桩基础课程设计计算书

1、课程设计论文题目名称桩根底设计课程名称士力学学生姓名学号系、专业城建系土木房建指导教师邵阳学院课程设计论文任务书年级专业05土木房建学生姓名题目名称桩根底课程设计设计时间一周课程名称土力学与根底工程课程编号设计地点邵阳学院一、课程设计论文目的地基根底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根底方案并确定其技术细节,使设计的地基根底在预定的使用期限内和规定的使用条件下能够平安正常地工作,在此根底上满足降低造价和保护环境的要求.根底工程是土木工程专业的学科根底课,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根本原理具有十分重要的作用,也是同

2、学们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稳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水平.二、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.底层层高局部10nl内有10t桥式吊车,其余层高,底层柱网平面布置及柱底荷载如图所示.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2建筑场地位于非地震区,不考虑地震影响.场地地下水类型为潜水,地下水位离地表,根据已有分析资料,该场地地下水对混凝土无腐蚀1所示作用.3建筑地基的土层分布

3、情况及各土层物理、力学指标见表1.表1地基各土层物理、力学指标土层编号土层名称层底埋深m层厚mi天然重度kN/m含水量%孔隙比液限%塑限%内聚力(kPa)内摩擦角()压缩模量(MPa)地基承载力(kPa)1杂填土灰褐色2粉质粘110土灰褐色3泥质粘100土黄褐色粉土夹418.3148粉质粘土灰-绿色5粉质粘198土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

4、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标准严格根据“邵阳学院课程设计论文治理方法执行；手绘或CA3A1图一张或折合为A1图.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350mm第三大组的桩边长取为400mm注：1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效；2.此表 1 式 3 份,学生、指导教师、教研室各 1 份.法*才总辱撑彳式一嘿_kN,_kN, - -rk3r

5、k3天!建m-m- Nr4Nr4一+-kN-kNM M*h_h3*h_h3升F F才H-H-图2底层柱网平面布置及柱底荷载图四、参考资料和现有根底条件包括实验室、主要仪器设备等【1】中华人民共和国国家标准.?建筑桩根底技术标准JGJ9494？.北京：中国建筑工业出版社,2022【2】中华人民共和国国家标准.?建筑地基根底设计标准GB5000-2022？.北京：中国建筑工业出版社,2022【3】中华人民共和国国家标准.?混凝土结构设计标准GB2001O-2022？.北京：中国建筑工业出版社,2022【4】赵明华主编,徐学燕副主编.？根底工程？.北京：高等教育出版社,2022【5】陈希哲编著.？土

6、力学地基根底？.北京：清华大学出版社,2022【6】熊峰,李章政,李碧雄,贾正甫编著.？结构设计原理？.北京：科学出版社,2022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、桩根底沉降验算、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根底设计和钢筋混凝土设计的复习和稳固,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水平.本设计为我们以后从事桩根底的施工和设计奠定

7、了根底.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柱的桩和承台确实定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 .桩根底沉降验算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11141.设计资料1.1上部结构

8、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C30b底层层高局部10m内有10t桥式吊车,其余层高,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,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层名称层底埋深m层厚mi天然重度kN/m含水量%孔隙比液限%塑限%内聚力内摩擦角压缩模量(MPa)地基承载力(kPa)1杂填土12灰褐色粉质

9、粘土1103灰褐色泥质粘土100黄褐色粉4土夹粉质148粘土5灰-绿色粉质粘土24.71982 .选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1选择桩型由于框架跨度大而且不均匀,柱底荷载大,不宜采用浅根底.根据施工场地、 地基条件以及场地周围环境条件,选择桩根底.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

10、是较适合的桩端持力层.桩端全断面进入持力层2d,工程桩入土深度为h0故：h1.58.312122.8m由于第层厚1.5m,地下水位为离地表,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m,即承台埋深为,桩基得有效桩长即为-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350mmx350mm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m,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.i_n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

11、极限承载力标准值-0,0.3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：QukQskQpkuqsikliqpkAp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？建筑桩基技术标准?JGJ94-94中表-1桩的极限侧阻力标准值取值.qpk-一极限端阻力标准值如无当地经验值时可按表？建筑桩基技术标准？JGJ94-94中表GE-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？建筑桩基技术标准?JGJ94-94查表得极限

12、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)粉质粘土淤泥的粉质粘土粉质粘土按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值:40.3542.552(8.30.6)56.9121238.810.3521391.4281469.152170.450=1639.602kNuqsikliqpkAp桩数4 .确定桩数和承台底面尺寸最大轴力组合的荷载：F=4043kN,M=104kN?mQ=56kN初步估算桩数,由于柱子是偏心受压,故考虑一定的系数,标准中建议取1.11.2,现在取1.1的系数,即：F4043n-1.11.14.47

13、根R993.698取n=5根,桩距Sa3d=1.05m,桩位平面布置如图,承台底面尺寸为估算的单桩竖向承载力设计值1.65RQskQpksp1639.6021.65993.698kN所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值,即采用R993.698kN,初步确定柱底荷载设计值如下：最大轴力组合：最大轴力4043kN,最大弯矩组合：轴力3963kN,最大轴力标准值：3110kN4.1-A柱桩数和承台确实定弯矩104kN?m剪力56kN最大弯矩203kN?m剪力81kN5,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,故承台底面不会与土脱离,所以宜考虑桩群

14、、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.？地基标准？采用等代实体法,？桩基标准？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五桩承台承载力计算一A承台承台净面积：A2.3240.3524.8m2.承台底地基土极限阻力标准化qck2fk2110220KPaQckqckA)2204.8211.2kN五桩桩根底Qskuqsikli1469.15豕NQpkApqp170.45CkN分项系数：sP1.65,c1.70spc由于桩分布不规那么,所以要对桩的距径比进行修正,修正如下:Sa,N22.32.30.8860.886-

15、dnb50.35查表i0.11,：0.63cciACeA：3.31251.4875户户0.110.630.271AcAc4.84.8那么,A复合桩基竖向承载力设计值R:6 .桩顶作用验算2.6Bc2.3l20.7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iACeA：AcAc承台外区净面积:e222Ac2.3(2.30.35)1.4875m承台内区净面积：ACAcA4.81.48753.3125m2RsQksQpkQck1469.152pc0.8ppc1.651.64170.450211.20.271915.40kN1.651.70五桩承台验算5)A承台由于柱处于轴线

16、,它是建筑物的边柱,所以室内填土比室外高,设为,即室内1荷载取A柱的Nmax组合：F=4043kN,M=104kN?mQ=56kN承台高度设为1m等厚,荷载作用于承台顶面.本工程平安等级为二级,建筑物的重要性系数0=1.0.高至承台底,所以承台的平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=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.FG40432.322.25201.24043G4248.66-849.732kN0Nmax938.482kN1.2R1.2915.401098.48kN0Nmin00N849.732kNR915.40kN满足要求7 .桩根底沉降验算285.66432

17、8.66kN作用在承台底形心处的弯矩:M104561160kN-m桩顶受力计算如下:NmaxMymax(y2)4328.661600.840.82915.732kNNminMymax(y2)4328.661600.82815.732kN40.824328.66865.732kN0Nmax915.732kN1.2R1.2915.401098.48kNONmin0ON865.732kNR915.40kN满足要求2荷载取Mmax组合：F=3936kN,M=203kN m,Q=81kN39632.322.25201.23963285.664248.66kN203811284kN?m桩顶受力计算如下:N

18、maxymax4248.662840.8Nmin(y：)40.82849.73288.75938.48kNMymax(yi2)4248.662840.840.82849.73288.75760.982kN采用长期效应组合的荷载标准值进行桩根底的沉降计算.由于桩根底的桩中央距小于6d,所以可以采用分层总和法计算最终沉降量.7.1 -A柱沉降验算竖向荷载标准值F3110kN基底处压力p331102.32.32.2520637.902kPaA2.32.315.51.517.30.6基底自重压力d2.133.63kPa2.1基底处的附加应力P0Pd637.90233.63604.272kPa桩端平面下

19、的土的自重应力c和附加应力zz4P0计算如下:ih15.51.517.30.6(17.310)7.7(16.210)12(18.310)1=kPalb1,2zb0,0.25,z4p040.25604.272604.272kPa.在z2m时：ihi172.542(18.310)189.14kPa0.10152,z4p040.10152604.272245.38kPa0.0305,z4p040.0305604.27273.721kPa.在z5.7m时h208.23(5.74.3)(18.910)220.69kPa0.01818,z4p040.01818604.27243.94kPa将以上计算资料整

20、理于表7.1表c,z的计算结果5-A柱其1,2zb42.31.74,.在z4.3m时iI172.544.3 (18.310)208.23kPalb1,2zb8.62.33.74,lb1,2zb11.42.34.96,Z(m)c(kPa)247bz(kPa)010211220.691在z=m处,/43.9%IAG0.1990.2,所以本根底取Zn5.7m计算沉降c220.69n量.计算如表7.2表计算沉降量.5-A柱Z(mm)%2/7b平均附加应力系iiZi(mmiZiiIZZIEsi(kPa)e./P0Si4Ei(iziiIZ|1)0100200011100043001110005700182

21、00故：S=+=mm桩根底持力层性能良好,去沉降经验系数1.0短边方向桩数nbT52.236,等效距径比0.8862?232.6,长径比,承台的/20击59.14长50.35d0.35宽比L%c1.0,查表得：C00.031,CI1.9,C217.59Sa、Ae0.886d.nb所以,五桩桩根底最终讥降量SeS=1.00.062117.9157.31mm满足D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.吊立位置在距桩顶、桩端平面L(L=11m)处,起吊时桩身最大正负弯矩Mmax0.0429KqL2,其中K=1.3;q0.352251.2

22、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：一2一2一Mmax0.0429KqL0.04291.33.6751124.8kN.M桩身截面有效高度h00.350.040.31m11s-(1.12s)-(1.120.05156)0.973522口七一工、/M2481062桩身受拉王前As274mmsfyh00.9735300310选用2_14(As308mm2274mm2),因此整个截面的主筋用4_14,As615mm2,配筋率为6150.566%min0.4%.其他构造要求配筋见施工图.350310桩身强度(cfcAfyAs)1.0(1

23、.014.3350310300615)1736.05kNR=9kN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.五桩承台设计(5-A柱由于桩的受力可知,桩顶最大反力Nmax938.482kN,平均反力N865.732kN,桩顶净反力:C0nbC1(nb1)C20.0312.23610.0621.9(2.2361)17.59G285066NjmaxNmax938.482881.35kNn5NjNGF4043808.6kNnn5柱对承台的冲切由图,aoxaoy325mm,承台厚度H=,计算截面处的有效高度冲垮比:hg100080920mm,承台底保护层厚度取80mm.oxoyaoxh03250.3533920当a.0.20h0时,取a00.20h0;当ah0时,取ah0,;qx=325mmh0=920184mnilcx=325mmc920mm取aox=325mm即：冲垮比oxoyaxh0325一0.3533920冲切系数0.720.72oxoyox0.20.35330.21.3A柱截面取600600mm2,混凝土的抗拉强度设计值ft1100kPa冲切力设计值Fl4043808.63234.4kNUm4(600325)3700m