桩基础课程设计计算书

1、基础工程课程设计任务书题目名称桩基础设计课程名称基础工程学生姓名学 号系、专 业指导教师2012年4月30日基础工程课程设计任务书年级专业题目名称课程名称基础工程学生姓名桩基础课程设计课程编号设计时间设计地点一、课程设计（论文）目的地基基础设计的目的是根据上部结构的使用功能和结构形式在确定的场地条件下选择适宜 的地基基础方案并确定其技术细节，使设计的地基基础在预定的使用期限内和规定的使用条件下 能够安全正常地工作，在此基础上满足降低造价和保护环境的要求。基础工程是土木工程专业的学科基础课，在土木工程学科的知识体系中占据了重要地位。课程设 计对理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用，也是同学们

2、由理论学习通往工程实践的一座 桥梁。因此，通过本次课程设计，同学们可以更好地理解和巩固学习到的各种理论和方法，有意 识地培养自己的工程意识和解决实际工程问题的能力。二、已知技术参数和条件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,底层柱网平面布置及柱底 荷载如图2所示。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，建筑物平面位置如图 1所示图1建筑物平面位置示意图（4）柱网平面布置及柱底荷载示意图（如图 2所示）三、任务和要求（一）设计任务：1、选择

3、桩型、桩端持力层、层台埋深；2、确定单桩承载力标准值；3、确定桩数、桩位布置，拟定承台底面尺寸；4、确定复合基桩竖向承载力设计值；5、桩顶作用验算、桩基沉降验算和桩身结构设计计算；6、承台设计；7、绘制桩基施工图（桩的平面布置图、承台配筋图、预制钢筋混凝土静压桩截面配筋图）。（二）设计要求1、完成计算书1份，课程设计计算说明书要求和撰写规范严格按照“淮阴工学院课程设计 （论文）管理办法”执行；手绘或CA侬图一张。2、独立完成，不得抄袭他人设计成果。3、课题选题要求：分为三大组，每一大组均按学号顺序选择柱号（共 46个柱，每人1个柱号），第一大组的桩边长取为300mm 第二大组的桩边长取为 35

4、0mm第三大组的桩边长取为 400mmX8一层)«层91 s § s M) m5 ,:*NDisl§七 yfe wq法 W2)XWQ3超M.S二，«HaSTMI4目一18 3)-±lsl 营)X-二忘4w*.0is-llkfe S-.S.S 一孝i.N412m¥USE 二EMzfe S.4.S 3七 fhl±g= -(皇)(支丫S5 035fefes£3自喧三电 36K.金cs(售W21一£七叱PZK?* TSs最£ £-5上上61 -M«一 <i)7m二=te9 E

5、2W5ZIL36 -雪e37 匕sa 巴£:>MA uxn g. Jn匕皂£ J mtw fulsiGgS3-i(±g室名|>IS34ES 享3总，c 2 区冬)sr0018口 S420-90lsJ。WOJNW 匕S 堇6Ms ，甘sm 邑 42 E vwarq £ 4t2l9UT2 6 s§84家.二号一 r.wEn6MH8号)gu_7 2雪.mtl u£)一|«二77m£l一 s5i-JW2-J 二s837-s*££i4 亚一OOE ±6.-3 i-H-B*E二姜二 一

6、d 二邕偏5 SSJis. 二百基础工程课程设计指导书题目名称桩基础设计课程名称基础工程学生姓名学 号系、专 业指导教师内容提要本设计是某教学实验楼第。5 A号桩的设计，不考虑地震影响。桩承台尺寸为2300m由2300m由1000mm桩采用静压预制桩，桩长 22米，分两段，每段长11米。本设计的内容涉及到桩承台承载力的计算、桩顶作用验算、桩基础沉降验算、桩身结构设计计算、承台设计以及预制桩的施工图的绘制等。这些内容都是对我们土力学桩基础设计和钢筋混凝土设计的复习和巩固，使我们对CAD等绘图软件的运用更加熟练， 锻炼了我们独立思考和自主创新的能力。本设计为我们以后从事桩基础的施工和设计奠定了基础

7、。关键字：承台静压预制桩承载力沉降1 . 设计资料 11.1 上部结构资料 11.2 建筑物场地资料 12 . 选择桩型、桩端持力层、承台埋深 22.1 选择桩型 22.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深 23 .确定单桩极限承载力标准值 33.1 确定单桩极限承载力标准值 34 .确定桩数和承台底面尺寸 44.1 一A柱的桩和承台的确定 45 .确定复合基桩竖向承载力设计值 55.1 无桩承台承载力计算（一A承台） 66 .桩顶作用验算 76.1 五桩承台验算（一A承台） 77 .桩基础沉降验算 87.1 A 柱沉降验算 88 .桩身结构设计计算 108.1 桩身结构设计计算 109 .承台设

8、计 119.1 五桩承台设计（A柱） 1110.参考文献 141 .设计资料1.1 上部结构资料某教学实验楼，上部结构为七层框架，具框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式， 混凝土强度等级为C3Q底层层高3.4m (局部10m内有10 t桥式吊车)，其余层高 3.3m,底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。1.2 建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物场地位于非地震区， 不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表 2.1米，根 据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基的土层分布 情况及各土层物理、力学指标见 表1.1。表1.1地基各土层物理、力学指标土层编号土

9、层名称层底埋深(m)层厚(M天然重度(kN/m)含水量(为孔隙比液限(为塑限(%内聚力内摩擦角压缩模量(MPa)地基承载力(kPa)1杂填土1.51.515.52灰褐色粉质粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥质粘土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.2100黄褐色粉4土夹粉质27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.0148粘土5灰-绿色粉质粘土>27.118.925.30.7232.518.833.024.78.21982 . 选择桩型、桩端持力层、承台埋

10、深2.1 选择桩型因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。因转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，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时， 当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第层是灰褐色粉质粘土，第层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第层是黄褐色粉土夹粉质粘土，所以第层是较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（ >2d） ，工程桩入土深度为h。故： h 1.5 8.3 12

11、 1 22.8m由于第层厚1.5m,地下水位为离地表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层土0.6m,即承台埋深为 2.1m,桩基得有效桩长即为22.8-2.1=20.7m 。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层<10时，桩边长取300400，故取350mm x 350mm由施工设备要求，桩分为两节，上段长 11m下段长11m （不包括桩尖长度 在内），实际桩长比有效桩长长1.3m,这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要 嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意如图 2.2.1 。图2.1 土层分布示意3,确定单桩极限承载力标准值3.1确定单桩极限承

12、载力标准值本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算:QukQskQpk uqsiJqpkAp式中qsik -桩侧第层土的极限侧阻力标准值如无当地经验值时可按建筑桩基技术规范JGJ 94-94中表5.2.8-1 （桩的极限侧阻力标准值）取值。q pk -一极限端阻力标准值如无当地经验值时可按表建筑桩基技术规范JGJ 94-94中表GE5.2.8-2 （桩的极限端阻力标准值）取值对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土不计算其桩侧阻力qsik 。根据表1.1地基各土层物理、力学指标，按建筑桩基技术规范JGJ 94-9

13、4查表得极限桩侧、桩端阻力标准值 （表2.1 ）。表2.1极限桩侧、桩端阻力标准值层序液限指数经验参数法Ilqsk (kPa)qpk (kPa)粉质粘土0.86742.552淤泥的粉质粘土0.60856.912粉质粘土0.80038.8001391.428按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值:QukQskQpk U qsikliqpkAp10.35 2 1391.428=4 0.35 42.552 (8.3 0.6) 56.912 12 38.8= 1469.152 170.450= 1639.602 kN估算的单桩竖向承载力设计值（s p 1.65）Qsk Qpk1639.602s

14、 p 1.65所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用993.698kN ,初步确定R 993.698kN桩数。4.确定桩数和承台底面尺寸柱底荷载设计值如下:最大轴力组合：最大轴力4043kN,弯矩 104 kN? mi剪力56kN最大弯矩组合： 轴力3963 kN ,最大弯矩203 kN?mi剪力81kN最大轴力标准值：3110 kN4.1(5)-A柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：F=4043 kN , M= 104kN?m Q=56 kN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 ,现在取1.1的系数，即：F4043n - 1.11.1 4.

15、47 根R993.698取n = 5根，桩距Sa 3d = 1.05m ,桩位平面布置如 图4.1 ,承台底面尺寸为2.3mX2.3m图4.1五桩桩基础5.确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩，并n>3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面 不会与土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。地基规范采用等代实体法，桩基 规范采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算复合基桩的竖向承载力设计 值5.1 五桩承台承载力计算(一A承台)承台净面积：Ac 2.32 4 0.352 4.8m2。承台底地基

16、土极限阻力标准值：qck 2fk 2 110 220KPaQckqckAc220 4.85211.2kNQsku qsiJ1469.15豕NQpk Apqp170.450kN分项系数：s p 1.65, c 1.70因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下:SAe. 2.3 2.3-a 0.886 0.8862.6dnb5 0.35Bc 迫 l 20.7群桩效应系数查表得:0.1110.8,1.64承台底土阻力群桩效应系数：c C&:&AcAc承台外区净面积：A： 2.32 (2.3 0.35)21.4875m2承台内区净面积:aCAc A 4.8 1.4875

17、3.3125 吊查表 c 0.11, e 0.63i a1cAce Ae3.3125 八1.4875c- 0.11 0.63 0.271Ac4.84.8那么，A复合桩基竖向承载力设计值 R:QskssQpk p p2 S' 曾 1.64170.450 V / 211.20.271 1.651.70915.40kN桩顶作用验算6.1五桩承台验算(一A承台)(1)荷载取A柱的Nmax组合：F= 4043kN ,M= 104kN?m Q=56 kN承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数0=1.0.由于柱处于轴线，它是建筑物的边柱，所以室内填土比室外

18、高，设为0.3m,即室内高至承台底2.4m,所以承台的平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=2.25m作用在承台底形心处的竖向力有 F,G,但是G的分项系数取为1.2.F G 4043 2.32 2.25 20 1.2 4043285.66 4328.66kN作用在承台底形心处的弯矩:M 10456 1 160kN - m桩顶受力计算如下:N maxM y max(y2)4328.66160 0.82915.732kN4 0.82N minM y max(y2)4328.66160 0.8815.732kN4 0.824328.66 865.732kN0N max915.732kN1.2R 1

19、.2 915.401098.48kN0Nmin 00N865.732kN R 915.40kN满足要求(2)荷载取 M max组合：F=3936kN , M= 203kN m, Q=81 kNF G 3963 2.32 2.25 20 1.2 3963 285.66 4248.66kNM 203 81 1 284kN?m桩顶受力计算如下：N maxM y max(y；)4248.66 284 0.84 0.82849.732 88.75 938.48kNN minM y max(y2)4248.66284 0.8oNmaxoNmin24 0.82849.732 88.75 760.982kN4

20、248.66 849.732kN938.482 kN 1.2R 1.2 915.40 1098.48kNoN849.732kN R 915.40kN 满足要求7.桩基础沉降验算由于桩基础的桩中心距采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。小于6d,所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。7.1 15-A柱沉降验算竖向荷载标准值F 3110kN基底处压力p基底自重压力3110 2.3 2.3 2.25 202.3 2.3637.902kPa15.5 1.5 17.3 0.62.12.133.63kPa基底处的附加应力 P0Pd 637.902 33.63 604.272kPa桩端平面下的土

21、的自重应力c和附加应力z ( z 4 P0)计算如下:ih 15.5 1.5 17.3 0.6(17.310) 7.7 (16.2 10) 12 (18.3 10) 10.25, z 4 Po4 0.25 604.272 604.272kPa=172.54 kPalb /zb 0, .在z 2m时：ihi172.54 2 (18.3 10)189.14kPa% 1,2zb 42.31.74,0.10152,4 Po 4 0.10152 604.272 245.38kPa .在z 4.3m时.在lbih 172.54"zb 8.62.3z 5.7m 时ih 208.231 2z 11.

22、4I, b 2.34.33.74,(5.7(18.3 10) 208.23kPa0.0305, z4.3) (18.910)4.96,0.01818,p04 0.0305 604.272 73.721kPa220.69kPa4 p0 4 0.01818 604.272 43.94kPa将以上计算资料整理于 表7.1表7.1 c, z的计算结果（5-A柱）Z(m)c(kPa)%z(kPa)0172.54100.25604.2722189.1411.740.10152208.234.3208.2313.740.030573.7215.7220. 6914.960.0181843.94在z=5.7m

23、处， /43.9%2069 0.199 0.2,所以本基础取Zn 5.7m计算沉220.69降量计算如表7.2表7.2计算沉降量（。5 -A柱）Z(mm)%平均附 加应力 系iizi (mm)izii iZz iEsi(kPa)e. / PoSi 4一 Ei(iZii iZ| i)0100.250200011.740.18675373.5373.51100082.07430013.740.11787506.86133.361100029.79570014.960.09941536.6529.7982006.545故：S' =82.07+29.79+6.545=117.915mm桩基础持

24、力层性能良好，去沉降经验系数1.0短边方 向桩数 叫或2.236, 等效距径 比SaAe一 0.886 d, nb0.886?3 23 2.6,长径比，承台的1/ 20.%其5 0.35d 0.3559.14 长宽比LcBc 1.0，查表得：C00.031,C1 1.9,C2 17.59C0nbC1(nb 1) C20.0312.236 11.9(2.236 1) 17.590.062所以，五桩桩基础最终沉降量S'eS =1.0 0.062 117.915 7.31mm满足要求8.桩身结构设计计算8.1 桩身结构设计计算两端桩长各11m,采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距

25、桩顶、桩端平面0.293L(L=11m)处，起吊时桩身最大正负弯矩 M max 0.0429KqL2 ,其中K=1.3;q 0.352 25 1.2 3.675kN/m.。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C30,一级钢筋，所以：M max 0.0429KqL20.0429 1.3 3.675 11224.8kN.M桩身截面有效高度h。0.35 0.04 0.31m1 1s -(1.1 2 s) -(1.1 2 0.05156)0.97352 2口七一工、/M24 8 1062桩身受拉王前 As274mmsfyh00.9735 300 310选用2_14(As 3

26、08mm2 274mm2),因此整个截面的主筋用4_14,人 615mm2, 615配筋率为 0.566 % > min 0.4%。其他构造要求配筋见施工图。350 310桩 身强度 (cfcA fyAs) 1.0 (1.0 14.3 350 310 300 615) 1736.05kN R=915.40 kN故满足要求9. 承台设计承台混凝土强度等级采用C20,承台是正方形，双向配筋相同9.1 五桩承台设计（5-A柱）由于桩的受力可知，桩顶最大反力Nmax 938.482kN ,平均反力N 865.732kN ,桩顶净反力： G285066Nimax Nmax G 938.482881

27、.35kNj max max n5GF4043Nj N808.6kNnn 59.11 柱对承台的冲切由图9.1 , aox aoy 325mm ,承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度h0 1000 80920mm,承台底保护层厚度取 80mm.冲垮比:aox 325ox oy3x0.3533h0920当 a。0.20h。时，取 a。 0.20h。；当a。h0时，取 a。h0 , 满足 0.21.0V %x=325mm>0.20 h0 = 0.20920 184mm且 0)x=325mm: 920mm故取 出x =325mm即：冲垮比oxaox0y1h03259200.3533冲切系

28、数0.720.72oxoy ox 0.20.3533 0.21.3A柱截面取600 600mm2 ,混凝土的抗拉强度设计值 ft 1100kPa冲切力设计值 Fl F Q 4043 808.6 3234.4kNum 4 (600 325) 3700mm 3.7mftumh0 1.3 1100 3.7 0.92 4867.72kN0Fl 3234.4kN(满足要求)9.12 角桩对承台的冲切由图 9.1 , a1x a1y 325mme c2525mm角桩冲垮比1x 1y 玉 325 0.3533, 满足0.21.0,故取 =0.3533 h0920角桩的冲切系数1x0.480.481 y1x0.20.35330.8675 0.2a1 ya _1x(C2 寸)1y(C1寸)fth00.3252 0.8675 (0.525 ) 1100 0.921207.16kN0Njmax 881.35kN满足要求9.13 斜截面抗剪验算计算截面为I-I,截面有效高度h°0.92m,截面的计算宽度b0 2.3m,混凝土的抗压强度fc 9.6MPa 9600kPa,该计算截面的最大剪力设计化V 2Njmax 2 881.35 1762.7kNax av 325mm x y（介于0.31.