桩基础课程设计-计算书

【题1 】某试验大厅柱下桩基，柱截面尺寸为400mm600mm ，地质剖面示意图如图1所示，作用在基础顶面的荷载效应基本组合设计值为F =2035 ，330，H =55，kNM=kN·mkN荷载效应标准组合设计值为Fk=1565kN， Mk =254kN·m， Hk=42kN，试设计桩基础。FH1.7m1.1 M杂填土2.0m粉质粘土4.5m饱和软粘土粘土图 1 地质剖面示意图表 1土的物理力学性质表厚度重度粘聚力液性指塑限塑性液性饱压缩系数压缩模量和土层名称孔隙c数指数指数aEshi(kN / m3 )LP度比 e(kPa )I PI L1)（ ）(%)(%)Sr( MPa( MPa )m杂填土1.716.0粉质粘土2.019.00.8103119120.60.88.59饱和软粘4.518.41.1842.624.118.50.971.00.95土粘土>8.021.70.51532.512.5200.250.913.08注：各层土的平均内摩擦角20 01. 确定桩的规格根据地质勘察资料，确定第 4 层粘土为桩端持力层。采用钢筋混凝土预制桩，桩截面为方桩，为 400mm× 400mm，桩长为 9 米。承台埋深 1.7 米 ，桩顶嵌入承台 0.1 米，则桩端进持力层 2.4 米。初步确定承台尺寸为 2.4m × 2.4m。2.确定单桩竖向承载力标准值Q根据公式查表内插求值得层序2粉质粘土3饱和软粘土4粘土深度（ m）I Lqsik （kPa）qpk （ kPa）20.6604.50.97382.40.25822500按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：QukQskQpkuqsikliqpkAp 4×0.4(60 ×2.0+38 ×4.5+82 ×1.5)+2500 ×0.4 ×0.4=902.4KN取 Q uk 902.4 kN3. 确定桩基竖向承载力设计值R 并确定桩数n 及其布置aac 2m，l 9m故bc0.22查表得，sp0.97。按照规范要求， S3d ，取 S4d ，bl查表得，sp1.60先不考虑承台效应，估算基桩竖向承载力设计值R 为spQuk0.97902.4 547.08 kNR=1.60sp桩基承台和承台以上土自重设计值为G 2.4 × 2.4 ×1.7 ×20 195.84 kN粗估桩数n 为n 1.1 ×(F+G)/R=(1565+195.84)/ 547.08=3.22根取桩数 n4 根，桩的平面布置为右图所示，承台面积为2.4m× 2.4m，承台高度为0.9m ，由于 n > 3 ，应该考虑群桩效应和承台效应确定单桩承载力设计值R由 Sa 4 ； Bc 0.25dl查表得ci 0.155， ce 0.75由 Aci 4 m2， Ace 2.4 222 1.76 m 2得ciAcicAce0.15540.751.76 0.337cAceAc5.765.76由fk60，得 ck2 fk120 kPa ，查表得 c1.7 ，所以考虑承台底土的抗力为qQukQckQq AcR spukckcspcspcspcn (0.97 × 902.4 ÷ 1.60)+(0.337 ×120×2. 4×2.4 ) ÷ (4 ×1.7)= 581.34kN按桩的静载荷试验取R 581.34kN根据经验公式得Qukuqsikl iqpkAp 4×0.4(60 ×2.0+38 ×4.5+82 ×1.5)+2500 ×0.4 ×0.4=902.4KN这说明，按桩的静载荷试验取R 581.34是合理的。4. 基桩承载力验算FGMyx maxN maxnxi2 1565 2.4 2.4 1.7 20(254421.7)0.8 440.21+101.69440.80.8 541.9 kN < 1.2R 1.2 × 581.34 697.608 kNFG 581.34满足要求。且 N 440.21 < Rn5. 承台计算承台底钢筋混泥土保护层成厚度取 10cm，混凝土强度等级为 C20，采用 HRB335级钢筋。各桩净反力计算如下：A 桩：NaFMxd2035(330551.7)0.8nxi2=508.75-132.34=376.41 kN440.80.8B 桩：NbFMxc2035(330551.7)0.8n240.8 508.75+132.34=641.09kNxi40.8C桩：NcFMxd 376.41 kNn2xiD桩：NdFMxc 641.09 kNnxi2（1）承台受弯计算F2035kN ， M 330kNm ， H 55kN对承台进一步设计为：承台厚度 0.9m ，保护 层 为 500mm ， 则 h00.85m ， 混 凝 土 强 度 等 级 为 C20， 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 为ft1.1N / mm2 ，钢筋选用HRB335级， f y300N / mm2 ，如图所示I I 截面：M I2× Nb ×0.5=2 × 641.09 × 0.5=641.09 kN·mII II 截面：MII( NaNb ) ×0.95=376.41+641.09=1017.5 kN·m钢筋抗拉强度设计值fy 300，承台有效高度 h0 1.6mIsM I641.091061484 mm2A0.9 fyh00.93001600IIsM II1017.51062355 mm2A0.9 fyh00.93001600综上 ,I I 截面 As1484 mm2配筋 , 沿承台 X 方向每米长所需配筋As=1484 / 2.4=618.3mm2, 选用14 250( Asmm2II II 截面 As616)2355 mm2配筋 , 沿承台Y 方向每米长所需配筋A 2355/2.4=981.25mm 2, 选用s1080(As981 mm2)沿承台 X 方向按 I I截面配筋14 250( As616 mm2)沿承台 Y 方向按 I I截面配筋1080( A981 mm2)s（2）A. 承台冲切计算：柱对承台的冲切，按下式计算：0Fl2ox(bcaoy)oy(hca ) f h0oxt式中： aox 0.3mmaox=0.3=0.1875<0.2 , 取ox =0.2ox =h01.6aoy 0.3mmoy =aoy0.3=0.1875<0.2 , 取 oy =0.2h01.6其中 FlFNiF(NaNb) 2035- （ 376.41+641.09） 1017.5kNox0.840.84 2.1； oy0.840.84 2.1ox0.20.20.2oy0.2 0.2 0.2ft1.1 N/ , 柱顶平均净反力N=2035/4=508.75kNFlFN =2035-508=1527 kN所以有 2(ba )oy(hcaox) f h0ox coyt=22.1(0.6+0.3)+2.1(0.6+0.3)1.1×1.6 × 106=13306 kN>1527kN 故满足要求B. 桩对承台的冲切（角桩冲切），按下式计算：其中cc0.6m，a0.3 ,a0.3121x1 y0.560.560.56=1.41 x0.2a1x0.21x0.20.2h00.560.560.561 y0.2a1 y=1.41 y0.20.2 0.2h0所以有 :(c1 y(c1 x) f h1x2)1y222t01.4(0.6+0.3/2)21.1× 1.6 × 106 8870.4kN > Nl =641.09 kN 故满足要求（ 3） 承台受剪计算柱下等厚度承台斜截面受剪承载力按下式计算VI I 截面：V=2× 641.09=1282.18kNaxx 0.3/1.6 0.1875<0.3 ，故取 0.3h01.75 1.75/ （ 0.3+1 ） =1.3451hs =(800/h 0)1/4=(800/1.6)1/4 =4.73hsftb0h0hsftb0h0 =4.73× 1.345× 1.1 × 103 × 2.4 ×1.6=26972 kN >V满足要求II II截面：Vhsftb0 h0V= NaNb2 376.41+641.09 1017.5 kN2ayy 0.3/1.6 0.1875<0.3 ，故取 0.3h01.75 1.75/ （ 0.3+1 ） =1.3451hs =(800/h 0)1/4=(800/1.6)1/4 =4.73hsftb0h0 =4.73× 1.345× 1.1 × 103 × 2.4 ×1.6=26972 kN >V满足要求6. 桩身结构强度计算及配筋A 吊装点桩的截面尺寸为400 × 400 ，桩长 9 米，箍筋为热轧HPB335级钢筋fyv210 钢筋保护层为 40mm，混凝土强度等级 C30。因桩的长度不大，桩的吊装及吊立时的吊立布置，采用同一个位置。吊装点为 0.207L ， 0.56L 和 0.207L 具体见下图B 桩的主筋计算控制弯矩为吊立时的情况 =m/l= 取动力系数为 1.5ql 2ql2m2M max(12 )188l1/8 × 0.3 2× 20× 6.3 2× 1- （ 1.7/6.3）2 2×1.5 11.1 kN ·m桩身截面有效高度：400-40 360mmsM3.61062 0.05521.014.340036001f bhc112 s 1-0.943 0.057<b = 0.518As1 fc× 400× 360=391.248 mm2bh 0 =0.057 × (1 × 14.3/300)fy选用 218，因此整个截面的主筋为418（ As 1017 mm2），其配筋率10170.4% , 其他构造见施工图。0.706 > min400360C 桩身强度验算( cfcAfyAs) 1.0 （ 1.0 × 14.3 ×400× 360+300× 1017）2364.3kN>R满足条件D桩的箍筋计算hwb 360/400 0.9 < 4满足 V0.25 cfcbh00.25 cfcbh0 0.25 × 1× 14.3 × 400×360 514.8 kN V=ql=(0.3 × 0.3 × 9× 20)/8 ×1.7=3.44kN <514.8 kN 满足0.7 f tbh0 0.7 × 1.43 × 400× 360 144.14kN>V可以按构造配筋8120 As 50.3 mm2sv, min 0.24 × 1.43/2100.16 nA sv1） / （ 400× 120） 0.28 > sv, min满足sv（ 2×50.3bs善待他人，就是“勿以善小而不为，勿以恶小而为之”;善待他人，就是“老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼”;善待他人，就是“与人方便，与己方便”;善待他人，就是“以礼待人，即用你喜欢别人对待你的方式对待别人”.世界很大，人心很杂。红尘很深，人世浮华。你所遇到的事，哪能没有烦心的事？你所遇到的人，哪能都是满意的人？想的浅一点，活着就该随遇而安！看的淡一点，头顶就有一方蓝天！善待别人，就是平日里的积德；善待自己，就是你想得明白！善待自己，需要我们平淡地看待虚浮的名利，理智的去掉莫名的烦恼，巧妙的解除心灵的羁绊。善待自己，不是自我放纵的我行我素，不是盲目包庇的自我肯定，不是自鸣得意的孤芳自赏，善待自我，是对自我的一种提升，一种完善，一种超越。善待自己，学会放弃，得而不喜，失而不烦，弃而不悔，多一份执着和自信，添一份洒脱和从容，才是潇洒快乐的人生！善待自己，学会原谅。谁都会遇到不顺心的事，谁都会碰到不顺眼的人。如果你不学会原谅，就会活得痛苦，活得很累。