沉管灌注桩桩基础工程课程设计

1、基础工程课程设计桩基础设计一:设计资料1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为五层,物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水位深为2.5m。桩基安全等级为2级,已知上部结构由柱子传来的荷载:相应于荷载效应组合时作用于柱底荷载为:F K=6500kN,长边方向M yk=100kNm、H k=300kN;柱的截面尺寸为:400400mm;2、根据地质资料,以粉质粘土为桩尖持力层,沉管灌注桩桩径为500mm;附:1:土层主要物理力学指标;附表一:土层名称厚度m 含水量%天然重度satKN/m3孔隙比e液性指数I L直剪试验(快剪压缩模量E sMPa承载力标准值fk(kPa内摩擦角

2、粘聚力C(kPa1-1粘土 2.528180.80.62222 5.01-2粘土 3.13219.50.80.62222 4.02粘土 5.340190.950.851615 3.03粉质粘土4.130200.750.1020409.04粉质粘土103518.810.90.801821 3.0三:桩基础设计(一:必要资料准备岩土工程勘察报告:见上页附表(二:外部荷载及桩型确定1、选择持力层:10.915.0m,粉质粘土为桩端持力层,桩端进入第三层粉质粘土2.1m,取承台埋深2.0米。2、桩型确定:1、桩为沉管灌注桩;2、构造尺寸:桩长L=11.0m,桩径d=500mm3、桩身:混凝土强度C30

3、、cf=15MPa 、mf=16.5MPa416yf=300MPa(三:单桩承载力确定1、单桩竖向承载力的确定:根据地基基础规范公式计算:1、桩端承载力计算:粉质粘土,3L I=0.10,入土深度为13.0m,4284pakPaq=2、桩侧土摩擦力:粘土层1:0.6LI =,4052sakPaq=取47kPa粘土层2:20.85L I=,22840sa kPa q 取35kPa 粉质粘土层1:30.1L I=,36372sa kPa q=取68kPa桩周长: 3.140.5 1.57d m =桩截面积:22/40.196p A d m=242840.5/40.5(47 3.635 5.368

4、2.1839.7 1.57497.51620.8uk pipsia paQ pk sk kPaQ Q qq lA =+=+=+=+=单桩承载力标准值:查表 1.75s p =1620.8926.21.75pkukaspkN QQ R=+=2、桩数和桩的布置:1、桩数和桩距65001.1 1.17.7926.2k a F n R =取n=9根桩距:(3.54 3.540.5 1.752S d m =取 1.8S m=2、桩的布置和承台尺寸及柱排列如下图:承台长、宽:2(1.80.5 4.6a b =+=,承台高h=1.5m,桩顶深入承台80mm,保护层100mm,有效高度0 1.50.1 1.4

5、1400h m mm =(四:单桩受力验算:1、单桩所受平均竖向力:320/G kN m=650020 4.6 4.62816.3926.29k k K a F G Q kPa R kPa n +=03、单桩水平承载力计算:30033.39k i H kN n H =,6500722.29i kN F =33.311722.221.612H F =即i F 与i H 合力与i F 的夹角小于5单桩水平承载力满足要求,不需要进一步的验算。相应于荷载效应基本组合时作用于柱底的荷载设计值:1.35 1.35650087751.35 1.351001351.35 1.35300405k k k F F

6、 kN M M kN H H kN=扣除承台和其上填土自重后的单桩顶竖向力设计值:87759759F N kN n = =max max 22min(135405 1.5 1.89756 1.8iM Hh x N N x +=(五、承台设计:承台选用C25混凝土,tf=1.27MPa1、承台冲切验算:1、柱边冲切:冲切力:6500 1.359757800Li F kNN F=受冲切承载力截面高度影响系数hp的计算:(10.9115008000.9422000800hp =冲跨比与系数的计算:(000000 1.350.96 1.01.401.350.960.21.40x xy ya h a h

7、 =0000.840.840.720.20.960.2yxx=+(00000220.720.4 1.3520.9421270 1.48441.47800c y c x x y hp t l kN kN f b a h a h F +=+=满足要求2、角桩向上冲切:12101010,10.0.75,x x x x y y y y m c ca a a a =1110.560.560.4830.20.960.2yxx =+( (2111011max220.4830.75 1.35220.9421270 1.42305.61043.8y x x y hp t kN kN f c a c a h N+

8、=+=满足要求。2、承台抗剪验算:斜截面受剪承载力可按下面公式计算:00hst V fb h , 1.751.0=+,114408008000.8691400hs h =-截面处承台抗剪验算:边上一排桩净反力最大值max1043.8kN N=,按3根桩进行计算。剪力max 331043.83131.4kNV N =承台抗剪时的截面尺寸近似的定为:0 1.4m h =0001.350.961.40x x a h=1.75 1.750.8931.00.96 1.0=+(0.8960.8931270 4.6 1.46350.1chs tkN V f Vb h=可以-截面处承台抗剪验算:边排桩单桩净反

9、力平均值975N kN =,按4根桩计算。剪切力339752925N kNV=斜截面上受压区混凝土的抗剪强度为:1.75 1.750.8931.00.96 1.0=+(0.8960.8931270 4.6 1.46350.1chstkN V f V b h=可以3、承台弯矩计算及配筋计算:多桩承台的弯矩可在X ,Y 两个方向分别按单向受弯计算:1.4mh=(3975 1.80.24680i i xN y kN mM=620468010123810.914003000.9Xsymm M A f h=选配26252490.92612763smm A =,沿平行于y 轴方向布置(391043.8 1

10、.80.25010.2i i yN x kN mM=6204001013254.60.914003000.9ysymm M A fh=选配10222025+2490.920380.11013619smm A =+=,沿平行于x 轴方向布置(六:群桩承载力验算:1、根据实体基础法进行验算:1、实体基础底面尺寸计算:桩所穿过的土层的摩擦角:121=(9m ,220=(1m 取121 5.2544=,tan 0.919=边桩外围之间的尺寸为:22.33.3m实体基础底面宽:2.32100.0919 4.14m+=实体基础底面长:3.32100.0919 5.14m +=2、桩尖土承载力设计值:1实体

11、基础埋深范围内的土的平均重度(地下水位下取有效重度(318.8218.910919.610110.612m kN+=2实体基础底面粉质粘土修正后的承载力特征值为:根据书上表2-5取0.3b=,1.6d=(3120.52200.30.9 4.143 1.610120.5407.3bdmaakb kPaff=+=+=3取320GkNm =,310mkNm =, 基础自重为:基 础 工 程 课 程 设 计 G = 4.14 5.14 ( 2 20 + 10 10 = 2979kN 4实体基础底面压力计算： 1 当仅有轴力作用时： p a = F + G 3200 + 2979 = = 290.4kP

12、a A 4.14 5.14 f a = 407.3kPa 2 考虑轴力和弯矩时计算： P max = F + G M 3200 + 2979 400 + 50 1.5 + = + 6 A W 4.14 5.14 4.14 5.14 a = 424.3kPa 1.2 f = 1.2 407.3 = 488.8kPa 由以上验算，单桩及整体承载力满足要求。 （七） 、桩的强度验算 桩的截面尺寸为 300 300mm ，桩长为 10.0m ，配筋为 416 ，为通长配筋， 钢筋保护层厚度选 40mm 。 因桩的长度不大，桩吊运及吊立时的吊点位置宜采用同一位置，如下图所示，控制 弯矩为吊立时的情况： 2 = 2.0 = 0.25 ， 8.0 取动力系数为 2.0m ，则 M max = 2 ql 2 1 1 2 = 0.32 24 82 (1 0.252 1.5 = 22.