桩基础课程设计

1、 地基基础课 程 设 计 任 务 书专 业： 水利水电工程 学生姓名： 当代雷锋 学 号： 班 级 ： 13水利1班 指导老师 ： 黄 金 林 华南农业大学水利与土木工程学院 2016年6月目录桩基础课程设计1一设计资料11地形12工程地质条件13岩土设计技术参数14水文地质条件25上部结构资料2二 预制桩基设计2三.单桩承载力计算31单桩竖向极限承载力标准值32桩基竖向承载力特征值及初步确定桩数4四基竖向承载力验算及承台尺寸4五.承台设计61承台内力计算62承台厚度及受冲切承载力验算7六.桩身结构设计9七桩身配筋101.吊桩验算102.桩的主筋计算113桩的箍筋计算11八参考文献12九设计图

2、纸12桩基础课程设计一设计资料1地形拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。2工程地质条件自上而下土层依次如下：号土层：素填土，层厚1.6m，稍湿，松散，承载力特征值。号土层：淤泥质土，层厚3.1m，流塑，承载力特征值。号土层，粉砂，层厚6.3m，稍密，承载力特征值。号土层，粉质黏土，层厚4.5m，湿，可塑，承载力特征值。号土层，强风化砂质泥岩,厚3.0m,承载力特征值；号土层，中风化砂质泥岩, 厚度未揭穿，承载力特征值3岩土设计技术参数地基岩土物理力学参数如表2和表3所示。表2 地基岩土物理力学参数土层编号土的名称孔隙比含水量液性指数压缩模量承载力特征素填土5.0淤泥质土1.0462.41.

3、083.869粉砂0.8127.67.5115粉质黏土0.7931.20.749.2170强风化砂质泥岩20.8380中风化砂质泥岩23.5600表3 桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值 单位：土层编号土的名称侧阻力端阻力土层编号土的名称侧阻力端阻力素填土23粉质黏土61920淤泥质土28强风化砂质泥岩1242650粉砂46中风化砂质泥岩15035004水文地质条件拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性。地下水位深度：位于地表下1.5m。5上部结构资料 上部结构传来荷载，柱底荷载设计值：N=19075 kN，M=1500 kN·m，V=490 kN柱底荷载标准值：N=14130 kN

4、，M=1111 kN·m，V=363 kN注：1、荷载作用于基础顶面，弯矩作用于跨度方向；2、表中给出的是荷载设计值，如需用到荷载标准值，直接把设计值除以1.35即可。二 预制桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩，具体设计方案如下：自然地面标高同室内外地坪标高。该建筑桩基属于丙级建筑桩基，拟采用截面为的混凝土预制方桩，以号土层中风化砂质泥岩为持力层，桩尖伸入持力层2.5m，初步设计承台高2m，承台底面埋置深度为-2.50m，桩顶伸入承台100mm。则设计桩长为0.6+6.3+4.5+3.0+2.5+0.1=17m三.单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-2.4m，桩底标高为-

5、19.4m，桩长为17m。1单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值按下式计算： 式中：单桩竖向极限承载力标准值，KN；单桩总极限侧阻力标准值，KN；单桩总极限端阻力标准值，KN;桩身周长，m；桩侧第i层土的极限侧阻力标准值Kpa；桩周第i层土的厚度，m；桩端面积，；桩端极限端阻力标准值，kpa。由于 Qsk=4×0.40×0.6×28+6.3×46+4.5×61+3.0×124+2.5×150=2125KNQpk=0.4×0.4×3500=560KNQuk=2125+560=2685KN2桩基竖

6、向承载力特征值及初步确定桩数承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应，即取，则有R=Rs=QukK=26852=1342.5KN根据上部荷载初步估计桩数为n=FkRs=141301342.5=10.5则取设计桩数为16根。四基竖向承载力验算及承台尺寸根据建筑桩基技术规范（JGJ942008），当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应的标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。根据桩数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台（见图4.2），取承台边长为5.0m×5.0m，矩形布桩，桩

7、中心距取3.5d，则S=3.5×400=1400mm，取s=1400mm，桩外边缘距承台边缘均为200mm。 承台及其上填土的总重为Gk=5.0×5.0×2.5×20-1×10=1000KN 计算时取荷载的标准组合，则:Nk=Fk+Gkn=14130+100016=945.6KN<R(=1342.5KN)Nkmax=Nk+Mxmaxxi2=945.6+(1111+363×2.0)×2.18×2.12+8×0.72=1044.01KNNkmax<1.2Rs(1661KN)Nkmin=Nk-Mxm

8、axxi2=945.6-1111+363×2.0×2.18×2.12+8×0.72=847.19NNkmin>0因此 满足设计要求，故初步设计是合理的。五.承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为5.0m×5.0m和5.0m×5.0m，预估承台厚2.0m（见图4.3）承台混凝土选用C25，；承台钢筋选用HRB400级钢筋级钢筋，fy=360N/mm2。1承台内力计算承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合设计值，则基桩净反力设计值为:Nminmax=Fn±Myyiy2=1907516±(1500+490&#

9、215;2.0)×（2.1+0.7）8×2.12+8×0.72=1327.3KN1015.0KN承台计算简图2承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生剪切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚2.0m，承台底保护层厚度50mm，则h0=2000-50=1950mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。(1).承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下。对于-截面，取基桩净反力最大值Nmax=1327.3KN进行计算，则Mx=Niyi=4×1327.3×1.1+2.5=19113.12KN.mAs1=Mx0.9fyh0B=1

10、9113.12×1060.9×360×1950×5.0=6050mm2因此，承台长边方向单位长度选用2580 (As1=6136mm2).取2580，实际配筋As1=6136mm2.满足要求。My=Nixi=4×1327.3×1.1+2.5=19113.12KN.mAs2=My0.9fyh0B=19113.12×1060.9×360×1950×5.0=6050mm2因此，选用2580(As2=6136mm2).取2580，实际配筋As2=6136mm2.满足要求。(2).柱对承台冲切承台受压冲切

11、的承载力应满足下式：由于 Fl=F-Ni=19075-0=19075KN ，冲跨比：a0x=1.50m,则ox=a0xh0=1.501.95=0.769a0y=1.50m,则oy=a0yh0=1.501.95=0.769 冲切系数为ox=0.84ox+0.2=0.840.969=0.867;oy=0.84oy+0.2=0.840.969=0.867 2oxbc+aoy+oyhc+aoxhpfth0=20.8670.6+2.2+0.8670.6+2.2×0.9×1270×1.95 =21643KN>Fl(=19075KN) 故厚度为2.0m的承台能够满足柱对承

12、台的冲切要求。(3).角桩冲切验算承台受角桩冲切的承载力应满足下式：由于N'=Nmax=1327.3KN,从角桩内边缘至承台外边缘距离为C1=C2=0.6m;a1x=h0 ; a1y=h0;角桩冲跨比为：1x=1，1y=1,1x=0.561x+0.2=0.561.2=0.47;1y=0.561y+0.2=0.561.2=0.47 则 21xc2+a1y2+1yc1+a1x2hpfth0=20.470.6+2.2+0.470.6+2.2×0.9×1270×1.95 =20861.13KN>Fl(=19075KN) 故厚度为2.0m的承台能够满足角桩对承

13、台的冲切要求(4)承台受剪切承载力计算承台剪切破坏发生在与桩边连线所形成的斜截面处，对于-截面，As=6050mlm2ox=aoxh0=2.21.95=1.13(介于0.25-3之间）剪切系数为 a=1.75ox+1=1.751.13+1=0.82 受剪切承载力高度影响系数计算：由于hs=0.98-截面剪力为 V=2Nmax=2×1327.3=2654.6KN 则 hsaftb0h0=0.98×0.82×1.27×103×2.0×1.95=3980.2KN>V 故满足抗剪切要求六.桩身结构设计预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30

14、,钢筋选用HRB335级。根据建筑桩基技术规范（JGJ942008）第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合下列规定： NmaxcfcApsNmax=F+Gn+Myyiy2 =19075+100016+(1500+490×2.0)×2.18×2.12+8×0.72=1387.5KN计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑屈压影响，故取稳定系数=1；对于预制桩，基桩施工工艺系数c=0.85,C30级混凝土，fc=14.3N/mm2,则：cfcAps=1×0.85×14.3×103×0.42=1945KN>Nmax(=

15、1387.5KN)七桩身配筋1.吊桩验算桩的截面尺寸为400mm×400mm，桩长17米，箍筋为HPB235，fyv=210N/mm2，吊桩时采用二点起吊，起吊位置如图所示。起吊点距桩两端距离为a=0.207l=0.207×17=3.52m2.桩的主筋计算控制弯矩为吊立时的情况，Mmax=0.0214kql2式中：k-桩在吊运过程中可能受到的冲撞和振动影响而采取的动力系数，取1.5；q-桩单位长度的自重设计值，q=1.35A=1.35×24×0.42=5.4KN/m则起吊时桩身最大弯矩为M1=M2=0.0214kql2=0.0214×1.5&#

16、215;5.4×172=50.10KN.m桩身截面有效高度：h0=400-40=360mms=Mfcbh02=50.10×10614.3×400×3602=0.0676=1-1-2s=0.0700<bAs=fcbh0fy=14.3×400×0.0700×360210=686.4mm2选用2 16，因此整个截面的主筋为4 16（As=804mm2）,其配筋率=804400×360=0.56%>min=0.15%，其他构造见施工图。3桩的箍筋计算箍筋采用HPB235钢筋hwb=360400=0.9<4

17、，须满足V0.25cfcbh0V=12q0.586l=23.77KN0.7ftbh0=0.7×1.43×400×360=144.14KN>V故满足要求可按构造配箍筋，具体见施工图。因此，选616的HRB335级钢筋通长配筋；箍筋选用6的HPB235钢筋，间距200mm，距桩顶2m范围内间距50mm，距桩顶2-14.4m范围内间距100mm。采用打入法沉桩，桩顶设置三层650钢筋网，层距50mm，桩尖所有主筋焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm,桩尖所有主筋焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm,桩身主筋混凝土保护层厚30mm。具体可见施工图。