基础工程灌注桩课程设计

《基础工程灌注桩课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础工程灌注桩课程设计（17页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、灌注桩基课程设计1. 设计题目本次课程设计的题目：灌注桩基础设计2. 设计荷载(1) 题号：1号。(2) 柱底荷载效应标准组合值如下。Q轴荷载：Fk=1256kN Mj172kN.MVj123kN 轴荷载：Fk=1765kN Mk=169kN.MVj130kN轴荷载：Fk=1564kN Mk=197kN.MVj112kN(3) 柱底荷载效应基本组合值如下。Q 轴荷载：F=1580kN M=198kN.MV=150kN 轴荷载：F=2630kN M=2051kN.MV=140kN 轴荷载：F=1910kN M=241kN.MV=138kN设计Q轴柱下桩基，Q、Q轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数。3

2、. 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f =95kPa。ak 号土层：淤泥质土，厚度3.3m，流塑，承载力特征值f =65kPa。ak 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，中繇密实，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的名称孔隙比e含水量W（%）液性指数Il标准灌入锤击数N

3、（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和极限端阻力标准值qpk土层编号土的名称桩的侧阻力qvsk桩的端阻力qvpk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1. 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。2. 地下水位深度：位于地表下3.5m。5) .场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度7度，场地内无液化砂土，粉土。4. 灌注桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩，具体设计方案如下：

4、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桩基，拟 采用直径500mm的混凝土沉管灌注桩，以号土层粉质粘土为持力层，桩尖深入 深入持力层1.6m (对于砂土不小于2d=1000mm),设计桩长12.0m，预制桩尖长 0.5m，初步设计承台高0.90m，承台底面埋置深度-1.45m，桩顶伸入承台50mm。1) .单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.45m，桩底标高为-13.45m，桩长12m。1.单桩竖向极限承载力标准值参照规范：5.3.3当根据单桥探头静力触探资料确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，如无当地经验，可按下式计算：Quk= Qsk

5、+ Qpk= u qsikli+ aPskAp单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：Q = Q + Q = u E q l + A quk sk pkp sik i p pk由于Qk=3.14X500X(0.50X22+3.3 x 28+6.6 x 45+1.6 x 60) =779kNQpk= 4 x 3.14 x 0.52 x 900 = 176kN则Quk=779+176=955kN2) .基桩竖向承载力设计值计算承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应取 参照单桩竖向承载力设计规范：5.2.2单桩竖向承载力特征值a R应按下式确定:Ra K Qukn c=0，则

6、有R= R 二牛=925 =477.5kN根据上部荷载初步估计桩数为=-1256 =2.6477.5则设计桩数为4根。3) .桩基的验算根据建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)，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。下面进行基桩竖向承载力的验算根据桩数设计矩形承台，边长为2.4mX2.4m，矩形布桩，桩中心距取1.4m，桩心距承台边缘为500mm。(见图)承台一1平面图承台及其上土壤的总重为Gk =2.4X2.4X1.1.45X20=167.0 kN计算时取荷载的标准组合，

7、 参照规范:5.1.1对于一般建筑物和受水平力（包括力矩与水平剪力）较小的高层建筑群桩 基础，应按下列公式计算柱、墙、核心筒群桩中基桩或复合基桩的桩顶作用效应: 1竖向力轴心竖向力作用下F + G kkn偏心竖向力作用下Nik则:N = Fk + Gk =1256 + 167 =355.75 kN0满足设计要求，故初步设计是合理的4）.承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.4mX 2.4m，预估承台厚0.90m, 承台选用选用C30，/t=L43N/mm2，/c=14.3N/mm2；承台钢筋选用HRB400级钢筋， / =360N/mm2.y16170161500.000-0.55

8、0-1.450预留插筋 同柱配筋2-800月0,700 寸 700夕0Q.120012001.承台内力计算参照规范：5.9.15对于柱下桩基，当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土 强度等级时，应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。承台内力计算采用荷载效应组合设计值，则基桩净反力设计值为N=滂=395kN(198 +150 x 0.90)x 0.74 x 0.72(198 +150 x 0.90)x 0.74 x 0.72=395+169.9=546.9kN=395-169.9=225.1kN5) .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0.90m，

9、yII 裆0#00#缉400X400换算方桩500700L 700方00入尸24)0“II承台底保护层厚度50mm,则h =900-60=840mm。分别对柱边冲切和角桩冲切 0进行计算，以验算承台厚度的合理性。由于基桩为圆形桩，计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为bp =0.8d=0.8X500=400mm上图所示承台计算简图中的桩基即是换算后边长为400mm的方桩。6) .柱对承台冲切承台受桩冲切的承载力应满足下式：参照规范：5.9.7对于柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力可按下列公式计算F 2(p(b+a )+6(b+a ) p / hl0x c oyoy c oxhp t 0由

10、于 Fl=F- Nj = 1580-0=2556kN，则冲垮比为入 ox= x =些=0.357h0 0.84、 a 0.30 八入 oy=q =0.357h0 0.84冲切系数为p = 84=.84=1 51ox 人 + 0.2 0.357 + 0.2.P = -84 =-84=1.51oy 人 + .2 .357 + .2oy2(p(b+a ) +p (b+a ) p /h0x c oyoy c oxhp t 0=2X 1.51X(0.4+0.30) +1.51X(0.4+0.30) X 1 X 1430X0.84二5078.6kNF1 （ = 1580kN）故厚度为0.90m的承台能够满

11、足柱对承台的冲切要求。7）.角桩冲切验算承台受角桩冲切的承载力应满足下式：参照规范：5.9.8对位于柱（墙）冲切破坏锥体以外的基桩，可按下列规定计算承台受基桩冲切的承载力：四桩以上（含四桩）承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算N 3( c +a ly )+6( c +n ) p / h】1X 221 y12hP t 0由于Ft= N/max =564.9kN,从角桩内边缘至承台边缘距离为cjc2=0.7m a1 =0.30m a1 =0.30m.30.89=0.337a=lx1x h入=% =竺=0.3371y h .89p = ，56 =56 =1.041x 人 1 + .2 .337 +

12、 .2p = ，56 =56 =1.041x X1 + .2 .337 + .2p (c+ % ) +p (c+ % ) p / h1x 221y 12hp t 0=1.04X (0.7+ 3)+1.04X (0.7+ 3) X 1 X 1430X0.8422二2123.7kNN/m (=564.9kN )故厚度为0.90m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。8）.承台受剪承载力验算参照规范：5.9.9柱（墙）下桩基承台，应分别对柱（墙）边、变阶处和桩边联 线形成的贯通承台的斜截面的受剪承载力进行验算。当承台悬挑边有多排基桩形 成多个斜截面时，应对每个斜截面的受剪承载力进行验算。承台剪切破坏发

13、生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于I-I截面入 oy= = 050=0.595 （介于 0.25-3 之间）h 0.890剪切系数为a = 175 = 1,75 =1.097人+1 0.595 +1受剪切承载力高度影响系数计算：hs(800 )0,25(800 丫.25、840 /=0.988I-I截面剪力为V=2XN/ =2X564.9=1129.8KNmaxP a / bh =0.988X1.097X1430X2.4X0.84 t 0hs二3124.6kNV故满足抗剪切要求。9）.承台受剪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=764.4KN进行

14、计算，M=E Niyi=2 X 564.9 X 0.5=564.9kN.mA =*sl 0.9f h0564.9 x 1060.9 x 360 x 840二2075.6mm2因此，承台长边方向都选用钢筋C 20200，钢筋数为n=2400/200+1=13实际钢筋A =13X314.1=4084 mm2，满足要求 s对于II-II截面，取基桩净反力平均值N =395KN进行计算 此时h=900-80=820mmoM = E NX=2 X 546.9 X 0.5=564.9kN.ma _ M564.9 x 106s2 0.9 f h0.9 x 360 x 820. 皿y 0因此承台短边方向选用C

15、20200，钢筋根数为n=2400/200+1=13,实际钢筋As=18X201.1=4084 mm2，满足要求10) 承台构造设计参照规范：4.2.1桩基承台的构造，应满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部 结构要求，尚应符合下列要求：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-0.55m，与承台平齐，根据构造要求，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共4C12通长配筋，箍筋采用A8200.承台底做100mm厚C10混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。5. 桩身结构设计沉管灌注桩选用C30混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HRB400 级。根据建筑桩

16、基技术规范(JGJ 94-2008 )地5.8.2，桩顶轴向压力应符合卜列规定:N =空 + Wmax n y2 11580 +1.2 x 167 (198 +150 x 0.90) x 0.7=+4=296.7+118.94 x 0.72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 于挤土灌注桩，基桩施工工艺系数=0.8； C30级混凝土，/14.3N/mm2，则甲 /A=1X0.8X14.3X103X 4x3.14x0.52二2245.1kNNm (=415.6 kN)故桩身轴向承载力满足要求。6. 桩身水平承载力检验参照规范：5.7.1受水平荷载的一般建筑物和水平荷

17、载较小的高大建筑物单桩基础和群桩中 基桩应满足下式要求：5.7.2单桩的水平承载力特征值的确定应符合下列规定：由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为158.4KN，每根桩基承受水平荷载为H.H/n=123/4=30.75KN桩身按构造要求配筋，桩身配6C 12纵向钢筋，A =678.6 mm2,则桩身配筋率为s=0.34%A _678.61 一A_x 3.14 x 50024满足0.2%0.65%之间的要求。对于配筋率小于0.65%的灌注桩，单桩水平承载力特征值按下式计算:0.75a Y fW c 6 N_( (1.25 + 22 p )(1 + y Nf A )m t nRha桩身为

18、圆形截面，VM=2, & =0.5mN(1.25 + 22 p )(1 +g由于1mba 5,EI根据灌注桩周主要土层的类别，查表，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25 MN / m 4圆形桩桩身的计算宽度为b = 0.9 X (1.5d + 0.5) = 0.9 X (1.5 x 0.5 + 0.5) = 1.125m根据EI = 0.85 E II = W d/2OOa 广 El E对C30级混凝土，有E = 3.00 X104N / mm2 = 3.00 x 104MN / m2对HRB400级钢筋，有E = 2.0 X105 N / mm 2 = 2.0 x 105 MN / m 2

19、扣除保护层后的桩直径为d = 0.5 - 0.05 = 0.45m巧=3|d2 + 2(a _i)p d 2二兀 x0.50.52 + 2 xr 2.0 x 105 j -1x 0.34% x 0.45232(3.0 x 104J=12.648 x 10-3 m 3I = d/2 = 12.648x 10-3 x0.5/2 = 3.162x 10-3m4EI = 0.85 E I = 0.85 x 3.00x 104 x 3.162x 10-3 = 80.631MN.m2ar 虬=5H在=0.810mEI 5 80.631桩顶最大弯矩系数M取值：由于桩的入土深度EM，桩与承台为固接，,兀d 2

20、A =1 + J -1P 7兀C L =x 0.52 x1+-x 0.35%n 4LEg -4(3.0 J=0.20 m 2a h = 0.810x12 = 9.72 4，取ah = 4，由表查律 =0.926。.取在荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力(用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小)，由前面计算得N =447.02kN，则0.75 a Y f W R haV m t( 1 .25 + 22 P )(1M80.5x254.8x103 )2 x1.43x106 x 0.20)0.75x 0.810X 2 x1.43x106 x12.648x10-30.926=x (1.25+ 22x 0

21、.0035)x (14=38406 N = 38.4 kN H / = 30.75 kN)故桩身水平承载力满足要求。7.估算A.B轴线柱下桩数1) .桩数估算设计Q、Q轴线下的桩基础的方法和Q轴线下相同。单桩极限承载力标 准值为1561KN，基桩竖向承载力特征值为780.5KN.Q轴柱下荷载标准组合值为Fk=1765kN Mk=169kN Vk=130kN根据Q轴下荷载初步估算Q轴柱下根数，F 1765n=f =3.69 取 n=4R 477.5则A轴下设计桩数为4根。Q 轴柱下荷载标准组合值为Fk=1564kN Mk=197kN Vk=112kN根据Q轴下荷载初步估算。轴柱下根数，n=J =

22、 1564 =3.27 取 n=4R 477.5则B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Q轴线承台平面尺寸为2.40mX2.40m,桩中心距取1.40m,桩心与承台边缘距离500mm; Q轴桩数与Q轴相同， 因此承台平面尺寸同B轴。8. 设计图纸根据以上计算，可绘制出桩基平面布置图和桩基大样图。9. 参考文献（1）建筑结构荷载规范（GB 50009-2006），中国建筑工业出版社，2007。（2）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002。（3）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）,中国建筑工业出版社，2008。（4）混凝土结构设计规范（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，2002。（5）赵明华，土力学与基础工程（第二版），武汉理工大学出版社，2003