实验大厅排架结构单独基础设计

1、基础工程课程设计实验大厅排架结构单独基础设计 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc2032940710 设计总说明 PAGEREF _Toc203294071 h 3HYPERLINK l _Toc2032940720.1任务来源 PAGEREF _Toc203294072 h 3HYPERLINK l _Toc2032940730.2 工程概况 PAGEREF _Toc203294073 h 3HYPERLINK l _Toc2032940740.3设计依据 PAGEREF _Toc203294074 h 4HYPERLINK l _Toc2032940750.4

2、 参数确定 PAGEREF _Toc203294075 h 5HYPERLINK l _Toc2032940760.5 设计内容 PAGEREF _Toc203294076 h 5HYPERLINK l _Toc2032940770.6设计成果 PAGEREF _Toc203294077 h 6HYPERLINK l _Toc2032940780.7 参考文献 PAGEREF _Toc203294078 h 6HYPERLINK l _Toc2032940791 基础工程设计概述 PAGEREF _Toc203294079 h 7HYPERLINK l _Toc2032940801.1 设计依

3、据 PAGEREF _Toc203294080 h 7HYPERLINK l _Toc2032940811.2 建筑地基基础类型概述 PAGEREF _Toc203294081 h 7HYPERLINK l _Toc2032940822 拟建建筑物的概况 PAGEREF _Toc203294082 h 10HYPERLINK l _Toc2032940832.1 拟建建筑物结构资料 PAGEREF _Toc203294083 h 10HYPERLINK l _Toc2032940842.2 地基土的物理理学性质 PAGEREF _Toc203294084 h 11HYPERLINK l _To

4、c2032940852.3 设计内容 PAGEREF _Toc203294085 h 11HYPERLINK l _Toc2032940862.4 设计任务 PAGEREF _Toc203294086 h 12HYPERLINK l _Toc2032940873 桩基础设计 PAGEREF _Toc203294087 h 13HYPERLINK l _Toc2032940883.1 单排架柱下桩基设计 PAGEREF _Toc203294088 h 13HYPERLINK l _Toc2032940893.1.1 确定桩的内型和尺寸 PAGEREF _Toc203294089 h 13HYPE

5、RLINK l _Toc2032940903.1.2 尺寸确定 PAGEREF _Toc203294090 h 13HYPERLINK l _Toc2032940913.1.3 的平面布置 PAGEREF _Toc203294091 h 13HYPERLINK l _Toc2032940923.1.4 单桩竖向承载力的确定（水平向承载力值已取为Rah=40KN） PAGEREF _Toc203294092 h 14HYPERLINK l _Toc2032940933.1.5 单桩承载力验算 PAGEREF _Toc203294093 h 14HYPERLINK l _Toc2032940943

6、.1.6 群桩承载力验算 PAGEREF _Toc203294094 h 15HYPERLINK l _Toc2032940953.1.7 群桩沉降验算 PAGEREF _Toc203294095 h 15HYPERLINK l _Toc2032940963.1.8 桩身结构设计 PAGEREF _Toc203294096 h 16HYPERLINK l _Toc2032940973.1.9 承台设计 PAGEREF _Toc203294097 h 17HYPERLINK l _Toc2032940983.2 双排架桩下桩基础设计 PAGEREF _Toc203294098 h 18HYPER

7、LINK l _Toc2032940993.2.1 确定桩的内型和尺寸 PAGEREF _Toc203294099 h 18HYPERLINK l _Toc2032941003.2.2 承台尺寸确定 PAGEREF _Toc203294100 h 19HYPERLINK l _Toc2032941013.2.3 桩的平面布置 PAGEREF _Toc203294101 h 19HYPERLINK l _Toc2032941023.2.4 单桩竖向承载力的确定（水平向承载力值已取为Rah=40KN） PAGEREF _Toc203294102 h 19HYPERLINK l _Toc203294

8、1033.2.5 单桩承载力验算 PAGEREF _Toc203294103 h 20HYPERLINK l _Toc2032941043.2.6 群桩承载力验算 PAGEREF _Toc203294104 h 20HYPERLINK l _Toc2032941053.2.7 群桩沉降验算 PAGEREF _Toc203294105 h 21HYPERLINK l _Toc2032941063.2.8 桩身结构设计 PAGEREF _Toc203294106 h 21HYPERLINK l _Toc2032941073.2.9 承台设计 PAGEREF _Toc203294107 h 23HY

9、PERLINK l _Toc2032941083.3 单排架柱和双排架柱间吊车轨道坡度计算 PAGEREF _Toc203294108 h 24HYPERLINK l _Toc2032941094 柱下独立基础设计 PAGEREF _Toc203294109 h 25HYPERLINK l _Toc2032941104.1实验大厅排架结构柱下独立基础设计 PAGEREF _Toc203294110 h 25HYPERLINK l _Toc2032941114.1.1 持力层及基础埋深的确定 PAGEREF _Toc203294111 h 25HYPERLINK l _Toc2032941124

10、.1.2 地基承载力及基础底面尺寸的确定 PAGEREF _Toc203294112 h 26HYPERLINK l _Toc2032941134.1.3计算基底底面的平均压力和净反力 PAGEREF _Toc203294113 h 28HYPERLINK l _Toc2032941144.1.4软弱下卧层承载力验算 PAGEREF _Toc203294114 h 29HYPERLINK l _Toc2032941154.1.5基础高度计算 PAGEREF _Toc203294115 h 30HYPERLINK l _Toc2032941164.1.6 配筋计算 PAGEREF _Toc203

11、294116 h 33HYPERLINK l _Toc2032941174.1.7沉降验算 PAGEREF _Toc203294117 h 34HYPERLINK l _Toc2032941184.2实验大厅排架结构柱下独立基础设计 PAGEREF _Toc203294118 h 36HYPERLINK l _Toc2032941194.2.1 持力层及基础埋深的确定 PAGEREF _Toc203294119 h 36HYPERLINK l _Toc2032941204.2.2 地基承载力及基础底面尺寸的确定 PAGEREF _Toc203294120 h 36HYPERLINK l _To

12、c2032941214.2.3计算基底底面的平均压力和净反力 PAGEREF _Toc203294121 h 38HYPERLINK l _Toc2032941224.2.4软弱下卧层承载力验算 PAGEREF _Toc203294122 h 39HYPERLINK l _Toc2032941234.2.5基础高度计算 PAGEREF _Toc203294123 h 40HYPERLINK l _Toc2032941244.2.6配筋计算 PAGEREF _Toc203294124 h 42HYPERLINK l _Toc2032941254.2.7沉降验算 PAGEREF _Toc20329

13、4125 h 44HYPERLINK l _Toc2032941264.3 基础与基础的沉降差及吊车导轨坡度验算 PAGEREF _Toc203294126 h 45HYPERLINK l _Toc2032941275 方案比选分析 PAGEREF _Toc203294127 h 47HYPERLINK l _Toc2032941285.1天然地基上的独立基础 PAGEREF _Toc203294128 h 47HYPERLINK l _Toc2032941295.2柱下桩基础 PAGEREF _Toc203294129 h 47HYPERLINK l _Toc2032941306 定性分析排

14、架基础与沉沙池、地下水库相互影响 PAGEREF _Toc203294130 h 48HYPERLINK l _Toc203294131参考文献 PAGEREF _Toc203294131 h 49HYPERLINK l _Toc203294132附件Excel计算表 PAGEREF _Toc203294132 h 49HYPERLINK l _Toc203294133附图 PAGEREF _Toc203294133 h 490 设计总说明0.1任务来源设计实验大厅排架柱下单独基础。该实验大厅为河流泥沙与水利工程的室内模型实验执大厅全长84m。跨度24m，采用钢筋混凝土排架结构共15跨，排架间

15、距6m，在大厅中部没有一道宽6cm的伸缩缝。在柱基础项面处排架柱截面尺寸为30cm80cm，柱截面抽线通道该截面形心。进行两种地基基础方案比较：(1)天然浅基上的单独柱基础；(2)柱下桩基础。0.2 工程概况(一)实验厅排大架及柱基础布置平面图，见图0.1； 说明：（1）实验大厅24 m84 m； （2）J1为单排架基础，J2为双排架基础，J3为横墙立柱基础； （3）在J2基础上，双排架中线距离为36cm; （4）柱基础顶面，立柱截面尺寸为30cm80cm。 图0.1 实验大厅排架及柱基础平面布置图 (二)实验大厅排架典型剖面图，见图0.2 在基础顶面的荷载 J1：P=1140kN, M=40

16、0kNm, H=150 kN J1：P=1320kN, M=560kNm, H=200kN 说明（1）A-A为单排架剖面，B-B为大厅伸缩缝双排架剖面； （2）J1为单排架基础，J2为双排架基础； （3）地面绝对标高为46.5m。 图0.2 实验大厅排架典型剖面图 （三）地基土的物理理学性质 地基土层分布和土的物理力学性质指标，见表0-1表0-1 地基土层分布及土的物理性质指标土层层底标高(地面46.5m)现场鉴别层厚（m）土的物理性质指标（1）43.50杂填土3.00=18kN/m3, qs=11 kN/m2（2）41.50粉质粘土,可塑2.00=19kN/m3,G=2.71,w=26.2%

17、,wL=31%,wp=19%,Es=8.5MPa（3）39.40粉土, 饱和，软塑2.10sat=20kN/m3,G=2.70,w=26%,wL=28%,wp=18%,Es=7.5MPa（4）38.20饱和软粘土1.20sat=18.7kN/m3,G=2.71,w=40%,wL=42.6%,wp=24.1%,1-2=0.95 MPa-1（5）未揭露粘土,饱和, 可塑8.00sat=20.5kN/m3,G=2.68, w=24.5%,wL=38%, wp=20%, Es=9.8MPa, 1-2=0.163MPa-1 0.3设计依据1中华人民共和国国家标准，混凝土结构设计规范（GB50010），中

18、国建筑工业出版社，2002；2 中华人民共和国国家标准，岩土工程勘察规范（GB500212001），中国建筑工业出版社，2002； 3中华人民共和国国家标准，建筑桩基技术规范（JGJ 9494），中国 建筑工业出版社，2002 4 中华人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范（GB 500072002） 0.4 参数确定 根据岩土工程勘察报告中给出的，场地内土层的分布情况及其物理力学性质，可求出各土层的液性指数IL或孔隙比e，从而从建筑低级基础设计规范中得各土层对桩周产生的平均摩阻力qs，最后一层土对桩端的平均端阻力qp，以及根据土的物性定出各层土的承载力特征值fa。如下表0-2所示： 表0-

19、2 参数确定表土层土的物理性质指标qsi（KNm2）qpi(KNm2)( kN/m3)(%)(MPa)（2）=1926.28.5120.60.87 11 165（3）sat=20267.5100.80.7 28 135（4）sat=18.7405.518.50.860.97 23 100（5）sat=20.524.59.8180.250.6 21 2000 200 0.5 设计内容 本次设计主要针对上部结构物的结构和荷载特征，以及下部土层的物理理学性质，设计了天然浅基础上的单独柱基和柱下桩基础。并对两种基础形式进行了适用性研究。最终确定采用柱下桩基础作为排架结构的基础。具体的设计内容如下： =

20、 1 * GB1 桩的选型，埋深，单桩承载力验算，并进行桩的平面布置 = 2 * GB1 验算地基承载力和基础沉降量 = 3 * GB1 桩身结构设计及承台设计 = 4 * GB1 独立柱基础的选型，承载力验算和埋深的确定 = 5 * GB1 验算地基承载力和基础沉降量 = 6 * GB1 基础结构设计 = 7 * GB1 桩基和独立基础的必选分析 = 8 * GB1 绘制施工图，提交设计说明 0.6设计成果 两类桩均采用C20混凝土所制钢筋混凝土预制桩，桩的截面尺寸均为300mm300mm,桩长均8.0m。 J1排架柱下所用桩的数量为4根，桩间距S4.0bp=1.2m。桩身所用钢筋为HPB2

21、35，每边AS226mm2。承台选用C25混凝土，底面积为ab=2.01.4=2.8m2,埋深d=1.0m,承台高度取h=0.8m，HRB335钢筋用量为延长边每米AS867 mm2。延短边每米AS171.0 mm2。 J2排架柱下所用桩数量为5根，桩间距S4.0 bp1.2 m。桩身所用钢筋为HPB335，每边AS226 mm2。承台选用C25混凝土，底面积ab=3.22.06.4 m2，埋深d=1.5 m，承台高度取h=0.8 m，HRB钢筋用量为，延长边每米AS=2143.1 mm2,延短边每米AS=723.3mm2。0.7 参考文献1 中华人民共和国国家标准，混凝土结构设计规范（GB5

22、0010），中国建筑工业出版社，2002.2 中华人民共和国国家标准，岩土工程勘察规范（GB500212001），中国建筑工业出版社，2002.3 中华人民共和国国家标准，建筑桩基技术规范（JGJ 9494），中国建筑工业出版社，4 中华人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范（GB 500072002），中国建筑工业出版社，2002.5 龚晓南，叶书麟.地基处理M.中国建筑工业出版社.6 莫海鸿，扬小平.基础工程M.中国建筑工业出版社.9 沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理M.高等教育出版社.9 郑文若.桩基承台设计中应注意的问题，西部探矿工程J1999，（11（1总56）-18.1 基础工

23、程设计概述1.1 设计依据1中华人民共和国国家标准，混凝土结构设计规范（GB50010），中国建筑工业出版社，2002；2 中华人民共和国国家标准，岩土工程勘察规范（GB500212001），中国建筑工业出版社，2002；3中华人民共和国国家标准，建筑桩基技术规范（JGJ 9494），中国建筑工业出版社，20024 中华人民共和国国家标准，建筑地基基础设计规范（GB 500072002），中国建筑工业出版社，2002。1.2 建筑地基基础类型概述进行地基基础设计时，必须根据建筑物的用途和设计等级、建筑布置和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件以及工期、造价等各方面的要求，

24、合理选择地基基础方案。常见的地基基础方案有：天然地基或人工地基上的浅基础；深基础；深浅结合的基础（如桩-筏、桩-箱基础等）。每种方案中各有多种基础类型和做法，可以根据实际情况加以选择。一般而言，天然地基上的浅基础便于施工、工期短、造价低，如能满足地基的强度和变形要求，宜优先选用。（1）浅基础设计浅基础时要充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘察资料，例如：不良地质现象合法震断层的存在及其危害性、地基土层分布的均匀性和软弱下卧层情况、各层土的类别及其工程特性指标。地基勘查的详细程度应与地基基础设计等级和场地的工程地质条件相适应。浅基础的类型根据结构形式可分为：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱

25、下交叉条形基础、筏型基础、箱型基础和壳体基础等。根据基础所用材料的性能可分为无筋基础（刚性基础）和钢筋混凝土基础。天然地基上浅基础的设计内容应包括以下各型：a.选择基础的材料、类型，进行基础平面布置；b.确定地基持力层和基础埋置深度；c.确定地基承载力；d.确定基础的地面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；e.进行基础结构设计（对基础进行内力分析、截面计算并满足构造要求）；f.绘制基础施工图，提出施工说明。（2）深基础桩基础是深基础的一种。所谓深基础，是指埋深较大以下部件坚实土层作为持力层的基础，其作用是把锁承受的荷载相对集中地传递到地基的深层，而不像浅基础那样，是通过基础底面把所承受的荷载

26、扩散分布于地基的浅层。因此，当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求、而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑采用深基础方案了。深基础主要有桩基础、地下连续墙和沉井等几种类型，其中桩基础是一种最为古老且应用最为广泛的基础形式。桩事设置于土中的竖直或倾斜的柱型基础构件，其横截面尺寸比长度小得多，它与连接桩顶和承接上部结构的承台组成深基础，简称桩基。承台将各桩连成一整体，把上部结构传来的荷载转换、调整分配于各桩，由穿过软弱土层祸水的桩传递到深度较坚硬的、压缩行销的土层或岩层。根据承台与地面相对位置的高低，装基础可分为低承台桩基和高承台桩基两种。低承台桩基的承台底面位于地面以下，而高

27、承台桩基的承台底面则高出地面以上。在工业与民用建筑中，几乎都使用低承台桩基，而且大量采用的是竖直桩，甚少采用斜桩；但在桥梁、港湾和海洋构筑物等工程中，则常常使用高承台桩基，且较多采用斜桩，以承受较大的水平荷载。桩基设计时应满足下列基本条件：a.单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值；b.桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值；c.对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。桩基设计的内容应包括下列各项：a.装的类型和几何尺寸的选择；b.单桩竖向（何水平向）承载力的确定；c.确定桩的数量、间距和平面布置；d.桩基承载力和沉降验算；e.桩身结构设计；f.承台设计；g.绘制桩基施工图。2 拟建

28、建筑物的概况2.1 拟建建筑物结构资料(一)实验厅排大架及柱基础布置平面图，见图0.1； 说明：（1）实验大厅24 m84 m； （2）J1为单排架基础，J2为双排架基础，J3为横墙立柱基础； （3）在J2基础上，双排架中线距离为36cm; （4）柱基础顶面，立柱截面尺寸为30cm80cm。 图0.1 实验大厅排架及柱基础平面布置图 (二)实验大厅排架典型剖面图，见图0.2 在基础顶面的荷载 J1：P=1140kN, M=400kNm, H=150 kN J1：P=1320kN, M=560kNm, H=200kN 说明（1）A-A为单排架剖面，B-B为大厅伸缩缝双排架剖面； （2）J1为单排

29、架基础，J2为双排架基础； （3）地面绝对标高为46.5m。 图2.2 实验大厅排架典型剖面图 2.2 地基土的物理理学性质 地基土层分布和土的物理力学性质指标，见表2-1表2-1 地基土层分布及土的物理性质指标土层层底标高(地面46.5m)现场鉴别层厚（m）土的物理性质指标（1）43.50杂填土3.00=18kN/m3, qs=11 kN/m2（2）41.50粉质粘土,可塑2.00=19kN/m3,G=2.71,w=26.2%,wL=31%,wp=19%,Es=8.5MPa（3）39.40粉土, 饱和，软塑2.10sat=20kN/m3,G=2.70,w=26%,wL=28%,wp=18%,

30、Es=7.5MPa（4）38.20饱和软粘土1.20sat=18.7kN/m3,G=2.71,w=40%,wL=42.6%,wp=24.1%,1-2=0.95 MPa-1（5）未揭露粘土,饱和, 可塑8.00sat=20.5kN/m3,G=2.68, w=24.5%,wL=38%, wp=20%, Es=9.8MPa, 1-2=0.163MPa-1 2.3 设计内容 本次设计主要针对上部结构物的结构和荷载特征，以及下部土层的物理理学性质，设计了天然浅基础上的单独柱基和柱下桩基础。并对两种基础形式进行了适用性研究。最终确定采用柱下桩基础作为排架结构的基础。具体的设计内容如下：(一)天然浅基上单独

31、柱基础设计 (1)确定基础埋深及尺寸； (2)按规范要求验算地基强度，并修正基础尺寸； (3)验算相邻的Jl、J2两柱基的沉降差、验算吊车道轨坡度； (4)计算单跨排架基础工程的工程量与造价： (5)绘制基础施工图，编制没计说明书。 （二)排架拄下桩基础设计 (1)选择桩基础的类型，进行桩基础布置； (2)计算单桩承载力； (3)确定桩的根数，进行群桩布置，拟设承台尺寸； (4)按规范要求，验算各桩的荷载及承载能力； (5)验算校基础承载力与沉降量，验算相邻的Jl、J2间吊车轨道坡度； (6)绘制桩基础施工图。2.4 设计任务设计实验大厅排架柱下单独基础。该实验大厅为河流泥沙与水利工程的室内模

32、型实验执大厅全长84m。跨度24m，采用钢筋混凝土排架结构共15跨，排架间距6m，在大厅中部没有一道宽6cm的伸缩缝。在柱基础项面处排架柱截面尺寸为30cm80cm，柱截面抽线通道该截面形心。进行两种地基基础方案比较：(1)天然浅基上的单独柱基础；(2)柱下桩基础。3 桩基础设计3.1 单排架柱下桩基设计3.1.1 确定桩的内型和尺寸选用宽为bp=300mm的方形截面桩，桩长取8m,为满足水平承载力的要求桩数取为4。3.1.2 尺寸确定桩距s=4.0bp=4.00.3m=1.2m承台边长为， 长边 a=1.2m+0.5m0.3=2m 短边 b=0.6m+0.5m0.3=1.4m 承台埋深取d=

33、1.0m,高取h=0.8m,有效高度h0=0.8-0.07=0.73m(钢筋混泥土保护层厚度为70mm)。由于承台埋深为1.0m，桩长8m，所以桩入持力层深度为8m-2.0m-2.0m-2.1m-1.2m=0.7m2bp=0.6m,满足要求。3.1.3 的平面布置为了使承台地面群桩中，各桩在竖向力作用的受力均匀，应该是群桩截面的形心和合力作用电的位置重合或接近。故采用承台下的对称布桩方法。示意图见3.1.1和3.1.2图： 图3.1.1 桩的平面布置图 图 3.1.2 桩和承台剖面布置示意图 3.1.4 单桩竖向承载力的确定（水平向承载力值已取为Rah=40KN）根据各层地基土的物理性质，现已

34、查明其对桩周的平均摩阻力为：qs1a=11KN/m2,qs2a=28 KN/m2,qs3a=23 KN/m2,qs4a=21 KN/m2,qs5a=38 KN/m2。桩端平均支承力为qpa=2000 KN/m2。则单桩的竖向承载力特征值为： Ra=qpaAp+upqsial =20000.09+1.2(112.0+282+232.1+211.2+380.7) =339.7KN3.1.5 单桩承载力验算各作用力的标准值为Fk=F1.35=11401.35844.4KNMk=M1.35=4001.35=292.3KNHk=H1.35=1501.35111.1KN取承台及其上填土的平均重度为20KN

35、/m3。轴心力作用下桩顶荷载 QK=( Fk+Mk)/n=(844.4+2.01.41.020)/5 =180.1KNRa=339.7KN偏心力作用下桩顶荷载 Qk minmax=QK(Mk+Hkh)xmax/xi2=180.1(292.3+111.10.8)1.241.22 =259.5KN0 作用于单桩上的水平力为H1k=Hn=1504=37.5KN40KN, 满足要求。扣除承台和其上填土的自重后的桩顶竖向力设计值： NFN=11404285KN Nkminmax=NMHhxmaxxi2 =285(400+1500.8)1.241.22 =393.3KN0 3.1.6 群桩承载力验算根据勘

36、察资料所示土层的物理性质，可取桩周土的内摩擦角200，桩底土修正后的承载力特征值为fa=200Kpa。将桩及桩间图体当承一实体深基础，其底面长边和短边边长分别为： B0a0+2ltan4=2.0-0.4+28tan2004 =3.0m A0=b0+2ltan41.20.428tan2004 2.2m实体基础底面面积为 AA0B02.23.06.6m2考虑轴心荷载是的基底压力为 p0k=pk-c=Fk+GkA-c =844.4+196.6(1.0+8.0)6.6-(318+219+2.110+1.28.7+0.710.5) =168.1Kpafa=200Kpa 考虑偏心作用时 Pmax=p0k+

37、6(Mk+Hkh)B02A0 =168.1+6(292.3+111.10.8)3.022.2 =283.6 Kpa 0 桩基承载力满足要求。3.1.7 群桩沉降验算采用规范GB50007推荐的方法计算，不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响，采用单项分层总和法按下式计算最终沉降量： S=pj=1mi=1njj,ihj,iEsj,i按规范推荐的公式Zn=b(2.5-0.4b)初步确定基底沉降计算的土层深度为14m，每2m分为一层。由于基底以下只有一种土层，则： 1pko=168.1 Kpa, 2= 1-h=168.1-10.52=148.1 Kpa 同理可球的其它土层的附加应力： 3127.1 Kp

38、a， 4106.1 Kpa， 585.1Kpa， 664.1 Kpa, 7=43.1 Kpa 土层沉降量为 S=i=17ihiEsi =168.12+148.12+127.12+106.12+85.12+64.12+43.129.8103 =0.151m=151mm 取沉降经验系数0.5，则地基土最终沉降量为SS SS=0.5151mm=75.5mm120mm 沉降量满足要求。3.1.8 桩身结构设计预制桩截面的配筋主要受桩的起吊，运输，吊立和沉桩的控制。这里按桩的起吊对桩进行配筋。以两个起吊考虑，根据起吊时桩身跨中正弯矩相等的原则，确定起吊电的位置。 如下图所示，桩起吊荷载示意图和桩身弯矩示

39、意图如图3.1.3和3.1.4： 图 3.1.3 桩身弯矩示意图 图 3.1.4 桩的起吊示意图 A点： M1=12qa2 B点： M2=12ql(12l-a)-18ql2 应为M1M2，即12qa2 =12ql(12l-a)-18ql2 则 a=-ll2+l22,带入l8m得a1.66m 预制桩承台有吸力，取q1=2.8KN/m2.考虑起吊时的振动和冲击，取动力系数为1.5，恒载分项系数为1.2. Q=(1.50.3251.2+0.32.8) =4.89KN/m Ma=12qa2=124.891.662 =6.74KNm s=6.74106300270216.5 =0.019 s=1+1-2

40、s2=0.995 As=6.741060.995270235 =106.8mm2桩每边选用212，226mm23.1.9 承台设计.承台受冲切承载力验算（选用混泥土强度等级为C20，轴心抗拉强度ft=1100KN/m2） eq oac(,1) 柱边冲切 冲切力 Fl=F-Ni=1140-0=1140KN 应为承台截面高度为800mm，所以受冲切承载力截面高度影响系数 hp=1.0。 0 x=a0 xh0=0.100.73=0.137(Fl=1140KN eq oac(,2) 桩角向上冲切 C1C20.5m, a1x=a0 x=0.10m, 1x=0 x=2.492, a1y=a0y=0.15m

41、, 1y =0y=0.200 1x=0.561x+0.2=0.562.492+0.2=0.208 1y=0.561y+0.2=0.560.200+0.2=1.400 1x(c2+a1y2)+ 1y(c1+a1x2) hpfth0 =0.208(0.5+0.152)+1.400(0.5+0.102)111000.73 =714.3KNNmax=393.3KN 承台受剪承载力计算 受剪承载力界面高度影响系数为 hs=(800h0)1/4=1.0 对于-截面， x=0 x=2.492(介于0.33之间) 剪切系数 1.7511.752.4921.00.501 hsftb0h0=10.50111001

42、.40.73=563.2KNNmax=393.3KN 对于-截面，y=oy=0.200 剪切系数 1.75y+1.0=1.750.200+1.0=1.458 hsftb0h0=11.45811002.00.73 =2341.5KN3N=855KN 满足剪切要求。 承台受弯承载力验算 Mx=Niyi =22850.60=342.0KNm As=Mx0.9ftho=342.01060.9300730=1735.1mm2 选用直径14 mm，间距80 mm的HRB钢筋，As=1924mm2。 My=Nixi =22850.3=171.0KNm As=My0.9fyh0=171.01060.93007

43、30=867.6mm2 选用直径10 mm，间距90mm的HRB钢筋，As=872mm2。3.2 双排架桩下桩基础设计3.2.1 确定桩的内型和尺寸选用宽为bp=300mm的方形截面桩，桩长取8m,为满足水平承载力的要求桩数取为5。3.2.2 承台尺寸确定桩距s=4.0bp=4.00.3m=1.2m承台边长为， 长边 a=1.2m2+0.5m0.3=3.2m 短边 b=0.6m2+0.5m0.3=2.0m 承台埋深取d=1.5m,高取h=0.8m,有效高度h0=0.8-0.07=0.73m(钢筋混泥土保护层厚度为70mm)。由于承台埋深为1.5m，桩长8m，所以桩入持力层深度为8m-1.5m-

44、2.0m-2.1m-1.2m=1.2m2bp=0.6m,满足要求。3.2.3 桩的平面布置为了使承台地面群桩中，各桩在竖向力作用的受力均匀，应该是群桩截面的形心和合力作用电的位置重合或接近。故采用承台下的对称布桩方法。见图3.2.1： 图 3.2.1 桩平面布置图剖面布置图见图3.2.2： 图 3.2.2 桩和平台剖面是一图 3.2.4 单桩竖向承载力的确定（水平向承载力值已取为Rah=40KN） 根据各层地基土的物理性质，现已查明其对桩周的平均摩阻力为：qs1a=11KN/m2,qs2a=28 KN/m2,qs3a=23 KN/m2,qs4a=21 KN/m2,qs5a=38 KN/m2。桩

45、端平均支承力为qpa=2000 KN/m2。则单桩的竖向承载力特征值为： Ra=qpaAp+upqsial =20000.09+1.2(111.5+282+232.1+211.2+381.2) =409.9KN3.2.5 单桩承载力验算各作用力的标准值为Fk=F1.35=13201.35=977.8KNMk=M1.35=5601.35=414.8KNHk=H1.35=2001.35=148.1KN取承台及其上填土的平均重度为20KN/m3。轴心力作用下桩顶荷载 QK=( Fk+Mk)/n=(977.8+3.22.01.520)/5 =233.96KNRa=409.9KN偏心力作用下桩顶荷载 Q

46、k minmax=QK(Mk+Hkh)xmax/xi2=233.96(414.8+148.10.8)1.241.22 =345.1KN0 作用于单桩上的水平力为H1k=Hn=2005=40KN, 满足要求。扣除承台和其上填土的自重后的桩顶竖向力设计值： NFN=13205264KN Nkminmax=NMHhxmaxxi2 =264(560+2000.8)1.241.22 =414KN0 3.2.6 群桩承载力验算根据勘察资料所示土层的物理性质，可取桩周土的内摩擦角200，桩底土修正后的承载力特征值为fa=200Kpa。将桩及桩间图体当承一实体深基础，其底面长边和短边边长分别为： B0a0+2

47、ltan4=3.2-0.4+28tan2004 =4.2m A0=b0+2ltan420.428tan2004 3.0m实体基础底面面积为 AA0B04.23.012.6m2考虑轴心荷载是的基底压力为 p0k=pk-c=Fk+GkA-c =977.8+1912.6(1.5+8.0)12.6-(318+219+2.110+1.28.7+1.210.5) =144Kpafa=200Kpa 考虑偏心作用时 Pmax=p0k+6(Mk+Hkh)B02A0 =144+6(414.8+148.10.8)4.223.0 =204 Kpa 1.2fa=240 Kpa Pmin= p0k-6(Mk+Hkh)B0

48、2A0 =144-60 =184 Kpa 桩基承载力满足要求。3.2.7 群桩沉降验算采用规范GB50007推荐的方法计算，不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响，采用单项分层总和法按下式计算最终沉降量： S=pj=1mi=1njj,ihj,iEsj,i按规范推荐的公式Zn=b(2.5-0.4b)初步确定基底沉降计算的土层深度为12m，每2m分为一层。由于基底以下只有一种土层，则： 1pko=144 Kpa, 2= 1-h=144-10.52=123 Kpa 同理可球的其它土层的附加应力： 3102 Kpa， 481 Kpa， 560 Kpa， 639 Kpa 土层沉降量为 S=i=16ihiEs

49、i =1442+1232+1022+812+602+3929.8103 =0.112m=112mm 取沉降经验系数0.5，则地基土最终沉降量为SS SS=0.5112mm=56mm120mm 沉降量满足要求。3.2.8 桩身结构设计预制桩截面的配筋主要受桩的起吊，运输，吊立和沉桩的控制。这里按桩的起吊对桩进行配筋。以两个起吊考虑，根据起吊时桩身跨中正弯矩相等的原则，确定起吊电的位置。弯矩图和桩起吊示意图如3.2.3和3.2.4图： 图 3.2.3 桩身弯矩示意图 图 3.2.4 桩起吊荷载示意图 A点： M1=12qa2 B点： M2=12ql(12l-a)-18ql2 应为M1M2，即12q

50、a2 =12ql(12l-a)-18ql2 则 a=-ll2+l22,带入l8m得a1.66m 预制桩承台有吸力，取q1=2.8KN/m2.考虑起吊时的振动和冲击，取动力系数为1.5，恒载分项系数为1.2. Q=(1.50.3251.2+0.32.8) =4.89KN/m Ma=12qa2=124.891.662 =6.74KNm s=6.74106300270216.5 =0.019 s=1+1-2s2=0.995 As=6.741060.995270235 =106.8mm 桩每边选用212，226mm2。3.2.9 承台设计.承台受冲切承载力验算（选用混泥土强度等级为C20，轴心抗拉强度

51、ft=1100KN/m2） eq oac(,1) 柱边冲切 冲切力 Fl=F-Ni=1320-264=1056KN 应为承台截面高度为800mm，所以受冲切承载力截面高度影响系数 hp=1.0。 0 x=a0 xh0=0.250.73=0.342(Fl=1056KN eq oac(,2) 桩角向上冲切 C1C20.5m, a1x=a0 x=0.25m, 1x=0 x=0.342, a1y=a0 x=0.14m, 1y =0y=0.192 1x=0.561x+0.2=0.560.342+0.2=1.033 1y=0.561y+0.2=0.560.192+0.2=1.429 1x(c2+a1y2)

52、+ 1y(c1+a1x2) hpfth0 =1.033(0.5+0.142)+1.492(0.5+0.252)111000.73 =1221.6KNNmax=414KN 承台受剪承载力计算 受剪承载力界面高度影响系数为 hs=(800h0)1/4=1 对于-截面， x=0 x=0.342(介于0.33之间) 剪切系数 1.7511.750.3421.01.304 hsftb0h0=11.30411002.00.73=2094.2KNNmax=828.0KN 对于-截面，y=oy=0.192 剪切系数 1.75y+1.0=1.750.192+1.0=1.468 hsftb0h0=11.46811

53、003.20.73 =3772.2KN3N=792KN 承台受弯承载力验算 Mx=Niyi =22640.27=142.56KNm As=Mx0.9ftho=142.561060.9300730=723.3mm2 选用直径12 mm，间距100mm的HRB钢筋，As=1131mm2。 My=Nixi =22640.8=422.4KNm As=My0.9fyh0=422.41060.9300730=2143.1mm2 选用直径14 mm，间距70 mm的HRB钢筋，As=2199mm2,为延短边的每米钢筋数。 3.3 单排架柱和双排架柱间吊车轨道坡度计算 前面已经算出，单排架柱下基础的沉降量为S

54、j1=75.5mm,双排架下基础的沉降量为Sj2=56mm。沉降差为Sj1Sj275.55619.5mm，两柱底中心的水平距离为x=6000+30=6030mm。 所以J1与J2柱间吊车轨道坡度有， tan=Sj1Sj2x =19.56030=0.003238.00sat=20.5kN/m3,G=2.68, w=24.5%,wL=38%, wp=20%, Es=9.8MPa, 1-2=0.163MPa-1 根据表41中土的物理力学性质指标由以下公式求得 = 2 * GB2 = 5 * GB2 层土的、值以及已知的、值，见表42。将表41中土的物理力学性质指标代入以上三式，则所得指标如下表42所

55、示。表4-2 地基土层土 = 2 * GB2 = 5 * GB2 层的物理性质指标土层土的物理性质指标( kN/m3)(%)(MPa)（2）=1926.28.5120.60.87（3）sat=20267.5100.80.7（4）sat=18.7405.518.50.860.97（5）sat=20.524.59.8180.250.6由于第一层为填土不能作持力层，因此不求第一层的值。根据已有资料对进行工程地质类比得出主要受、等的影响。最终分析得各持力层承载力特征值如下： = 2 * GB2 层：粉质粘土165Kpa; = 3 * GB2 层：粉土135Kpa; = 4 * GB2 层：饱和软粘土1

56、00Kpa; = 5 * GB2 层：粘土200Kpa;由以上地层资料及各土层的值可以初步选定以第二层粉质粘土层作为地基持力层，现在拟采用基础埋深d=3.0m，基底标高为43.50m.4.1.2 地基承载力及基础底面尺寸的确定由于基础埋深d=3.00m0.5m，地基承载力特征值应按下式进行修正：式中 修正后的地基承载力特征值； 地基承载力特征值； 、基础埋深的地基承载力修正系数，按建筑地基基础设计规范GB500072002中表5.24取值。基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度；基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度；b、d基础底面宽度和基础埋深，当基底宽度小于3m时按3m

57、计算，大于6m时按6m考虑。查表得=165kPa， =0.0,=1.0，计算得18*3/318KN/ m3，先进行深度修正得： =165kPa+1.018 kN/m3（3-0.5）m =210kPa由于基础所受偏心荷载较大，为了减小偏心距以满足承载力的要求，因此采用非对称的等腰梯形基础。如图4.1.1所示。 图4.1.1 基础尺寸示意图初步假定b2/b1=3.0,l/b1=3.0.则基础的底面积A为：基础荷载因存在较大的偏心，初定此轴心受力时面积曾大40。则基础底面面积A为： A=6b121.4 =1.4844.4kN/(210kPa20kN/m33.0m +0) =7.9m2于是，b11.1

58、5m, 取b1=1.2m。则 b2=3b1=31.2m=3.6m,l=3b1=31.2m=3.6m因b2=3.6m3.0m，故须做宽度修正。=165kPa019 kN/m3（3.6-3.0）m+1.018 kN/m3（3-0.5）m210 kPa基础地面尺寸图如下图4.1.2所示：图4.1.2 基础底面尺寸示意图4.1.3计算基底底面的平均压力和净反力计算偏心矩： =3.6（1.2+23.6）/3（1.2+3.6）-3.6/2 =0.3m 计算基底底面的平均压力： =(844.4+20361.21.2)/（61.21.2）=151KPafa=210KPa (满足要求) =151KPa（160.

59、16/3.6） =192KPa0 (满足要求)计算基底净反力Pj: =1140kN/61.22(m)=132kPa =132KPa（160.16/3.6） =168KPa =132KPa（1-60.16/3.6） =97KPa因此，基础底面压力满足条件。4.1.4软弱下卧层承载力验算由于地基基底下存在承载力明显低于持力层的粉土层（135Kpa、饱和、软塑），因此需要进行软弱下卧层承载力验算。要求作用在下卧层顶面处的总应力不超过软弱下卧层的承载力，即 式中 相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值； 软弱下卧层顶面处的自重应力值； 软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。计

60、算附加应力值时，一般采用简化方法，即参照双层地基中附加应力分布的理论解答按压力扩散角的概念计算。对于等腰梯形基础其基底处的附加应力（）往下传递时按压力扩散角向外扩散至软弱下卧层表面，根据基底于扩散面积上的总附加应力相等的条件(对于等腰梯形基础可以近似假设其应力传递后仍为梯形面积)。计算如下所示：由，查表后由线性插值得，=0.268。基底面积为，传递到软弱下卧层顶面处的面积为 因此传递到软弱下卧层顶面处的附加应力： 软弱下卧层顶面处的自重应力：下卧层顶面处承载力特征值： =135+1.018.4（5-0.5） =217.8KPa验算： （满足要求）因此，软弱下卧层承载力满足条件。4.1.5基础高