蚀性，Q—S曲线见附表（二） ：外部荷载及桩型确定1、 柱传来荷载：F=3000kN、M=600kN・m、H=60kN2、 桩型确定：1）、由题意选桩为钢筋混凝土预制桩；2） 、构造尺寸：桩长L=10.0m，截面尺寸：400mmX400mm3） 、桩身：混凝土强度等级C30、f=14.3N/mm2、c4虫16f=300N/mm2y4） 、承台材料：混凝土强度等级C30、f=14.3N/mm2、cf=1.43N/mm2（三）：单桩承载力确定1、单桩竖向承载力的确定：1）、根据桩身材料强度（中=1.0,配筋虫16）r=9fAp+fya'^=1.0X（4.3X4002+300x803.8）=2529.1kN2）、根据地基基础规范公式计算:①、桩尖土端承载力计算：粉质粘土，I=0.60，入土深度为12.0m由书105页表4-4矢口，当h在9和16之间时，当I=0.75时，g.=1500kPa,当I=0.5时，q=2100，由线性内插法:2100时，q=2100，由线性内插法:2100-15000.5-0.750.6-0.75q=1860kPa②、桩侧土摩擦力：粉质粘土层1：I=1.0，由表4-3,q^=36—50kPa，由线性内插法，取36kPa粉质粘土层2：I=0.60，由表4-3，q%=50〜66kPa，由线性内插法可知，66-50=qsik-50，q=59.6kPa0.5-0.75 0.6-0.75sik%=qPkAP+u£号i=1860x0.42+4x0.4x（9x36+1x59.6）=911.36kN3）、根据静载荷试验数据计算：根据静载荷单桩承载力试验Q-s曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力Q=550kN单桩承载力标准值：R=£r=550=275kNk2 2根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载力特征值R=275kN4）、确定桩数和桩的布置:

①、初步假定承台的尺寸为3X4m2上部结构传来垂直何载： F=3000kN承台和土自重：G=2x(3x4)x20=480kN桩数可取为n=1.1F+G=1.1x3000+480=13.92取n=16根TOC\o"1-5"\h\zR 275a桩距：S=(3〜4)d=(3〜4)X0.4=1.2〜1.6m取S=1.5m②、承台平面尺寸及桩排列如下图：I 5300 I• 二400I1500I1500I1500I400厂」nJrLnJrLnJrLnJrLnJrLnJrL_IJrLnJrLnJrLnJrLnJrL_IJrL_IJrLo#62 0

厂」nJrLnJrLnJrLnJrLnJrLnJrL_IJrLnJrLnJrLnJrLnJrL_IJrL_IJrLo#62桩立面图1:100（四）：单桩受力验算：1、单桩所受平均作用力：3000+5.3x5.3x桩立面图1:100（四）：单桩受力验算：1、单桩所受平均作用力：3000+5.3x5.3x2x2016=257.7kN<Ra2、单桩所受最大及最小力:maximinF+GMx气X2imax(600+60x1.5)x2.25=257.7土8().752+2.252)=292.2kN<1.2Ra223.2kN>0土=工=X<<■土=工=X<<■V187.5 50 12iH=—=60=3.75kN,V=迎^=187.5kN,in16 i16即V与H.合力与V的夹角小于5单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。（五）：群桩承载力验算:

1、根据实体基础法进行验算：1）、实体基础底面尺寸计算：TOC\o"1-5"\h\z桩所穿过的土层的摩擦角：中=21。 （9m）,中=20。 （1m）1 2取a=^1=21。=5.25。， tana=0.09194 4边桩外围之间的尺寸为：4.9x4.9m2实体基础底面长、宽均为：4.9+2x10x0.0919=6.74m2）、桩尖土承载力设计值：、实体基础埋深范围内的土的平均重度（地下水位下取有效重度）TOC\o"1-5"\h\z18.8+2（1&.9）x1+（9-19）x610 1,Y= =10.J6N/_0 12 m3、实体基础底面粉质粘土修正后的承载力特征值为：查表得取门=0.3 ，门=1.6b df=f+门（b-3）+门y（d-0.5）=220+0.3x9.6x（6.74-3）+1.6x10.6x（12-0.5）=425.8kPa、取y=20kN/m3，y=10kNUm3，基础自重为：G=6.74x6.74x（2x20+10x10）=6359.9kN、实体基础底面压力计算：Q当仅有轴力作用时：3000+63593000+6359.96.742=206kPa<fak©考虑轴力和弯矩时计算:PmaxFPmaxF+G+M=3000+6359.9十(600+60x1.5)x6=2972“<12AW 6742 6742 'a6.7426.742由以上验算，单桩及整体承载力满足要求。（六）、承台设计：承台尺寸由图1所示，无垫层，钢筋保护层厚取100mm。进行承台冲切、抗剪及抗弯计算时，均应采用单桩净反力设计值（对由永久荷载效应控制的基本组合，按S=1.35SK）。1、单桩净反力的计算:单桩净反力，即不考虑承台及覆土重量时桩所受的力1）、单桩净反力的最大设计值：Qmax( 5.3x5.3x20)292.2 X1.35=347kN162）、平均单桩净反力:3000Q'=1.35x =253单桩净反力，即不考虑承台及覆土重量时桩所受的力1）、单桩净反力的最大设计值：Qmax( 5.3x5.3x20)292.2 X1.35=347kN162）、平均单桩净反力:3000Q'=1.35x =253kN162、承台冲切验算:1）、柱边冲切：冲切力：Fl=F-XN=3000kN受冲切承载力截面高度影响系数P的计算：当h=800mm,P=1.0，当hphph=2000mm,P=0.9，由线性内插法可知3=0.95hphp冲夸比人与系数a的计算:+300)+0xc=2b.03xa0xh0300 ° =0.214=X14000.840.84X+0.2=2.03=0.214+0.2)+P(h0yc0xhp2.03(500300)〕x0.95x1.43x1400=12354.7kN>FL满足要求。边柱:=1800mm>b=h=1400mmh00.70.840.71+0.2)+p(h=2Ij0.7x(500+1400)+0.7(500fhhpt0+1400)〕x0.95x1.43x1400=10118kN满足要求。3、角桩向上冲切:3、角桩向上冲切: =0.7510.56 =0.5890.75+0.2

°】%1尤2=0.589°】%1尤2=0.589x，n/\

a/c1+i/2J°hpfh0( 10.6+°-75^X2x0.95x1.43x1000=1560kN>N=292.2kN满足要求。4、承台抗剪验算:斜截面受剪承载力可按下面公式计算:hs0.3一=0.214hs0.3一=0.2141.4因为"0.3,所以取人=0.3。1.75入+1 0.3+11.75 =1.351.75入+1 0.3+11.75 =1.35hs(800A0.869A-A截面处承台抗剪验算:I1400J边上一排桩净反力最大设计值g=边上一排桩净反力最大设计值g=347kN，按4根桩进行计算。剪力y=4Q\ =4x347=1388kNb=y0hb=y0h1—0.5rL h0r1-<b一Ab=y1- 500< 2600A11y2by1J1-0.514001-I5300J承台抗剪时的截面尺寸为：x5300=4.82m,h0=1.4m°h°fboh0=0.869x1.35x1430x4.82x1.4=11320.4kN>V满足要求1.75 1.75边桩：°= = =0.875入+1 1+1°h°fb0h0=0.869x0.875x1430x4.82x1.4=7337.3kN>V满足要求B-B截面处承台抗剪验算：边排桩单桩净反力平均值Q'=1.35x弋J=253kN，按4根桩计算。剪切力V，=4Q'=4x253=1012kNb=h1-0.5rb=h1-0.5rr1-b一¥x2b=x0hby1L 0Vx1J」5001-0.5——1400承台抗剪时的截面尺寸为："-冬A"5300Jx5300=4.82m,h01.4m°h°fb0h0=0.869x1.35x1430x4.82x1.4=11320.4kN>V满足要求。

1.75 1.75边桩：P= = =0.875入+1 1+1PhPfb0h0=0.869x0.875x1430x4.82x1.4=7337.3kN>V满足要求5、承台弯矩计算及配筋计算：1)、承台弯矩计算：A-A截面，按4根桩计算：M=4x347x(2.4-0.4+0.5)=3470kN-mB-B截面，按4根桩计算：M=4x253x(2.4-0.4+0.5)=2530kN-m2)、承台配筋计算：取h0=1.4m,K=1.4配筋:选配尘22@200A=~^=知0x106