桩基的工程课程设计

1、基础工程桩基础课程设计1. 设计资料1.1上部结构资料某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼，其场地位于临街地块居中部位， 无其他邻近建筑物，地层层位稳定，现浇整体式，混凝土强度等级为C30。设计柱下独立承台桩基础。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 2.2米，根据已有资料，该场地地 下水对混凝土没有腐蚀性。2. 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，

2、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3层是粉质粘土，第4层是淤泥质土，且比较厚，而第5 层是卵石层，所以第 5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 =3.0 9.5 4.5 9.2 1 = 272m由于第1层厚3.0m，地下水位为离地表2.2m,为了使地下水对承台没有影响， 即承台埋深为2.2m，桩基得有效桩长即为27.2-2.2=25m。桩截面尺寸选用

3、：取 350mm x350mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段 长13m，下段长13m （不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长，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221。图221 土层分布示意3 .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：Q uk= Q sk Q pk= uq sik 1 i q pk A p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

4、的极限侧阻力标准值）取值。q pk -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（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q sik。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 3.1 ）。表3.1极限桩侧、桩端阻力标准值层序经验参数法q sk (kPa)q pk (kP a )1粘土50.02淤泥14.03粉质粘土50.03000.04淤泥质土20.05卵石120.010000.06强风化岩100.07000.0按经验参数法确定单桩竖向承载

5、力极限承载力标准值：Quk = Qsk Qpk = U q sik 1 i q pk Ap=40.35 5o (32.1) - 149.5504.5209.2 - 1201 L：；0.350.3510000=2214.8 kN估算的单桩竖向承载力设计值(s二p .65 )Q sk Q pk 2214 .8 R1342 .3 kNYsVp1 . 65所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用 R = 1342 .3kN，初步确定桩数。4 .确定桩数和承台底面尺寸。最大轴力组合的荷载：F=7890 kN , Mx= 162kN *m , My=709kn *m初步估算桩数，由于柱子是偏心受压

6、，故考虑一定的系数，规范中建议取1.1 1.2 ,F7890现在取1.2的系数， 即： 门一 一1.21.2=7.05R1342 .3取n = 8根，桩距 Sa 3d = 1.05m ，桩位平面布置如附图，承台底面尺寸为2.8m X2.8m5.确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩，并n3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会于土脱离，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。桩目前，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， 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“ - 2 2 2承台净

7、面积：Ac = 2.8 - 80.35= 6.86 m。承台底地基土极限阻力标准值：qck = 2 fk二220 KPaQ sk=UZq sik-=989.8 kNQ pk-A pq p二 1225kN分项系数s二Yp二 1.65 , c 二：1 .70Q ckq ck A c 2206 . 86-188.65 kNn8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:=0.8860.8862.8 2.80.35=2.506Be2 . 80 . 112l25群桩效应系数查表得：，承台底土阻力群桩效应系数e2承台外区净面积A-=2.8二0.8 ,1 .64ieA ceA cn二 n ic囂

8、r ecccA cA c2 2-(2.8-0.35)1 .84 mie承台内区净面积A- = A-代=6.86 -84 =5.02 m2查表 -=0.11 ,0 =0.63ieiAe A_ i 乞.e _ccA c A c二 0.115.026.861 .840.636.86二 0.250那么，复合桩基竖向承载力设计值 R：QskQpkQck989.81225188.65R =rs pc 一 = 0.81 .640.2501725 .22 kNspc1.651.651.706 .桩顶作用验算八桩承台验算承台高度设为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

9、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，1即室内高至承台底2.5m，所以承台的平均埋深d二-(2.22.5) =2.35 m。2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1.2.2F G = 78902.82 .35201.2 = 7890442 .17 = 8332 .17 kN桩顶受力计算如下:F +G Mxyi My 汉 Xj 8332 .17162 X 1 .05709 心.05N max22厂.=1145 .21 kNn(yi )(xi )88 1 .058 1 .05F +G Mx 汉 y： M y x Xj8332 .17162 0.05

10、709 X1 .05N min222937 . 83 kNn v (y： ) v (Xj )88 1 .058 1 .05F G 8332 .17N1041 .52 kNn80 N max =1145.21 kN ： 1 .2 R = 1 .21725.22 二 2070.26 kN0 N min = 937.83 kN00 N = 1041.52 kN : R = 1725.22 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。竖向荷载标准值F =7890 kN基底处压力pF G 78902

11、.822.352022 .81053 .38 kPa基底自重压力17 .52 .2X2.1 =36 .75 kPa2 .2基底处的附加应力= 1053 .38 - 36.75= 1016 .63 kPa桩端平面下的土的自重应力Cc和附加应力Cz（:z =4二p ）计算如下:(1)在 z=0 时:二c 八 ihj =17 .52.2(11 -10 )9.5(18 .5 -10 )4.5(18 -10 )9.2(20.5 10)1= 170.35 kPa=1,2= 0,=0 .25 , ；z = 4 ： p0 = 40.251016 .63 =1016 .63 kPa；c 八 i hi =170(

12、2).352(20 .5 -10 ) =191 .35 kPa= 1.42,:= 0.0785，二z =4:p0 = 40.07851016 .63 = 319 .22 kPa(3)在z = 5.3m时=1,210 .5-7 ihi =170 .35 - 5.3(20 .5 -10 ) = 226 kPa3.78,：- 0.0218，二 z =4：p0 = 40.02181016 .63 = 88 .6 kPa.8在z二7.3m时6=7 ihi = 226( 7 .3 -5 .3)( 20 .5 - 10 ) = 247 kPa=1,2昭=14 2 8 =5.21，G =0.010 ,387

13、mm 2 ),因此整个截面的主筋为416 , As = 804 mm ,配筋率为0.741 % Sn =0.4 %。其他构造要求配筋见施工图。350 X310桩 身 强 度 ;：r; c fcA fyAs)=1.0 (1.0 14 .3 350310 - 300804 )= 1792 .75 kN . R= 1725.22 kN故满足要求承台混凝土强度等级采用C20,承台是正方形。由于桩的受力可知，桩顶最大反力N max = 1145 .21 kN,平均反力N = 1041 .52 kN ,桩顶净反力:G442 .17Nj max= N max =1145.21 -=1089 .94 kNn8

14、NGj = N -= 1041 .52 -442 .17C OQ.25 kN二 986n8(1 )柱对承台的冲切计算截面处的有效高度a0x =575mm,a0y =650 mm ,承 台厚度 H=1.0m,h 0 = 1000- 80 = 920 mm，承台底保护层厚度取 80mm.a0x冲垮比 Lx0.625 , 0yh0920a0y6500.707h0920当 -：:O.2Oh0 时，取 -=：O.2Oh0；当 * h 时，取一： = h ,-满足 0.2 1.00x0.840.840x 0.2-1 .018, 0 y -0.6250.20.840.840y二 0.9260.20.7070

15、.22截面取450600 mm ,混凝土的抗拉强度设计值ft= 1100 kPa冲切力设计值ff -Nj = 7890 - 986 .25 =690 .75 kN因h=1000mm,故可取九8332 -Qx(bc a0y) ：Oy(hc a0y) ：hp f t0.833 X1100 0.92=21.Q18 00.45+0.650)+0.926(0.6+0.575)=3722.42kN F 690.75kN(可以)(2)角桩对承台的冲切从角柱内边缘至承台外边缘距离5 = c2 = 0.525 m , a1 x= a0x，.1x = 0x，a1y =a0y，.1y= 0 y .MX；y0.560

16、.561X0.20.560.2-1x=0.696=0.6960 .605- 0 .20.56=0.6 仃0.7070.2a 1 y(c2(0.5250.650)+=1106.28 kNj m axa 1 x):hp fth20.617(0.525= 1089.94 kN0 .575)x 0 .833 x 1100 x 0.922满足要求(3 )斜截面抗剪验算计算截面有效高度h0 =0.92m ,截面的计算宽度b。=2.8m，混凝土的抗压强度ft =1 .1MPa =1100 kPa ，该计算截面的最大剪力设计值:V = 2 N jmax = 21089.94= 2179. 88 kN根据公式，

17、剪跨比与以上冲垮比相同，故对-斜截面:x = 0 x - 0 .625亠 一1 .751 .75剪切系数1.077人 +1.00.625+1.01a800-:hs =()4=0.97h。ts： ftboho =0.971.07711002.80.92 =2960 .23 kN .V =2179 .88 kN满足要求(4 )受弯计算M %= Ny =3 1041 .520.825 工 2577 .76 kN .m2口 级钢筋 fy = 300 N /mm ,仁=9.6 MPaAs0.9 fyh062577 .7610103780.9 3009202mm选用 22 门 25 , A s = 107

18、942 2mm10378 mm沿平行y轴方向均匀布置。M y 二 Nixi 二 3 1041 .520.75 二 2343 .42 kN .m62343 .4210As二 9434 mm0.9 fyh00.9300920选用 20 G 25 , As = 9813mm94342mm沿平行X轴方向均匀布置。(5)承台局部受压验算柱截面面积At = 0.450.6二 0.27局部受压净面积Am0 .27 m局部受压计算面积A, Ab二(30.4520.6) = 2 .43 m混凝土的局部受压强度提高系数-AtA b) (30 .272 .43 3满足条件1 .35 : fcA1n =1.35396000.27 =10497 .6 kN 7890 kN参考文献【1 中华人民共和国国家标准建筑桩基础技术规范(JGJ94 94 )北京，中 国建筑工业出版社，2002【2中华人民共和国国家