土木工程(桩基础)毕业设计

桩基础设计目录前言1、设计原始资料、建筑基地平面图2（1）、选择桩型（2）、选择桩的几何尺寸以及承台埋深3、确定单桩极限承载力标准值（1）（1）、桩身结构设计计算、确定复合基桩竖向承载力设计值、九桩承台承载力计算（①—C承台）桩顶作用验算，桩承台验算（①—C承台）6、柱对承台的冲切、角桩对承台的冲切、斜截面抗剪验算、受弯计算桩基础沉降验算结论与建议结束语参考文献1（1）、设计原始资料拟建三明大酒店工程位于三明市东兴五路以南，其东临电子商城，西侧为居民住宅，房地产公司。南侧为儿童服装设计公司。拟建建筑物为一框架结构，地面以227000m260m40m，基坑开挖深度（600mm×400mm）柱底面（基础顶面）处的荷载根本组合设计值有两类：最大轴力组合：轴向力F=6200kN，柱底弯矩为M=510kN·m，水平荷载V=285kN；桩身采纳C30最大弯矩组合：轴向力F=4715kN，柱底弯矩为M=670kN·m，水平荷载V=385kN；（M、H）。基坑周边无复杂管线，有利于基坑施工。依据钻探揭露，拟建场区地貌单元为阶地，地形较平坦，场地四周均无格外情况分布。在基坑支护影响范围内，自上而下有下列土层：①-1层填土：灰色，稍密，主要由碎石、碎砖、建筑垃圾组成，硬质含量30-60%5②层粉质粘土：黄褐色，可塑～硬塑，含少量铁锰结核，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。③层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。④层细砂：褐黄，黄色，细砂为主，含少量粘性土，分选性较好，成分多为石英质，含云母，很湿~饱和，稍密状态。⑤砂土状强风化花岗岩（γ2（3）c）：浅肉红色，原岩结构根本保留，岩芯呈砂5土状，岩芯手可掰碎，遇水易散、易软化，干钻困难，岩体根本质量等级为Ⅴ级。5.00-16.50m2.00～6.50m2.20～6.20m。地下水位埋3类别土粒重类别土粒重重度渗透系内摩擦压缩模承载力序号（名称）1 填土粉质2粘土粉质3粘土细砂砂土厚度度含水率液限塑限黏聚力h(m)1.5γ(kN/m3)18.5γ(kN/ms3)28.5ω(%)20.7ωL27.9ωP17.7数k(m3/d)0.005角φ(°)k8c(kPa)k10量E(MPa)s-标准值f(kPa)ak6.519.02921.328.318.20.0820185.50125319.929.525.028.718.10.0725309.83170520.530.520.8--1.327015.902201221.0-----332835.0270花岗花岗岩(2)、建筑基地平面图2、选择桩型由于框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采纳浅基础。又由于灌注桩具有承载力能力高，施工便利，工期短，造价低，施工时无振动、无地面隆起或侧移，对周边建筑物危害小，使用范围大，适用于各种地质条件。所以，依据施工场地属于市区，地基条件以及场地周围环境条件，应该选择灌注桩基础。、选择桩的几何尺寸以及承台埋深61.56.535~饱和，稍密状态，土层比较薄，桩承载力不够，所以不宜做持力层；2（3）c），125比较高；1.0m（>2d），工程桩入土深度为h。h235111m2.0m11-2=9.0m。桩截面尺寸选用：由于阅历关系建议：楼层<10时,桩边长取300～400,故取d=350m4.5m4.5m（不包括桩尖长度在内），0.5m，这是考虑持力层可能有肯定的起伏以及桩需要嵌入承台肯定长度而留有的余地。3（1）本设计属于二级建筑桩基，当依据土的物理指标与承载力参数之间的阅历关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：Q ——单桩极限摩阻力标准值（kN）skQ ——单桩极限端阻力标准值（kN）pku ——桩的横断面周长（m）A——桩的横断面底面积（m2）pL ——桩周各层土的厚度（m）iq ——桩周第i（kP）sikqpk

a——桩底土的单位极限端阻力标准值（kP）a经查《建筑桩基技术规范》得：层序层序阅历参数法序数土状③粉质粘土60④细砂35⑤砂土状强风化花岗岩2007500按阅历参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：＝3.140.3560335520010.3523.1447500＝1254.234kN估算的单桩竖向承载力设计值（s

1.65）pR——单桩竖向极限承载力设计值，kNQ ——单桩总极限侧阻力力标准值，kNskQ ——单桩总极限端阻力力标准值，kNpk ——桩侧阻力分项抗力系数s ——桩端阻力分项抗力系数p所以最后按阅历参数法计算单桩承载力设计值，即采纳R760.142kN，初步确定桩数。4、确定桩数和承台底面尺寸下列以①—C最大轴力组合：最大轴力6200kN，弯矩510kNm， 最大弯矩组合：轴力4715kN， 最大弯矩670kNm，剪力385kN①—C最大轴力组合的荷载：F=6200kN，M=510kNm，Q=285kN1.1~1.2 ，目前取1.2的系数，即： n F

1.2

6200

1.27.25根1.35R 1.35760.142取n＝91614-9S4d＝40.35m1.4m,S=1.4m3.5m×3.5m1.3m60mm，80mm，则承台有效高度为h=1.3-0.08=1.22m0如下图所示：装的布置图计算桩顶荷载

桩基平面图取承台及其上土的平均为重度为G

20KNm3FQ KGKF

6200/1.351023.52桩顶平均竖向力：K n 9537.510KNRa

760.142KN 满足要求5、桩身结构设计计算（1）、桩身结构设计计算max两端桩长各4.5m,采纳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0.293L(L=4.5m)处，起吊时桩身最大正负弯矩M 0.0429KqL2，其中K=1.3;q3.140.3524251.22.885kN/m.。即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采纳混凝土强度C30, 级钢筋，所以：max取桩身保护层的厚度50mm，则桩身截面有效直径d 0M 3.258106

A 36.368mm2s fhs y 0

0.99537300300AS

0.4%30023.144242.6mm24～8Φ10～12305d，对待沿管灌注桩，配筋长度不小于承台软弱土层层底深度；所以，410(A 43.14102S

4314mm2

242.6mm2)配筋率为 314 0.444% ％>3.1430024

min

0.4 A 43.141024314mm2其他构造要求配筋见施工图。S

(c

fAfc

s

故满足要求如下图所示：装的截面图（2）、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。基规范》采纳群桩效应系数法。下列用群桩效应系数法计算复合基桩的竖向承载力设计值（3）、九桩承台承载力计算（①—C）A3.52c

93.140.352

411.385m2。承台底地基土极限阻力标准值：q 2f 2170340KPack ka分项系数 1.65, 1.70s p c由于桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下：群桩效应系数查表得： 0.8,s

1.67p

Ai Ae承台底土阻力群桩效应系数:

i c e cAAc c cAAc c——侧阻群桩效应系数s ——端阻群桩效应系数p——承台土阻力阻群桩效应系数ci——承台内区土阻力群桩效应系数ce——承台外区土阻力群桩效应系数c——承台土阻力分项抗力系数cQ （kN），ckq ——承台底ck

2值，可按《地基规范》中相应的地基土承载力2，（kN）；A——承台底地基土净面积（m2）。cAi——承台内区的净面积cAe——承台外区的净面积cfkPkAec

3.52

a(3.50.35)2

2.3275m2cccc

i 0.14, e 0c c那么，CR:那么，CR:取R=760.142KN（4）桩顶作用验算，桩承台验算（①—C）荷载取CNmax组合：F=6200kNM=510kNm，Q=285kN80mm，则承台有效高度为h=1.3-0.08=1.22m，承台的平均埋深d2m；但由于063本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.0则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.作用在承台底形心处的弯矩 M5102851.3880.5kN桩顶受力计算如下：FQ kGk4886.593542.955kNR760.142KN 符合要求Fn 9Q542.955kNR760.142kN 满足要求M xx轴的力矩设计值yi——第ix轴的距离。荷载取Mmax组合：F=4715kN，M=670kNm，Q=385kN桩顶受力计算如下：Nmin0 N556.556kNR760.142kN 满足要求6、承台设计承台混凝土强度等级采纳C20,承台是正方形，双向配筋相同。桩承台设计（C）由于桩的受力可知，桩顶最大反力N 678.483kN，平均反力N556.556kN,桩max顶 净 反 力 ：N

N

G678.4833.522101.2678.48332.667645.816kNn 9N

N

G523.889kNn、柱对承台的冲切H=1.3m,计算截面处的有效高度h0

1300801220mm，承台底保护层80mm.当 0.20h时，取0 0 故取α 925mm0x

0.20h;当 h时，取 h，满足0.2—1.00 0 0 0 0故取α 1025mm0ya

925

a 1025即：冲垮比 ox

ox 0.758 h 1220 oy0

oyh0

1220冲切系数

0.84

0.84

0x ox

0y oy

截面高度影响系数：当h≤800mm时，取βh＝1.0；当h≥2000mm时，取βh＝0.9hphp

10.9 0.9682000800混凝土的抗拉强度设计值：f 1100kPatFl

F Q62001760.1425439.858kNi

b a

b a

fh0.8770.8080.60.8770.8080.60.9250.96811001.22

0y

0y

0

hp t 0 0.41.0256448.329KN0.41.025l

5439.858KN满足要求、角桩对承台的冲切9.1.1a1x

a 925mm;ax a

a 1025mm;c c0y 1 2a

525mm角桩冲垮比 1x 0x

1x 0.758;h0

y 0y

1y 0.840h0角桩的冲切系数 ,1x ,1x 1y

——角桩的冲切系数；——角桩冲跨比，其值满足0.2～1.0

=1x ，a1x h，a

=1y；a1y ha

c,c1

——从角桩内边缘至承台外边缘的距离（m），此处应取桩的有效c,c1 2

a ,a1x 1y

——从承台底角桩内边缘引一 450冲切线与承台顶面相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该450线以内时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。、斜截面抗剪验算截面有效高度h0

1.22m，截面的计算宽度b0

3.520.083.34m，混凝土的抗压ft

1100kPa，该计算截面的最大剪力设计值：hsII斜截面

0

1/4800/122/1/49对待柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。《桩基规范》规定，剪切破裂面为经过柱边和桩边连接线形成的斜截面，抗剪验算应满足：V

xx顶净反力设计值总和（kN）；V——垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一侧的y桩顶净反力设计值总和（kN）；V x（kN）0xV y（kN）0yn ---延轴方向一边的桩数VV

= hs= hs

bh，c y0bh，cx0a 925mm;x

剪跨比 x

x 0.758 ;aha0当0.3时，取＝0.3；当3.00.922所以：

0.758 ; 剪切系数 1.75

1.75

0.955x 1.0 0.7581.0x对IIII斜截面: a 1025mm;ya

1.75

1.75剪跨比 y

y 0840 剪切系数h0

1.0x

0.8401.0

0.951、受弯计算：承台I-I级钢筋f 300N/mm2,f 1100kPa .y tf——混凝土的轴心抗压强度设计值；cbh ——构件截面面积；0A ——全部纵向钢筋的截面面积；Sf ——纵向钢筋的抗压强度设计值；yS由于： A S

6469.924

0.1588%

0.15%bh 334012200 0

minAs6469.924mm2IIII截面处最大弯矩Mx3N16696681.40.2)2003602kN.m:fy300N/mm2,混凝土的抗拉强ft1100kPa. 由于： S

6082.58

0.1493%

0.15%bh0 0所以，选用

33401220

min（双向布置）如下图所示：Y7采纳长久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S1.4m6d60.352.1m，所以能够采纳分层总和法计算最后沉降量。桩基的最后沉降量表达式为：

m n zz Se

S' =e

Pij 0j

E

j i siS——桩基的最后沉降量（mm）；S'——按分层总和法计算阅历系数（mm）；S'——按分层总和法计算阅历系数，当无地区阅历时，可参考：非软土地区和软土地区桩端有良好持力层时，=1；软土地区，且桩端无良好持l≤25m，=1.7；当l25m，5.9l20；7l100S'l——桩长（m）；——桩基等效系数e——桩基等效系数。定义为：群桩基础按明德林解计算沉降量 S 与e mSB

之比，可按下式简化计算： c

n 1nBcL，，b nBcL，，e 0 c(n1 b

b2 c

cc——反映群桩不同距径比SdL，及承台的长宽比0 1 2 d dcL 等因素的系数，可查《基础工程》的附录Ⅳ表。cBc

c c

分别为矩形承台的长、宽及桩数。nBcLcn——矩形布桩时的短边布桩数，当布桩不规则时可按 n nBcLcb bnb

1n=1bm——角点法计算点对应的矩形荷载分块数P ——角点法计算点对应的第j块矩形底面长久效应组合的附加力，0jkNn——桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数E ——等效作用底面以下第I（MPsi

）；采纳地基土自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量zij离（m）

,z

ji层土，第i1层土底面的距, ——桩端平面第jIi1层土底面深度ij 范围内平均附加应力系数，可按规范附录G形基础中心点沉降

S' e

Pe

n zi

z i1E

i1式中：，

iazi

2zi

si，z 2zi1 i，z 2zi

b b B b Bc c查附录G地基沉降计算深度zn

，按应力比法确定，且zn

处的附加应力z

与土的自重应力c

应该符合下式要求：z

0.2c计算各层土的自重应力： ——第ikPsi a——第i层土的重度，在地下水位以下用浮重度i ihi ——第i层土的厚度，m由于：L

3.5 l 9

s 1.4C 1 25.7 a 4B 3.5 d 0.35 d 0.35C查表得：用内插法算得C=0.061 C=1.603 C=11.5050 1 2Fk

4715/1.353492.593kN基底自重应力：G'dl219319.9520.5121/1110291112kPa 基k底处应力：p

Fk

G'k

3492.5933.52111.2396.310kPak A 3.53.5实体深基础基地处原有的土中自重应力 219319.9520.521/1110