桩基础课程设计终稿

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument".设计资料 11.1上部结构资料 1建筑物场地资料 1\o"CurrentDocument".选择桩型、桩端持力食、承台埋深 22.1选择桩型 22.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深 3\o"CurrentDocument".确定单桩极限承载力标准值 4\o"CurrentDocument".确定桩数和承台底面尺寸 .4\o"CurrentDocument".确定复合基桩竖向承载力设计值 5\o"CurrentDocument".桩顶作用验算 5\o"CurrentDocument".桩基础沉降验算 6.桩身结构设计计算 7\o"CurrentDocument".承台设计 89.1承台抗弯验算 8承台抗冲切验算 99.3承台抗剪切验算 109.4承台局部承载力验算 10\o"CurrentDocument"10.参考文献 121设计资料1.1、上部结构资料某教学实验楼，上部结构为7层框架，其框架主梁、次梁均为现浇整体式，混凝土强度等级C30。底层层高3.4m（局部10m，内有10t桥式吊车，其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载如图2所示。1.2、建筑物场地资料（1）拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置如图1所示单位：m图1建筑物平面位置示意图（2）建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1m，根据已有分析资料，该场地地下水对混凝土无腐蚀作用。（3）建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1。表1地基各土层物理、力学指标土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）天然重度（kN/m）预应力管桩承载力特征值钻孔灌注桩承载力特征值压缩模量（MPa）地基承载力（kPa）qsia(kPa)qpa(kPa)qsia(kPa)qpa(kPa)

1杂填1.51.515.52灰褐色粉质粘9.88.317.313125.41103灰褐色淤泥质粘土21.812.16.2873.2504黄褐色粉土夹粉质粘土27.15.318.33011002460011.01485灰-绿色粉质粘>27.118.93525003220008.21982.选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1选择桩型因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。2.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第②层是灰褐色粉质粘土，第③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第④层是黄褐色粉土夹粉质粘土，所以第④层是较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.2m（＞2d），工程桩入土深度为h。故：h=1.5+8.3+12+1.2=23m由于第①层厚1.5m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第②层土0.5m，即承台埋深为2m，桩基得有效桩长即为23-2=21m。桩截面尺寸选用：取直径400mm，壁厚95mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长12m，下段长12m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。

.确定单桩极限承载力设计值本设计属于二级建筑桩基，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特征值时，宜按下式计算：R—uzql+qAapsiaipapA_、 '兀D2 3.14X0.42A 桩身的横截面面积，Ap=4— 4 —0.1256m2u一桩身周长，u—兀D=3.14x0.4—1.256m；qpa一桩端土的承载力特征值，；q-桩周土的摩擦力特征值；sia［一按土层划分的各段桩长。R—1100x3.14x0.2x0.2+3.14x0.4x(13x7.8+12x8+1.2x30)—431.3MN.确定桩数和承台底面尺寸最大轴力组合的荷载：N=F=2507kN,M^=22kN•m，Q=18kN、N 2507kN=5.81n>——— =5.81R431.31kN取n=6根，桩距S=1.6m>3d，承台底面尺寸为4.0mX2.4mX1.2m，承台及上覆土重度取20kN/m3，则G=20x4x2.4x2—384kNn> 1拦-2507+384 -5.6<612R-M广响1.2x431.3-3.4375Zx2i确定复合基桩竖向承载力设计值复合基桩竖向承载力设计值：R=R+nfaacakc因为s=JA/n=J2.4x4/6=1.26m,d=0.4m,s/d=3.2B/1=2.4/21=0.114该地基为软土地基，所以门宜取低值的0.8倍，即取0.048A=2.4x4-6x兀xo.22=8.846m2fk=110kpaR=431.31+0.048x110x8.846=478.02kN桩顶作用验算F=2507kN，M广22kN•m，g=18kN承台高度设为1.2m等厚，荷载作用于承台顶面。建筑物的重要性系数：Y0=1.0作用在承台底形心处的弯矩：£M=22+18x1.2=43.6kN-m桩顶受力计算如下:NmaxI+£M£xxxmax=型+43^16=488.65kN

n £x2 6 4x1.6Nmaxi向F+G£Mxx289143.6x1.6Nmin=—k k— £ =―6—-~3—=475.02kNiN=Fk+Gk=2891=481.83kN

n6y0Nmax=488.65kN<1.2R=1.2x431.31=517.572kN满足要求桩基础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。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。竖向荷载标准值：F=2507kNF+G2507+4x2.4x20x(2+21)

基底处压力：p= = =721.146kPaA 4x2.4基底自重压力：yd=15.5x1.5+17.3x0.6+7.3x7.7+6.2x12+8.3x1.2=174.2kPa基底处的附加应力：P0=P—yd=721.146—174.2=546.946kPa表7.1。cb,的计算结果(17号柱)Zil/bz/b有效重度r自重应力(kpa)应力系数ac附加应力(kpa)01.670.008.3174.200.2500546.950.961.670.808.3182.170.2153471.111.921.671.608.3190.140.1417309.952.881.672.408.3198.100.0897196.194.11.673.428.3208.230.0543118.885.061.674.228.9216.770.034375.136.021.675.028.9225.320.028061.276.981.675.828.9233.860.021346.51在z=6.02m处,。、=46.51/233.86=0.199<0.2，所以本基础取气=6.98m计算c沉降量。

表7.2计算沉降量（17号柱）Zi0.000.25000.00110000.960.2397230.08230.081100045.761.920.2086400.45170.371100033.892.880.1768509.10108.651100021.614.100.1453595.8986.791100017.265.060.1264639.4543.56820011.626.020.1114670.8731.4282008.386.980.0995694.6823.8282006.35故：S’=45.76+33.89+21.61+17.26+11.62+8.38+6.35=144.87mm桩基础持力层性能良好，沉降经验系数W=1.0。短边方向桩数nb=2，L%c=1.67，查表得:等效距径比岑=1短边方向桩数nb=2，L%c=1.67，查表得:n—bC0=0.066，C1=拓93<2=&721n—bWe—C0*C(n-1)+C—0'066*1.693x(2-1)+8.721=。济21b 2所以，五桩桩基础最终沉降量S=WW^S'=1x0.162x144.87=23.47mm满足要求桩身结构设计计算先按构造配筋，取4^18,As=1017mm2>兀牛x0.65%=817mm2,b5箍筋七'J七叩cN-相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力最大设计值；max中-基桩成桩工艺系数，混凝土预制桩和预应力混凝土空心桩取0.85；/一混凝土轴心抗压强度设计值，/=27-5N/mm2；A-桩身横截面积，A=3」4x(°.2-心2)=0.09098m2桩身混凝土强度：Af中=0.09098x27.5x1000x0.85=2126.7kpaN=488.65kN<Af中 满足要求承台设计设承台混凝土强度等级采用C25,fc=11.9Mpa，承台是长方形，保护层厚度为100mm。选用钢筋为HRB335，fy=300Mpa，承台有效高度h°=l.lm。9.1.承台抗弯验算承台右侧第1列桩的竖向力：N=—^+———^k~=+43.6xL6_424.6kN1n 乙x2 6 4x1.62i承台中间列桩的竖向力值：N2=F=蜀07=417.8kN承台左侧第1列桩的竖向力值：N=―^— 斗 皿^=赡。'—4土=411kN3n乙x2 6 4x1.62i柱边计算截面弯矩：M=ZNx=2x424.6x1.35=1146.42(kN•m)M=ZNy=3x417.8x0.55=689.37(kN•m)沿X轴方向配筋计算,b=2.4m根据《混凝土结构设计规范》，有M<afbx(h—X)；y1c0 21146.42=1x11.9x1000x2.4x(1.1—0.5x)得到受压区高度:x=0.037m。钢筋截面积：A=a1fCbx=1x11.9x2.4x0.037x106=3522.4(mm2)sf 300y配12o20@190已能满足要求。沿y轴方向配筋计算,b=4m

根据《混凝土结构设计规范》，有xM<afbx(h——)；x1c0 2689.37=1x11.9x1000x4x(1.1—0.5x)得到受压区高度：x=0.0133m。钢筋截面积：A=f=1x11.9x4x0.0133x106=2104（mm2）sf 300y配20里12@190已能满足要求。9.2承台抗冲切验算将圆桩等效成320mm将圆桩等效成320mm的方桩，如图所示:人=a/h=1.19/1.1=1.08>1,取入=1，a=1.1；0x 0x0 0x 0x0x0.84人0x0.84人+0.2=0.84/1.02=0.7x=a/h=0.39/1.1=0.35;p=、Of=0.84/0.55=1.51;0y0y0 。寒人+0.22k(b+a)+p(h+a)]pfh=2x[0.7x(0.5+0.39)oxcoy oycox hpt0+1.51x(0.5+1.1)]x0.967x1.27x1000x1.1=8210.76kN>2507kN满足要求

(2)角桩对承台的冲切验算\=a1/h0=1.19/1.1=1.08>1，取入1=1,a1=1.10.56X0.56X、+0.2=0.56/1.02=0.467X=a/h=0.39/1.1=0.35;P=、0.56=0.56/0.55=1.021y 1y0 1yX+0.2*(c+a)+P(c+a/2)]。fh=[0.467x(0.56+°^)1x2 1y 1y1 1x hpt0 2+0.933x(0.56+0.55)]x0.967x1.27x1000x1.1=1875.33kN>N1=424.6kN满足要求9.3承台抗剪切验算抗剪切验算时，圆桩按周长等效为方桩，同抗冲切验算。(1)对X轴验算：175X=a/h=1.19/1.1=1.08, a=21^=1.75/(1.08+1)=0.8413xx0 X+1c /800、1/4ph=(--—) =0.9235Phafb0h0=09235x0.8413x1.27x1000x2.4x1.1=2605kN>V=842.6kN满足要求(2)对y轴验算：X=a/h=0.39/1.1=0.35, a=^^Zl=1.75/(0.35+1)=1.29yy0 X+1Phafb0h0=09235x1.29x1.27x1000x4x1.1=6667kN>V=1253.7kN满足要求9.4承台局部受压承载力验算由于承台混凝土强度等级低于柱及桩的混凝土强度等级，需按《混凝土结构设计规范》验算承台局部受压承载力。(1)承台在柱下局部受压。柱子边长500mmx500mm,柱混凝土强度等级C30承台

局部受压面积: A=0.5x0.5=0.25m2局部受压的计算底面积： A广(3x0.5)x(3x0.5)=2.25m2混凝土局部受压时的强度提高系数：P=△=「2癸=3.0i\A\0.25混凝土局部受压净面积： A1〃=A,=0.25m2承台混凝土强度等级C25,混凝土强度影响系数二1.0，局部抗压承载力1.3