预制桩基础工程课程设计

1.1选择桩型、桩端持力层、承台埋深1.1.1选择桩型根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。采用静压预制桩.根据地基土层，采用摩擦桩。1.1.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较后，而第④层是粉土夹粉质粘土，所以第④层是比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,h=1.8+8.3+12+1=23.1m由于第①层厚1.8m，所以初步选择承台底进入第②层土0.3m，即承台埋深为2.1m，桩基的有效桩长即为23.1-2.1=21m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层<10时，桩边长取300〜400,因此选择桩的尺寸为350mmX350mm。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1m，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。1.3确定单桩竖向承载力标准值按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：Quk=Qsk+Qpk=u£qskii+aPskAp=4x0.35x〔15x(6-2.1)+36x4.1+43x12+111x1[+0.352x1784.5=1166.34+218.6=1385kN估算的单桩竖向承载力设计值(Ys=p=1.60)r=Osk+Qpk=1385=865.6kNYY1.6按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：Quk=Qsk+Qpk=4x0.35x(35x8+x29x12+55x1)+0.352x2200=956.2+269.5=1226kN估算的单桩竖向承载力设计值(Ys=p=1.65)r=Osk+QpL=^26=743kNYY1.65由于R1>R2，所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用R=R2=743kN，初步

确定桩数。1.4 确定桩数和承台底面尺寸1.4.1①一日柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：F=2160kN,M=204kN-m,Q=149kN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1.1~1.2,现在取1.1的系数，即：n>—x1.1=2160x1.1=3.2（根）R2 743取n=4根，桩距Sa>3d=1.05m承台尺寸为1.9mx1.9m。1.5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。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。下面用群桩效应系数法计算B,C复合基桩的竖向承载力设计值1.5.1四桩承台承载力计算（B承台）承台净面积：A=1.92—4x0.352=3.12m2。C承台底地基土极限阻力标准值：qk=2fk=2x125=250KPack250x3.2-~4ck250x3.2-~4=195kNQsk=uZq.l=956.2kNQk=Aq=269.5kN分项系数Y.p=1.65,yc=1.70群桩效应系数查表得：七=0.8,%=1.64承台底土阻力群桩效应系数:门=nlA^+n。举ccAc cAc承台外区净面积Ae=1.92-(1.9—0.35)2=1.2m2c承台内区净面积A，=Ac—Ae=3.12—1.2=1.92口2查表门i=0.11,^e=0.63cc

TOC\o"1-5"\h\zA1Ae 1.92 1.2门=门i—c+门e—l=0.11 +0.63 =0.31ccAc cAc 3.12 3.12那么，B复合桩基竖向承载力设计值R:R=n +n纭+n』=0.89562+1.64269.5+0.31竺=767kNsYpYcY1.65 1.65 1.701.6桩顶作用验算1.6.1四桩承台验算(B承台)(1)荷载取B柱的Nmax^合：F=2294kN,M=78kN•m,Q=47kN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人0=L°.由于柱处于①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,1小高至承台底2.4m，所以承台的平均埋深d=—(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.F+G=2294+1.92x2.25x20x1.2=2294+195=2489kN作用在承台底形心处的弯矩£M=78+47x1=125kN桩顶受力计算如下：NmaxH+£MQmax=箜+H6=674kN

n 乙(y2) 4 4x0.6NmaxN=N=4—£M “a、min- £(y2)i缝一些竺=570kN4x0.62N=5=缝=622kNn4Y0Nmax=674kN<1.2RY0Nmin>0Y0Y0N=622kN<R=767kN满足要求(2)荷载取mma劄合：F=1977kN,M=254kN•m，Q=38kNF+G=1977+195=2172kN£M=254+38x1=292kN桩顶受力计算如下：NmaxF+G+^7x^max=丑2+292x0.6=543+121.7=664.7kNn乙(y2) 4 4x0.6NmaxN.=F+G-^yxymax=^2—292x0.6=543-121.7=421.3kNmin“ 乙(y2) 4 4x0.62iN=M^=匹2=543kNn4y0Nmax=664.7kN<1.2Ry0Nmm>0y0N=543kN<R=767kN满足要求1.7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。1.7.1B柱沉降验算竖向荷载标准值F=1764kN二,F+G1764+1.9x1.9x2.25x20基底处压力P=一^= -z =533.7kPaA 1.9x1.917.5x1.8+18.4x0.3基底自重压力Y,= x2.1=37kPa2.1d2.1基底处的附加应力P0=P-yd=g-37=496.7kpa桩端平面下的土的自重应力。c和附加应力。z（b广^0）计算如下:在z=0时:Syh=17.5x1.8+18.4x0.3+(18.4-10)x8+(17.8-10)x12+(19.1-10)x1=206.9kPalb=1,2%=°，以=0.25,b=4op0=4x0.25x496.7=496.7kPa在z=2m时：b=Syh=206.9+2x9.1=225.1kPaii=2.1,a=0.0786,b=4op0=4x0.0786x496.7=156.16kPa③.在z=2.8m时：b=Eyh=206.9+2.8x9.1=232.38kPa=3,以=0.0447,。s=4咒=4x=3,以=0.0447,。s④.在z=4.3m时。=Zyh=206.9+4.3x9.1=246kPal/l/b=1,2z/b=8;61.9=4.5,a=0.0.0218,。=4op=4x0.0218x496.7=43.5kPa将以上计算资料整理于表2.4表2.4气。z的计算结果（B柱）Z(m)。(kPa)2父/ba。(kPa)0206.9100.25496.72225.112.10.0786156.162.8232.38130.044788.84.324614.50.021843.5在z=4.4m处，。z，。=43.5246=0」76<0.2，所以本基础取Z=4.3m计算沉降量。计算如表2.5表2.5计算沉降量（B柱）Z(mm)2祐/baiaz(mm)az,—a.1z1E.(kPa)ASi=4%xEi(az.-a.1z.1)0100.250200012.10.1771342.2342.21150059.12800130.1369383.341.1115007.1430014.50.1017437.354115009.3S’=59.1+7.1+9.3=75.5mm桩基础持力层性能良好，去沉降经验系地=1.0。短边方向桩数nb=2,等效距径比业=0.886色=0.886亘近=2.4，长径比d■:nb<-4x0.35山=2%.35=60，承台的长宽比L%c=1.0，查表：C0=0.031,C1=1.9,C2=17.59V=C+ n =0.31+ =0.082e0C1(nb-1)+C2 1.9(2-1)+17.59所以，四桩桩基础最终沉降量S=wS'=1.0x0.082x75.5=6.21mm 满足要求1.8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0.293l(L=11m)，起吊时桩身最大正负弯矩Mmax=0.0429KqLz，其中K=1.3;q=0.352x25x1.2=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,II级钢筋，所以：Mmax=0.0429KqL2=0.0429x1.3x3.675x112=24.8kN.M桩身截面有效高度h0—0.35-0.04—0.31mM24.8x106以-fbh「14.3x350x3102—.1 . 1 . y=_(1+®1-2气)—-(1+J1-2x0.05156)—0.9735一,M24.8x106 …桩身受拉主筋As— = =274mm2yfh00.9735x300x310选用2014(A=308mm2>274mm2)，因此整个截面的主筋为4014,A=615mm2，615配筋率为P—35赤310—0.566%>pm.n=0.4%。其他构造要求配筋见施工图2-10。身甲叩fA+fA)—1.0x(1.0x14.3x350x310+310x615)—1742.2kN>R满足要cc ys1.9承台设计承台混凝土强度等级采用C201.9.1四桩承台设计(B柱)由于桩的受力可知，桩顶最大反力Nmax-674kN，平均反力N—622kN,桩顶净反力:G 195Njmax—NmaxNjmax—Nmaxn 42294—573.5kNnn4nn柱对承台的冲切由图2-8，a^—ay—175mm2，承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度h0—1000-80—920mm，承台底保护层厚度取80mm.冲垮比入=X=―&^= =0.19oxoyh0 9200.720.720.72冲切系数dox=doy==02=0.19+0.2=1.846oxB柱截面取500x500mm——)x1100x0.92,——)x1100x0.92冲切力设计值F=F-£Q=2294—573.5=1720.5kNu=4x(500+175)=2700mm=2.7mTOC\o"1-5"\h\zofuh=1.846x1100x2.7x0.92=5044kN>yF=1720.5kNtm0 0l角桩对承台的冲切由图2-8，a=a=175mm,c=c=525mm角桩冲垮比人=X=%=装*=0.191x 1yh0 9200.48 0.48角桩的冲切系数以1.=以顷=厂奇3=0.19+0.2=1x[以(c+%)+以(c+%)]fh1x 2 2 1y 1 2t0=2x1.23x(0.525+0.175=1524.8kN>0N =625.3kN 满足要求（3）斜截面抗剪验算计算截面为I-I，截面有效高度h0=0.92m，截面的计算宽度b0=1.9m，混凝土的抗压强度fc=9.6Mpa=9600kPa，该计算截面的最大剪力设计值V=2N =2x674=1348kNa=a=175mm剪跨比