桩基础课程设计计算书及格式_图文

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2011 年5月30 日基础工程课程设计任务书图1建筑物平面位置示意图建筑场地位于非地震区,不考虑地震影响。 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、专业指导教师年月日内容提要本设计是某教学实验楼第5A号桩的设计,不考虑地震影响。桩承台尺寸为2300mm×2300mm×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

2、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。关键字:承台静压预制桩承载力沉降目录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 5A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

3、承载力计算(5A承台 (66 .桩顶作用验算 (76.1 五桩承台验算(5A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,其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式,混凝土强度等级为C30。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

4、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 5号土取最大值35其他取最小值302. 选择桩型、桩端持力层、承台埋深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

5、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:m+=5.1=+22h8.3.8112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 ×350mm,由施工设备要求,桩分为两节,上段长11m,

6、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:uk sk pk sik i pk p Q Q Q u q l q A =+=+式中sikq - 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。pkq

7、 - 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sikq 。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 94-94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 按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值:uk sk pk Q Q Q =+=sik i pk pu q l q A +=428.13910.35 18.3812912.566.03.8(552.4235.042+-=450.17015

8、2.1469+ =1639.602 kN 估算的单桩竖向承载力设计值(65.1=ps kN Q ppks698.99365.1602.1639Q R sk=+=所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值,即采用kN R 698.993=,初步确定桩数。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 m , 剪力56kN 最大弯矩组合: 轴力 3963 kN , 最大弯矩203 kN m , 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=5

9、6 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: (4043n 1.1 1.1 4.47993.698F R =根取n =5根,桩距 1.05m3d =aS ,桩位平面布置如图4.1,承台底面尺寸为2.3m ×2.3m 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

10、。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(5A 承台承台净面积:2222.340.35 4.8c A m =-=。承台底地基土极限阻力标准值: 22110220ck k q f K Pa = 220 4.8211.25ck cck q A Q kN n=1469.152sk sik i Q u q l kN = 170.450pk p p Q A q kN =分项系数: 1.65, 1.70s p c =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:0.8860.886 2.6S a d= 2.30.11120.7B c l =群桩效应系数查表得:

11、 0.8, 1.64s p = 承台底土阻力群桩效应系数: ieie c cc ccccA A A A =+承台外区净面积:2222.3(2.30.35 1.4875e c A m =-= 承台内区净面积: 4.8 1.4875 3.3125i e c c c A A A =-=-=m 2 查表i ec c =3.3125 1.48750.110.630.2714.84.8iei e c cc ccccA A A A =+=+=那么,A 复合桩基竖向承载力设计值R:1469.152170.450211.20.8 1.640.271915.401.651.651.70pkskckspcs p c

12、Q Q Q R kN=+=+=6 .桩顶作用验算6.1五桩承台验算(5A 承台(1荷载取A 柱的m ax N 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1.2.24043 2.3 2.2520 1.24043285.664328.66F G kN+=+=+=作

13、用在承台底形心处的弯矩:104561160M kN =+=·m 桩顶受力计算如下:maxmax224328.661600.8915.7325(40.8iM y F G NkN n y +=+=+=maxmin224328.661600.8815.7325(40.8iM y F G NkN ny +=-=-=4328.66865.7325F G N kNn+=max0915.732 1.2 1.2915.401098.48NkN R kN=<=m in00N>0865.732915.40N kN R kN =<= 满足要求(2荷载取maxM 组合:F=3936kN ,

14、M= 203kN ·m ,Q=81 kN23963 2.3 2.2520 1.23963285.664248.66203811284F G kNMkN m+=+=+=+=桩顶受力计算如下:maxmax224248.662840.8849.73288.75938.485(40.8i M y F G NkN ny +=+=+=+=maxmin224248.662840.8849.73288.75760.9825(40.8iM y F G NkN ny +=-=-=-=4248.66849.7325F G N kNn+=max0938.482 1.2 1.2915.401098.48N k

15、N R kN =<=m in00N>0849.732915.40N kN R kN =<= 满足要求7. 桩基础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。7.1 5-A 柱沉降验算竖向荷载标准值3110F kN = 基底处压力3110 2.3 2.3 2.2520637.9022.3 2.3F G p kP aA+=基底自重压力15.5 1.517.30.62.133.632.1d kP a +=基底处的附加应力0637.90233.63604.272P P d kPa =-=-=桩端平面下

16、的土的自重应力c 和附加应力z (04p z =计算如下: .在z=0时:15.5 1.517.30.6(17.3107.7(16.21012(18.3101c ii h =+-+-+-=172.54kPa021,0,0.25,440.25604.272604.272z l z p kPa b b = .在m z 2=时: kPa h i ic 14.189103.18(254.172=-+=0241, 1.74,0.10152,440.10152604.272245.382.3z l z p kPa b b =.在m z 3.4=时kPa h i ic 23.208103.18(3.454.

17、172=-+=08.621, 3.74,0.0305,440.0305604.27273.7212.3z l zp kPabb =.在m z 7.5=时kPa h i ic 69.220109.18(3.47.5(23.208=-+=011.421, 4.96,0.01818,440.01818604.27243.942.3z l zp kPabb =将以上计算资料整理于表7.1表7.1z c ,的计算结果(5-A 柱 在z=5.7m 处,43.940.1990.2220.69zc=<,所以本基础取mZ n 7.5=计算沉降量。计算如表7.2表7.2计算沉降量(5-A 柱 故:S =82

18、.07+29.79+6.545=117.915mm桩基础持力层性能良好,去沉降经验系数0.1=。短边方向桩 数2.236bn=,等效距径 比2.30.860.8862.6.35S a Ad=,长径比,承台的20.759.140.35ld=长宽比0.1=BcLc,查表得:59.17,9.1,031.0210=CCC122.23610.0310.062(1 1.9(2.236117.59bebnCC n C-=+=+=-+-+所以,五桩桩基础最终沉降量'SSe=1.00.062117.9157.31m m=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

19、强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293L(L=11m处,起吊时桩身最大正负弯矩2max0429.0KqLM=,其中K=1.3;./675.32.12535.02mkNq=。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,级钢筋,所以:MkNKqLM.8.2411675.33.10429.00429.022max= = 桩身截面有效高度00.350.040.31h m=-=11(1(10.973522s=+=+=桩身受拉主筋6224.8102740.9735300310s yMAs m mf h=选用22214(308274sA m m m m=>

20、,因此整个截面的主筋用2414,615sA m m=,配筋率为6150.566350310=%>m in0.4=%。其他构造要求配筋见施工图。桩身强度RkNAfAfsycc>=+=+05.17366153003103503.140.1(0.1(=915.40kN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max 938.482N kN =,平均反力865.732N kN =,桩顶净反力:m axm ax 285066938.482881.3554043808.65j jG NN kNn

21、 G F NN kNn n=-=-=-=9.11 柱对承台的冲切由图9.1,325ox oy a a m m =,承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度mmh 9208010000=-=,承台底保护层厚度取80mm.冲垮比: 03250.3533920ox ox oy a h =当00000000;20.020.0h a h a h a h a =>=<时,取当时,取,满足0.21.0 ox a =325mm >0.200h = 0.20184920=mm 且ox a =325mm <920mm 故取ox a =325mm 。即:冲垮比03250.3533920ox

22、 ox oy a h =冲切系数0.720.72 1.30.20.35330.2ox oy ox =+A 柱截面取2600600mm ,混凝土的抗拉强度设计值1100t f kPa = 冲切力设计值4043808.63234.4l i F F Q kN =-=-=4(6003253700 3.7m u m m m=+=001.31100 3.70.924867.723234.4t m l f u h kN F kN =>= (满足要求9.12 角桩对承台的冲切由图 9.1， a1x = a1 y = 325mm, c1 = c2 = 525mm 角桩冲垮比 1x = 1 y = a1x

23、325 = = 0.3533 ， 满足 0.21.0， 故取 0.3533。 h0 920 0.48 0.48 = = 0.8675 1x + 0.2 0.3533 + 0.2 角桩的冲切系数 1x = 1 y = 1 x ( c 2 + a1 y 2 + 1 y ( c1 + a1 x f t h 0 2 = 2 × 0.8675 × (0.525 + 0.325 × 1100 × 0.92 2 = 1207.16kN > 0 N j max = 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 h0 = 0

24、.92m ，截面的计算宽度 b0 = 2.3m ，混凝土 的抗压强度 f c = 9.6 MPa = 9600 kPa ，该计算截面的最大剪力设计值： V = 2 N j max = 2 × 881.35 = 1762.7 kN ax = a y = 325mm 剪跨比 x = y = 0.3； 当 3.0 时，取 = 3.0 剪切系数 = 故取 = 0.3533 ax 325 = = 0.3533 （介于 0.31.4 之间） 当 0.3 时， 取 h0 920 0.12 0.12 = = 0.1837 x + 0.3 0.3533 + 0.3 f c b0 h0 = 0.1837 × 9600 × 2.3 × 0.92 = 3731.26kN > 0V = 1762.7 kN 足要求 9.14 受弯计算 承台 I-I 截面处最大弯矩 M = 2 N j max y = 1762.7 × (0.325 + 二级钢筋 f y = 300 N / mm2 , f c = 9.6 MPa . 0.35 = 881.35kN .m 2 满 M 881.35 × 106 As = = = 3548.1mm2 0.9