基础工程课程设计.doc

3.1 桩型选择和持力层确定表1-1各地层的厚度和主要力学参数序号土名厚度承载力特征值fk(kPa)预制桩qsik(kPa)人工挎孔桩qsik(kPa)预制桩qpk(kPa)人工挎孔桩qpk(kPa)重度()压缩模量1填土4.6702020192粉质粘土0.5150565640080020853粉质粘土2.82236767900180020934细砂1.0270585818003200271395粘土0.92856767900180020936细砂4.0220585811001200201397圆粒8.63201101102400350027180选择7号圆砾为持力层，为消除负摩阻力影响承台制于3号粉质粘土上，桩径为500桩，预制桩进入持力层深度为5d=2.5m，桩长11.2m。3.2 验算单桩承载力确定单桩竖向极限承载力标准值单桩极限摩阻力标准值（kN）单桩极限端阻力标准值（kN） 桩的横断面周长（m）桩的横断面底面积（）桩周各层土的厚度（m）桩周第i层土的单位极限摩 阻力标准值（） 桩底土的单位极限端阻力标准值（）3.3 确定桩数及桩布置确定单桩竖向极限承载力设计值R,并确定桩数N及其布置。假设先不考虑群桩效应,估算单桩竖向承载力设计值R为：R单桩竖向极限承载力设计值，kN单桩总极限侧阻力力标准值，kN单桩总极限端阻力力标准值，kN桩侧阻力分项抗力系数桩端阻力分项抗力系数查表得：=1.65由上部荷载设计值： 由此可知：设计7A：按轴力P和R估算桩数n1为：由于n13，应考虑群桩效应和承台的效应确定R。姑且先取桩数n=4根，桩的布置按矩形排列，桩距，取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.5m，布置如图1-1，则承台底面尺寸为：2.5m2.5m。下面按桩数n1=4，求单桩竖向承载力设计值R：其中：侧阻群桩效应系数端阻群桩效应系数承台土阻力阻群桩效应系数承台内区土阻力群桩效应系数承台外区土阻力群桩效应系数承台土阻力分项抗力系数桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值（kN），承台底1/2承台宽度的深度范围内（），地基土极限抗力标准值，可按地基规范中相应的地基土承载力标准值乘以2取值，（）；承台底地基土净面积（）。承台内区的净面积承台外区的净面积承载力特征值，查表得： 下面验算取是否合适承台重：故取4根桩可以，确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-1 图1-1 7A桩的布置及承台尺寸设计7B：按轴力P和R估算桩数n2为：由于n13，应考虑群桩效应和承台的效应确定R。姑且先取桩数n=6根，桩的布置按矩形排列，桩距，取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.5m，布置如图1-2，则承台底面尺寸为：2.5m4.0m。下面按桩数n1=6，求单桩竖向承载力设计值R：其中：查表得： 下面验算取是否合适承台重：故取6根桩可以，确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-2图1-2 7B桩的布置及承台尺寸设计7C：按轴力P和R估算桩数n3为：由于n33，应考虑群桩效应和承台的效应确定R。姑且先取桩数n=4根，桩的布置按矩形排列，桩距，取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.5m，布置如图1-1，则承台底面尺寸为：2.5m2.5m。下面按桩数n1=4，求单桩竖向承载力设计值R：其中：查表得： 下面验算取是否合适承台重：故取4根桩可以，确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-3图1-3 7C桩的布置及承台尺寸3.4 桩基中各单桩受力验算对于7A:单桩所受的平均竖向作用力为：桩基中单桩最大受力为：作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值第桩至y轴的距离，m桩基中单桩最小力为：以上二项都满足要求由于水平力。则与竖向的合力与铅锤线夹角 ，故可以不验算单桩竖向承载力。对于7B:单桩所受的平均竖向作用力为：桩基中单桩最大受力为：作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值第桩至y轴的距离，m桩基中单桩最小力为：以上二项都满足要求由于水平力。则与竖向的合力与铅锤线夹角 =0.0875，故可以不验算单桩竖向承载力。对于7C:单桩所受的平均竖向作用力为：桩基中单桩最大受力为：作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值第桩至y轴的距离，m桩基中单桩最小力为：以上二项都满足要求由于水平力。则与竖向的合力与铅锤线夹角 ，故可以不验算单桩竖向承载力。3.5 承台的抗冲切验算对于7A：取承台1.7m，钢筋混凝土保护层厚度100mm，构造见图14，选用混凝土为其。取柱的截面尺寸为：420mm600mm（1）柱对承台的冲切验算根据公式： ；式中：建筑桩基重要性系数，取=1.1；作用于冲切破坏上的冲切力设计值（），即等于作用于桩的竖向荷载设计值F减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设计值之和；承台混凝土抗拉强度设计值（）；冲切破坏锥体有效高度中线处的周长（）；承台冲切破坏锥体的有效高度（）；冲切系数；冲跨比，为冲跨，即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离，按圆桩的有效宽度进行计算。当时，取=0.20；当时，取=。F作用于柱（墙）底的竖向荷载设计值；冲剪破坏椎体范围内各基桩的净反力(不计承台和承台上自重)设计值之和。对于圆桩：计算时应将截面换算成方桩，取换算柱或者柱截面边宽=0.8d。可求得冲垮比与冲剪系数柱的截面尺寸为：600mm420mm 满足要求7A是四桩承台需进行角桩冲切验算对于7B：取承台1.7m，钢筋混凝土保护层厚度100mm，构造见图14，选用混凝土为其。（1）柱对承台的冲切验算根据公式： ；满足要求7B非四桩承台，无需进行角桩冲切验算，所以承台不发生冲切破坏。对于7C：取承台1.7m，钢筋混凝土保护层厚度100mm，构造见图，选用混凝土为其。（1）柱对承台的冲切验算根据公式： ；满足要求7C是四桩承台，需进行角桩冲切验算。（2）角桩冲切验算对于7A和7C分析：对于四桩承台，受角桩冲切的承台应满足下式：； ； ；式中：作用于角桩顶的竖向力设计值（）； 角桩的冲切系数； 角桩冲跨比，其值满足0.21.0，=，=；从角桩内边缘至承台外边缘的距离（），此处应取桩的有效宽度；从承台底角桩内边缘引一冲切线与承台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。对7A：对7C： ，= 所以：对7A和7C均满足要求所以承台7A和7C均不发生冲切破坏。3.6 承台剪切验算对7A和7C分析： 对于柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。桩基规范规定，剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的斜截面，抗剪验算应满足： 式中：垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和（）；垂直于x方向的斜截面抗剪承载力设计值（）垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值（）=，=，剪切系数，当时，；当时，；计算截面剪跨比，=，。当时，取=0.3，当，取=3；混凝土轴心抗压强度设计值（）；承台计算截面的有效高度（）；，承台计算截面处的计算高度（）。对 于-截面抗剪验算： =1.0对7A：对7C：对7A:对7C：于-截面抗剪验算 =1.0对7A：对7C：对7A和7C：所以7A和7C均满足要求对7B分析：对 于-截面抗剪验算： =1.0于-截面抗剪验算-截面左侧共3根单桩其反总力为：=取=0.3 =1.0 7C满足要求3.7 承台的配筋计算混凝土采用，钢筋用II级钢筋对7A分析：承台I-I截面处最大弯矩每米宽度范围的配筋，选整个承台宽度范围内用筋根，取20根承台-截面处最大距每米宽度范围的配筋，选整个承台宽度范围内用筋根，取20根。所以整个承台7A双向布置，即（双向布置）详细见图纸对7B分析：承台I-I截面处最大弯矩每米宽度范围的配筋，选整个承台宽度范围内用筋根，取24根承台-截面处最大距每米宽度范围的配筋，选整个承台宽度范围内用筋根，取20根所以整个承台7B横向布置2418，纵向布置2014.详细见图纸对7C分析：承台I-I截面处最大弯矩每米宽度范围的配筋，选整个承台宽度范围内用筋根，取20根承台-截面处最大距每米宽度范围的配筋，选整个承台宽度范围内用筋根，取15根所以整个承台7C横向布置2014，纵向布置1518，详细见图纸7A和7C桩基7B桩基图1-4 桩基的平面及剖面图3.8 桩基的配筋计算混凝土采用，钢筋用轴向压力承载力设计值；0.9可靠度调整系数钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数根据试验结果及数理统计可得下列经验公式：当时：=1.177当时：混凝土设计规范中，对于细长比较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用下对构件的不利影响较大，的取值比按经验公式所得到的值还要降低一些，以保证安全。对于细长比比小于20发构件，考虑到过去使用经验，的值略微抬高一些。“规范”采用的值见表6-1混凝土的轴心抗压强度设计值A构件截面面积纵向钢筋的抗压强度设计值；全部纵向钢筋的截面面积当纵向钢筋配筋大于%时，式中A应改用 查表得=0.6对7A：（1）求纵筋：已知矩形混凝土上截面面积：A=200000=2133（2）计算配筋：=1.07%0.8%故选用8根二级钢筋 配筋图如下。图15桩基7A的配筋图对7B：（1）求纵筋：已知矩形混凝土上截面面积：A=200000=1546（2）计算配筋：=0.77%0.6%故选用8根16钢筋 配筋图如下。 图16桩基7B和7C的配筋图对7C：（1）求纵筋：已知矩形混凝土上截面面积：A=200000=1719（2）计算配筋：=0.86%0.8%故选用8根16钢筋 配筋图如图16。 3.8桩基设计说明（1）通过对拟建场地工程地质条件进行了分析、评价，论证了基础方案，选择出最合理基础型式桩基础，并按要求选择预置混凝土圆桩，并进行了设计。（2）场地地下水的类型主要由第层杂填土孔隙潜水、第层粉砂夹淤泥、第层承压水和基岩风化裂隙水组成。上部潜水主要受大气降水和涨潮时地表水的补给，下部承压水与闽江水有密切水力联系。（3）场地地下水对混凝土结构无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀；浅部孔隙潜水对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀、承压水对其无腐蚀。（4）拟建建筑物的基础所采用的预制桩桩直径选用500，设计区采用一柱四桩型式和一柱六桩式。（7）为确保建筑物的正常施工和安全使用，建议从建筑物基础施工至竣工使用后的一定时间内，设置适当数量的观测点进行长期观测工作。参考文献 岩土工程勘察规范（GB50021-94），中国建筑工业出版社，1994年: 建筑桩基技术规范（JGJ94-94），中国建筑工业出版社，1994年： 卢廷浩. 土力学.河海大学出版社，2002： 华南理工大学，东南大学