桩基础设计实例

桩基设计实例某城市中心区旧城改造工程中，拟建一幢18层框剪结构住宅楼。场地地层稳定，典型地质剖面图及桩基计算指标见表8-5。柱的矩形截面边长为400mmX500mm，相应于荷载效应标准组合时作用于柱底的荷载为： 气=5840kN,M广180kN-m,M广550kN-m,H=120kN。承台混凝土强度等级取C30,配置HRB400级钢筋，试设计柱下独立承台桩基础。表8-5 地质剖面与桩基计算指标解：（1）桩型选择与桩长确定人工挖孔桩：卵石以上无合适的持力层。以卵石为持力层时，开挖深度达26m以上，当地缺少施工经验，且地下水丰富，故不予采用。沉管灌注桩：卵石层埋深超过26m，现有施工机械难以沉管。以粉质粘土作为持力层，单桩承载力仅240~340kN，对16层建筑物而言，必然布桩密度过大，无法采用。对钻（冲）孔灌注桩，按当地经验，单位承载力的造价必然很高，且质量控制困难，场地污染严重，故不予采用。经论证，决定采用PHC400-95-A（直径400mm、壁厚95mm、A型预应力高强混凝土管桩），十字型桩尖。由于该工程位于城市中心区，故采用静力法压桩。初选承台埋深d=2m。桩顶嵌入承台0.05m，桩底进入卵石层N1.0m，则总桩长

L=0.05+1.0+10.4+3.5+9.3+1.0e25.3m。(2)确定单桩竖向承载力按地质报告参数预估初选承台埋深d=2m,承台高度h为1.2m,桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm,则承台有效高度为：h=1.2-0.07=1.13m=1130mmR=qAR=qA+u£qLapappsiai'兀x0.42、4v%=69+459=5500x+兀x0.4x(25x1+6x10.4+30x3.5+10x9.3+80x1.0)=1150kN按当地相同条件静载试验成果Qu=1150kN按当地相同条件静载试验成果Qu的范围值为2600〜3000kN之间，则R=Q/2=130(〜1500N，经分析比较，确定采用R=Qu/2=1350kN。(2)估算桩数与平面布桩初选桩的根数n> =584栏4.3根，暂取5根。R1350a初选承台尺寸桩距s桩距s=3.0d=3.0x0.4=1.2m，并考虑到M^>M人，故布桩如图8-29所示:(a)平面 (b)立面图8-29承台尺寸及荷载图采用平板式承台，取承台及其上土的平均重度yGk=20kN/m3。则。有G^=yGbld=20x2.0x3.0x2.0=240kN桩基受力验算①单桩竖向承载力验算TOC\o"1-5"\h\zQ=Fk+Gk=5840+240=1216<R=1350kNkn 5 aQ=Fk+Gk土^k，max土七"kmaxn 乙y2 乙x2kmin i i5840+240180x0.6(550+120x1.2)x1.1= 土 土 5 4x0.62 4x1.12=1216土75±157=l1448.7V1.2R=1620kNL1016>0单桩水平承载力验算按式(8-13)估算的单桩水平承载力特征值七=28kN在承台的抗弯刚度远大于基桩的条件下，柱底水平力均分至承台下各桩，则有H1k=Hjn=120/5=24kNWH^=28kN可以满足要求。桩基沉降本工程为乙级建筑桩基，对沉降要求一般，且为体型简单、桩端下无软弱下卧层的端承型桩，故不必验算沉降。桩身结构承载力验算按《预应力混凝土管桩》(03SG409)标准图，选用PHC400-95-A，单节长度W12m，混凝土强度等级C80的管桩。这一规格的管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力特征值R=1650kN>1.2R=1620kN，故桩身结构承载能力满足要求。承台设计①桩顶反力计算相应于荷载效应基本组合时，作用于柱底的荷载设计值为:

F=1.35七=1.35x5840=7884kNM=1.35M=1.35x180=243kN-mM=1.35(M人+1.2H「=1.35x(550+120x1.2)=936.9kN・m桩顶反力计算桩号FnM3maxZJ2iM、xZX2iNi11576.8101.3212.91891.021576.8101.3-212.91465.231576.8-101.3-212.91262.641576.8-101.3212.91688.451576.8001576.8②承台受冲切承载力验算(图8-30)(a)柱边冲切冲切力%=F—ZN=7884-1576.8=6307.2kN受冲切承载力截面高度影响系数P饭计算hp(1200—800)=0.9671.0—hp(1200—800)=0.967图8-31管桩顶与承台连接详图图8-30承台计算平面尺寸详图XOxXOypo,XOxXOypo,Oxc)+|3(h+a)*fh=9016kN>F=6307.2kN

l（满足要求）冲跨比入与系数a的计算览二竺=0.611侦1.0)h1.1300.84 0.84 |— = 二1.036X+0.20.611+0.2Ox乳=竺=0212侦0.25)取入=0.25h1.13o0.84 0.84 1s==1.867X+0.20.25+0.2Oy+dQyOycOxhp=2Xh.036X(0.4+0.24)+1.867x(0.5+0.69》x0.967xl430xl.l3（b）角桩向上冲切%=0.56m,

0.56a=alxOx0.56X=Xa—aX=X

lxOx'%=0.56m,

0.56a=alxOx0.56X=Xa—aX=X

lxOx'lyOy，lyOyX+0.20.611+0.2lx0.56=0.691 =1.244X+0.20.25+0.2+a/2)+P(ciy+Cl/ly ly1lx hp=b.691xG.56+0.24/2)+1.244x(0.56+0.69/2)lx0.967x1430x1.13lx2=2493kN>N=1891kN（满足要求）max承台受剪切承载力计算按式（8-35）及（8-36）计算，剪跨比与以上冲跨比相同。^qqqAi/4/onn受剪切承载力截面高度影响系数&如计算：P=— =— =。.917hshsIhJU130JV07对I-1斜截面\=X=0.611（介于0.25〜3之间）lxOx

剪切系数Ph剪切系数Phafbh=1.0860.611+1=0.917x1.086x1430x2x1.13对II-II斜截面=3218kNVN1+N4=1891+对II-II斜截面=«=0.212(<0.25)取气=0.251.75 1,剪切系数phafb0剪切系数phafb0h0=0.917x1.4x1430x3.2x1.13=6638kN>N1+N2=1891+1465.2=3356.2kN（满足要求）由于I-I斜截面的受剪切承载力不满足要求，故应增加承台高度，重新计算。经试算，承台厚度h=1400mm时满足要求。承台受弯承载力计算按式（8-20）计算M=ZNy=(1891+1688.4)x0.85=3042.5kN•mA=二=3042.5x106=7060mm2s，0.9fh00.9x360x1330mm选用1525，As=7350mm2，沿平行x轴方向均匀布置。M=ZNx=(1891+1465.2)x0.40=1342.