基础工程课程设计柱下钢筋砼桩计

1、基础工程课程设计柱下钢筋砼桩计 基础工程课程设计 柱下钢筋砼桩基础设计 班级： 学号： 姓名： 专业： 土木工程 2016年1月 任 务 书 一、 设计目的 根据本课程教学大纲的要求，学生应通过设计掌握天然地基上的独立 基础和桩基础设计的原理与方法，培养学生的分析问题、实际运算和绘制简单施工图的能力，以巩固和加强设计原理的理解。 二、设计题目 柱下钢筋混凝土桩基础设计 三、设计资料 1、上部结构传至某边柱柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载（荷载效应由永久荷载起控制作用）及室内外高差如下： （1） 弯矩Mk取a=200kN?m，或b=250kN?m，或c=300kN?m，或d=350kN?m （

2、2）轴力Fk取e=3000kN，或f=3300kN，或g=3600kN，或h=4000kN （3）剪力Vk取i=100kN，或j=150kN，或k=200kN，或l=250kN （4）室内外高差h取m=0.3m，或n=0.45m，或o=0.6m，或p=0.8m， 2、该边柱截面尺寸为500mm500mm。 3、桩及材料：桩型自定。建议承台底板钢筋采用HRB400。 4、地质资料如下： 建筑场地平整，地下水位位于地表以下50m处，不考虑地下水对钢筋混凝土基础的腐蚀性。自上而下（从室外地面算起）的土层依次如下： 号土层，杂填土，厚度0.5m，重度?1?18kN/m3 号土层，粉土，厚度4m，重度?

3、2?18.5kN/m3，压缩模量为15Mpa 号土层，黏性土，厚度5m，重度?2?19kN/m3，压缩模量为16Mpa 号土层，粉砂，重度?2?19.5kN/m3，压缩模量为17Mpa 桩的极限侧阻力标准值及桩的极限端阻力标准值可参考建筑桩基技术规范P3336 5、其他未列出的设计条件自定。 四、主要设计内容 1、选择承台材料 2、确定单桩承载力特征值 3、桩的平面布置 4、确定承台底面尺寸 5、确定承台高度 6、承台底板配筋 7、绘制承台施工图 五、具体要求： 计算书要求采用A4纸机打，正文采用宋体小四，数字和字母采用times new Roman字体，公式用公式编辑器编写，条理清楚，主要计

4、算步骤、计算公式、计算简图等。 六、参考文献： 1建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011） 2建筑桩基技术规范（JGJ94-2008） 3基础工程(第三版)，华南理工大学等主编，中国建筑工业出版社 4、混凝土结构设计规范（GB 50010-2010） 5国家标准图集11G101-3，12G901-3 七、分组情况： 计 算 书 1、设计资料 1.1 上部结构资料 上部结构传至某边柱柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载（荷载效应由永久荷载起控制作用）及室内外高差如下： （1） 弯矩Mk取200kN?m （2）轴力Fk取3000kN （3）剪力Vk取100kN （4）室内外高差h取0.3m

5、 1.2 地质资料 建筑场地平整，地下水位位于地表以下50m处，不考虑地下水对钢筋混凝土基础的腐蚀性。自上而下（从室外地面算起）的土层依次如下： 号土层，杂填土，厚度0.5m，重度?1?18kN/m 号土层，粉土，厚度4m，重度?2?18.5kN/m，压缩模量为15Mpa 号土层，黏性土，厚度5m，重度?2?19kN/m，压缩模量为16Mpa 号土层，粉砂，重度?2?19.5kN/m，压缩模量为17Mpa 2、选择桩型、桩端持力层、承台埋深 2.1选择桩型 选择预制方桩基础 2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深 依据土的分布，号土层是黏性土，厚度为5m，而号土层是粉砂土，所以选择号土层为持力层

6、。桩端全断面进入持力层1.5m，工程桩入土深度为h?0.5?4?5?1.5?11m 由于第层厚0.5m，地下水位为离地表50m，不考虑地下水对承台的影响，所以选择承台底进入第层土1.5m，即承台埋深为2m，桩基的有效桩长即为11-2=9m。 桩截面尺寸选用：预制桩桩边长取400,400mm400mm，桩长为一节12m（不包括桩尖长度在内）。桩基及其土层分布示意如图1 3333 图1 3、确定单桩承载力特征值 根据地基基础规范经验公式 Ra?qpaAp?up?qsiali 式中qsia桩侧阻力特征值为 qsik 2 式中qpa桩端阻力特征值为 qpk2 对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主

7、的杂填土不计算，其桩端阻力标准值qpk，桩侧阻力标准值qsik根据地基各土层物理、力学指标，按建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）查表得极限桩侧、桩端阻力标准值（表1）。 Ra?qpaAp?up?qsiali ?901?0.42?4?0.4?(33?4?27?5?25?1.5) ?631.36kN 4、确定桩数和承台材料、底面尺寸、高度 4.1 确定承台材料 承台混凝土强度等级取C25，配置HRB400级钢筋 4.2 确定桩数 最大轴力组合的荷载：F?3000kN，M?200kN?m，V?100kN 初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取1.11.2， 取1.1的

8、系数，即： n? F3000?1.1?1.1?5.23（根）取6根 Ra631.36 4.3 确定承台底面尺寸 桩距Sa?4bP4?0.4?1.6m （0.4?1.6）?4m 承台长边：a?2? （0.4?0.8）?2.4m 承台短边：b?2? 承台净面积：Ac?4.0?2.4-6?0.42?8.64m2 4.4 确定承台高度 承台埋深为2m，暂取承台高度h为1.3m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取 70mm，则承台有效高度为：h0?1.3-0.07?1.23m?1230mm 承台尺寸图见图2 图2 5、计算桩顶荷载和承台承载力验算 5.1 计算桩顶荷载 采用长期效应组合的荷载标准值进行桩

9、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。 取承台及其上土的平均重度?18kN/m3 桩顶平均竖向力： Qk?Fk?Gk3000?18?4.0?2.4?(2?3/2)?600.80kN?Ra?631.36kN n6 (Mk?Vkh)xmax(200?200?1.3)?1.6 ?600.80?22?xi4?1.6 672.68kN?1.2Ra?744.38kN 528.92kN?0kmaxQkmin?Qk?600.80?71.88? 单桩水平力： 故符合要求 V1k?Vk/n?100/6?16.7kN?RHa?53kN 故符合要求 相应于作用的基本组合时

10、作用于柱底的荷载设计值为： F?1.35Fk?4050kN M?1.35Mk?270kN?m V?1.35Vk?135kN 扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值： N?F4050?675kN n6 (M?Vh)xmax(270?135?1.3)?1.6?742.5?742.5?69.6122x4?1.6?imaxNmin?N? ?794.11kN 654.89kN 5.2 桩基础沉降量验算 基底处压力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，所以可以采用单向压分层总和法计算最终沉降量。 （1）地基的分层：将桩端以下下土层进行分层，每层厚度取1m，分层

11、示意图如图3 图3 （2）地基自重应力及其附加应力计算： 竖向荷载标准值F?3000kN 考虑扩散作用时基础柱底平面处的基底附加压力 Fk?Gk?cA 32323000?19?(2?2?9?tan)?(3.6?2?9?tan)?(2?9)44 ? 3232(2?2?9?tan)?(3.6?2?9?tan)44 ?18?0.5?18.5?4?19?5?19.5?1.5 ?118.48kPap0k?pk?c? 自重应力及其附加应力： 在z=0时： ?c?ihi?18?0.5?18.5?4?19?5?19.5?1.5?207.25kPa ?0,查建筑地基基础设计规范GB205007-2011表K.0

12、.1-1， ?0.25，?z?4?p0?4?0.25?118.48?118.48kPa l?1.7,z 在z=1时： ?c?ihi?207.25?19.5?1?226.75kPa ?0.42,查建筑地基基础设计规范GB205007-2011表K.0.1-1， ?0.243，?z?4?p0?4?0.243?118.48?115.16kPa ?1.7,z 在z=2时： ?c?ihi?207.25?19.5?2?246.25kPa ?0.83,查建筑地基基础设计规范GB205007-2011表K.0.1-1， ?0.215，?z?4?p0?4?0.215?118.48?101.89kPa ?1.7,

13、z 由此类推，将所有的?c，?z表示在图 5.2.1上，将计算资料整理与表2上 （3）确定地基压缩层深度：按?z?0.2?c确定深度下限： 5m深处0.2?c?0.2?294.75?58.95kPa，?z?52.13?58.95kPa可以 则地基压缩层深度为z=5m （4）沉降量计算 Es? 15?16?17 ?16mPa，查建筑桩基技术规范2094-2008表5.5.11， 3 ?p?1.3?1.3?0.915?1.119 s?p? j?1i?1m nj ?j,i?hj,i Esj,i ?1.119?(0.0061?0.0059?0.0052 符合要求 ?0.0043?0.0034?0.00

14、27)?0.0309m?31mm?120mm 5.3 承台受冲切承载力验算 y 柱边冲切： 冲切力 Fl?F?Ni?4050?0?4050kN 受冲切承载力截面高度影响系数?hp计算 ?hp?1? 1?0.9 2000?800 ?(1300?800)?0.958 冲垮比?与系数?的计算 ?a0x0x? h?1.15 .23 ?0.935（介于0.251之间） 01y0 ?0x?0.840.84?0.74 ?0x?0.20.935?0.2 a0y h0?0.35?0.285（介于0.251之间） 1.23?0y? ?0y?0.840.84?1.732 ?0y?0.20.285?0.2 2?0x(

15、bc?a0y)?0y(hc?a0x)?hpfth0 ?2?0.74?(0.500?0.350)?1.732?(0.500?1.15)?0.958?1270?1.23 ?10435kN?Fl?4050kN 符合要求 角柱向上冲切： c1?c2?0.6m，a1x?a0x，?1x?0x，a1x?a0x，?1y?0y。 ?1x?0.560.56?0.493 ?1x?0.20.935?0.2 ?1y?0.560.56?1.155 ?1y?0.20.285?0.2 a1y 2)?1y(c1?a1x)?hpfth02?1x(c2? 0.351.15)?1.155?(0.6?)?0.958?1270?1.23

16、 22 ?2603kN?Nmax?839.53kN?0.493?(0.6? 符合要求 5.4 承台受剪切承载力计算 受剪切承载力截面高度影响系数?hs计算 ?hs?(8008004)?()?0.898 h01230 对-斜截面 ?y?0y?0.285（介于0.253之间） 剪切系数 ?1.751.75?1.362 ?1.00.285?1.0 ?hs?ftb0h0?0.898?1.362?1270?4.0?1.23 ?7642kN?3N?3?742.5?2227.5kN 符合要求 对-斜截面 ?x?0x?0.935（介于0.253之间） 剪切系数 ?1.751.75?0.904 ?1.00.935?1.0 ?hs?ftb0h0?0.898?0.904?1270?2.4?1.23 ?3043kN?2Nmax?2?839.53?1679.06kN 符合要求 从以上计算可见，该承台高度首先取决于-斜截面的受剪切承载力其次取决于沿柱边的受冲切承载力。 5.5 承台受弯承载力计算