桩基础课程设计

1、课程设计论文题 目 名 称 桩基础设计 课 程 名 称 土力学与基础工程 学 生 姓 名 学 号 09404130140 系 、专 业 工程管理专业 指 导 教 师 施小春 2012年12月12日1.设计资料2上部结构资料2建筑物场地资料22.选择桩型、桩端持力层、承台埋深4选择桩的几何尺寸及桩端持力层4选择承台埋深43.确定单桩承载力特征值54.确定桩数、桩位布置，拟定承台底面尺寸55.确定复合基桩竖向承载力设计值56.桩顶作用验算57.桩基沉降验算68.桩身结构设计计算89.承台设计910.桩基施工图的绘制（桩平面布置图、承台配筋图、桩截面配筋图）1211.参考资料和现有基础条件（包括实验

2、室、主要仪器设备等）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，底层柱网平面布置如图所示，12号柱底荷载如下表所示：（柱边长为500mm）柱号轴力(kn)弯矩(knm)剪力(kn)124043104561.2建筑物场地资料(1) 拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置如下图所示(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

3、分布情况及各土层物理、力学指标见下表所示: 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杂填土1.51.515.52灰褐色粉质粘土9.88.317.313125.41103灰褐色淤泥质粘土21.812.016.2873.2504黄褐色粉土夹粉质粘土27.15.318.33011002460011.01485灰-绿色粉质粘土>27.118.93525003220008.21982选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1选择桩型因

4、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。因钻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，减少对周围环境的噪音影响，并在较短的施工工期完成沉桩任务。由于地基中存在深厚的软土，不宜采用挤土桩，,故选用桩端开口的预应力混凝土管桩以减轻挤土效应。2.2选择桩的几何尺寸及桩端持力层按建筑桩基技术规范附录b选取预应力混凝土管桩（phc500）,外径为500mm,壁厚125mm,混凝土强度为c80,单节桩长小于或等于15m。依据地基土的分布，第4层是黄褐色粉土夹粉质粘土，可以作为桩端持力层，但厚

5、度较小，考虑到持力层厚度可能不满足要求，从而选择第5层灰绿色粉质粘土作为桩端持力层，桩端全断面进入持力层1.8m（>2d）。2.3选择承台埋深由于地基土第1层厚1.5m，地下水位离地表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2.0m，桩顶嵌入承台0.1m(>50mm), 工程桩入土深度为h，h=9.8-2+0.1+12+5.3+1.8=27m.3确定单桩承载力特征值初步设计时，单桩承载力特征值按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系估算： 作施工图设计时，根据单桩竖向静载荷试验，得到单桩竖向承力特征值=1200（kn）4确定桩数、桩位布

6、置，拟定承台底面尺寸 14号柱桩数和承台的确定。先不计承台及承台上覆土重及偏心荷载估算桩的数量：取桩数n=4为进一步减轻挤土效应，软土中桩距取4倍桩径，即2.0m，根据规范，承台每边由桩外围外伸不小于d/2，即250mm，所以桩外伸取250mm，桩的布置如图所示，承台尺寸为，满足构造要求。承台及上覆土重度取20kn/，则作用在承台底形心处的弯矩为：现在按偏心受荷，根据公式验算桩数为：取n=4是合理的。本工程中由于地基中存在较厚的软土层，因此不考虑地基对承台的承载力。5确定复合基桩竖向承载力设计值本工程没有给出各层地基土的状态，所以复合基桩竖向承载力设计值按经验估算为：（kn)6桩顶作用验算、桩

7、基沉降验算、桩身结构设计计算6.1桩顶作用验算桩顶作用效应分为荷载效应和地震效应，本工程中不考虑地震的影响，所以只要求验算荷载效应即可。由公式得桩轴心受压时，桩身混凝土强度为：单桩竖向力最大设计值为： 满足要求。 6.2桩基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。竖向荷载标准值基底处压力基底自重压力基底处的附加应力桩端平面下的土的自重应力和附加应力计算（），取地下水的重度为，根据经验知，土的计算分层，取1.2m，则计算如下：在z=0时： 在z=1.2m时： 在z=2.4m时：241.77 在z=3.6m时：在

8、z=4.8m时： .在z=6.0m时： 将以上计算资料整理后如下表所示：的计算z(m)0224.25100.25479.11.2233.0110.80.1999383.092.4241.7711.60.1123215.213.6250.5312.40.0642123.034.6259.2913.20.040176.856.0268.0514.00.027051.74在z=6.0m处，满足，所以本基础取计算沉降量。计算如下表所示：沉降量的计算z(mm)0100.2500120010.80.2346281.52281.52820065.88240011.60.1939465.36183.84820

9、043.02360012.40.1578568.08102.72820024.04480013.20.1310628.8060.72820014.21600014.00.1114668.4039.6082009.27=65.88+43.02+24.04+14.21+9.27=156.42mm桩基础持力层性能良好，=8.2mpa10,故沉降经验系数按经验取1.2。短边方向桩数，等效距径比: 长径比: 承台的长宽比: 查桩基等效沉降系数表，并按线性内插得,则：所以，四桩桩基础最终沉降量 满足要求。6.3桩身结构设计计算由桩的最长长度要求，桩分为两节，上段桩长14m，下段桩长14m，实际桩长比有效桩

10、长长1m，这是考虑持力层可能有一定的起伏。桩身在6d以下者，起吊时一般采用2个吊点，所以本工程采用双点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.207l(l=14m)=2.9m,，其中动力系数k取1.5,，即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采用混凝土强度c80, 级钢筋,混凝土保护层厚度应不小于25mm，取30mm，所以： 管桩的钢筋配置按建筑桩基技术规范配置。预应力钢筋配置为，螺旋筋规格为，吊立点左右两边配置箍筋为2900/50+1=59根，总共118根，吊立点中间配置箍筋为8200/100+1=83根。配筋图如图所示。7承台设计7.1承台抗弯验算本工程中承台

11、抗弯计算截面位于柱边，柱的竖向力设计值计算时应扣除承台及上覆土自重。承台右侧桩的竖向力设计值为：承台左侧桩的竖向力设计值为：柱边计算截面弯矩为：沿x轴方向配筋计算设承台混凝土强度等级为c25，轴心抗压强度设计值，保护层厚度0.1m，钢筋为hrb335，强度设计值，承台有效高度，承台截面宽度b=3m，根据混凝土结构设计规范，有 得到受压区高度x=0.043m钢筋截面积配已能满足要求。沿y轴方向配筋计算,这时截面长度与宽度相等，也为3m，则得到受压区高度x=0.041配已能满足要求。7.2承台抗冲切验算 的圆桩按周长等效为400mm方桩，如图所示（1）柱对承台的冲切验算。按公式验算如下：,取0.5

12、51.12 满足要求（2）角桩对承台的冲切验算。按公式验算如下：,取 满足要求7.3承台抗剪切验算抗剪切验算时，圆柱按周长等效为方柱（同抗冲切验算）。按公式验算如下：满足要求7.4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，所以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，柱混凝土强度c30承台局部受压面积局部受压计算底面积混凝土局部受压时的强度提高系数混凝土局部受压净面积承台混凝土强度等级c25，混凝土强度影响系数，局部抗压承载力为满足要求（2）承台在角柱上局部受压。混凝土局部受压面积局部受压计算底面积混凝土局部受压时的强度提高系数混凝土局部受压净面积承台混凝土强度等级c25，混凝土强度影响系数，局部抗压承载力为满足要求（3）承台在边柱上局部受压。满足要求8桩基施工图的绘制（桩平面布置图、承台配筋图、桩截面配筋图）9参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）【1】 中华人民共和国国家标准. 建筑桩基础技术规范（jgj942008） .北京：中国建筑工业出版社，2002【2】 中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（gb500072002）.北