桩基础及防水板设计方法

桩基及防水板设计方法天津竦沽海洋科技商务园二期工程项目绍〉引言天津塘沽海洋科技商务园二期工程基础采用桩基及防水板方案，需要计算的内容为：桩基承载力特征值.桩棊承台、桩碁沉降、地下宅抗浮、桩棊抗拔、防水板•同时对软土的负肆阻影响作了初步分析.需要说明的是，关于桩基承载力特征值修正值及m基负廉阳的计算过程中加入了未]入论证的个人观点，有兴趣参考者应译慎研究.最好能加以补充。〉计算模型假定1） 桩基及防水板计算时，所有竖向荷我由桩基承担，不考虑承台作用：2）防水板算一只•圧髙各楼统一取1.2米（承庁局70）.地卜•帘外墙统一按梁输入.砂面统一为瑕宽•地卜一£仏淌减500（3.9-0.5=3.4米、4.2£・5=3・7米人同时土0.0处对应位置的墙改为梁.梁高500M结构的剪力墙仍为剪力墙不变：3） 总信息的地卜电忙数改为两站桩卑计算i刻〃荷我时IIXSATWE”尙我。〉桩基计算一、 输入地质锁料1） 进入JCCAD“地质资料输入'•菜单，建立新文件。2） 点击“土层参数”选顶•地勘中的土名称并不能与土参数中的一一对应.找相似的进行输入.在之后的孔点输入中可以修正.3） 点击44土层布资.选项.将地勘资料中的全部土层逐层输入。注意：在窗口下方的“结构物±0.00对应的地质资料标髙二”一项•应输入地勣中的±0.00对应的绝对林髙.卄此地块屮各恂用的士c.00fAlllnb町任选一个楼座的标局值输入.各楼座分别计算时冉改为木楼烧的值。此值JZ后的孔点标高有关•4） 点击“孔点输入”选项输入孔位•忤先需婴确定各点坐标他庄AUTOCAD屮将轴线厘单显出来.将迭定的坐标原点孔位移动到（0.0人-傲迭择左下角点的孔位，其余孔位的坐标均相对此点.兀次■用TSSD中“符号f•标坐标点〃标注各点坐标.完成Z后打印出这张孔点坐标图•最后.在JCCAD中进行孔点输入。具体方法如卜：在窗I」中任总点儿个孔点.然后用“修改参数”选项逐一修改对应的毎-个孔点坐标值•“孔门标岛”-项愉入地勘资料中给岀的值（此值为绝对标瓶与±0.00输入的绝对标高相对应），逐•修改土层参数,」披是“土层底标烏此他为绝对标細III于土层布置中各个土层参数均已输好.其余参数在这里不用修改。“孔口水位标髙”辑入地质资料中的稳定水位深度5） 地质资料全部辎入完成后，町以点击“点柱状图”、“土剖面图戸进行查看。6） 将“Adz"文件拷贝到计软文件夹中即可引用•二、 输入基木参数1） 基本参数菜单项.防水板荷栽已在PM输入.所缺荷载为防水板以下800高的承台部分•所以将单仃山I枳瘦上*强（覆上不川算•欣復仮以卜•承台部分的等效7R虽）.StJlxffi20.0kn/m2：选抒悌基菜单：一层上部作用点标高填防水板顶相对标為即分别为4.2米层高输入425和3.9米层高输入・3・95米。2）桩皋参数：E桩术我力（背丿N=630kn,桩径0=400mm•璧艸=80mm,桩长（暂〉=18米・7尺台底标髙输入值：3.9米层高输入・5」5及4.2米层高输入・5.45米：粧间1400mm：桩边距：4（X）mm：湫台阶数収1-阶髙取计算所需各承台的最大值.木工程一般取2.阡怎取300双认值针％-壇・“利东计篇所玄冬釆台的｛女值是*女扌1200mm]3） 飛台机•按菜单进行.4） 非承台桩，按菜单进行.4.1、核心尙部分先建筏板基础及地基梁.？旻板厚度初步联值1200mm：4.2、先按桩菇参数在復板范隔内布桩.布完后即显示所需的桩根数,不够时可扩大筏板尺寸(挑岀儿注怠挑出长度不亢太大;復板布置复杂时应注意有限元单元划分区格耍适当:4.3、 艮査计算结果.调整:*克*頊・・由扌针茸秩伴的,・&点因.彳间食复谒整针第时.勺去秸皐可能实味是诒一松的针.算猶溶・电比.虚敌后止计算介系询，最附按•它埶金入屍孩棗4T从杲一玻.可〃序针>防水板计算防水板厚根据计算需耍确也-Wk30(b400mmr般降板不必处理.可按连续计算：计算完桩基后.得到各承台尺寸・把防水板卜’的假定层框架柱裁面夫小改为承台夫小•异形的承台可以简化为拒形：框架梁按虚梁输入：防水板钢筋保护层号度统一为：上铁:15mm.F铁：50mm：下铁计算不放大.用貝杂楼板仃限尤计算(SLABCAD)mf仍应进行整体結构il算・地下外填处的约束统改为简支：il算按两工况进行.防水板配筋按正、反包络值设K第一工况：正向荷载下的计算，即为PM输入值：第二工况：反向荷载卜的计算.荷我取值为：q二水浮力•防水板门匝.注意输入荷载时很板不应计韓楼板自2L2.3、 由丁有限元计算程序分析楼板时再次计算樓板自氐上述荷眦取伯还须再次减去防水板自孔24木工程水浮力：(各子项负责人需根据正式地期报告校核确)认Fi.9=26.0kn/m2F<v=29.0(31.0)knzm2 ①防水板门朮统一取值：(0.4X25+1.2)xO.9/1.2=8.40kn/m\则反向荷试为:qi9=26.0-8.4-0.4X25=7.60kn/m2;q42=29.0(31.0)•&4-0.4X25=10.6(12.6；ImW用板带交互设计和验对誠面配筋用板带交互设计前仍应先进行复杂楼板有IR元计算•否wmw.N .果可能不准确*L采用自动划分板带(系数取默认10.25):参数设迸时抗震等级选择“不考世二此相参数与最小构造配筋率有关：>抗拔桩计算计算桩位：l2-3/12-F轴该桥桩顶无柚架柱.力讨H荷戦曲枳为S-4O.36M2.很位面积向上竹；用力为水浮力■防水板仃效雨.计算如F：Nk=40.36x[29.5-0.9x(0.4x25+1.2)]=783.8kn单桥抗拔力计算3」单钏侧摩阴力计算(以桩长LR8米为例)TUki=n•D•XXi•qsik•li=3.14x0.4x0.7x(22x5.5+42x3.67+-54x1.13+48x1.97+64x2.5八56x3.23)=0.7x969.6=67&7knTl=0.5•3=0.5x678.7=339.3kn3.2单桩桩身承戦力计算(以拉应力达到預压应力为界,PHCAB40080仔效廉压应力为6.51Mpa;)T2=Tuk2=6.51xO.25x3.14x(400<240-)=523.5x10*N=523.5kn故单桩抗拔力T=min(Tb1\尸339.3kn=330kn.抗拔桩数虽计算桩身<i效朮hiGp2.01x18・3・14x04*18x10=13.5knn-N/r-783.8心3・5+330)一2・2该松架柱卜应布置3根抗拔桩「5）、桩顶锚固钢筋计算As-1・35x339.3x10力60=1272mm2实配制筋：8 16或5 20>抗浮计算一层地卜室部分抗浮计算（以0.45米覆上为伊弘顶板厦上重q・： 心qi=0.45*18=8・lkn/nf顶板価（桥架梁、柱折并板1750）①：q汙（0・25+0.05）*25=7.5kn/n*底板自重qs：q$=0・4*25=10.0kn/mfc底板上覆土重m：q«=0.05*20=1.Okn/m*外墙、内隔墙等效flJRquq尸外墙0.3x3.8x25/13.0+内隔最0.5=2.7kn/m2承台等效“重（以一标准跨6.5x6.5x米卜川桩承台为模型）%：q<.=2.8x2.8x0.8x25/（6.5x6.5）=3.7kn/m地F室总自重QoQo=q>g+qj+qNq汁q.二&1+7.5+10.0+1.0+2.7+3.7=33.0kna2地卜毎冇效总『I重Q=0.9QO=O.9x33=29・7kn/m2地卜・水抗浮设防水位为2.00米：地下室层高H=4・2米；（±0.03.550 相对标高-1・55米丿：水浮力:-（4.7-1.55〉10=31.5kn/nf>地卜迄总自滋Q,不满足抗浮要求・取位而积须由抗拔桥飛担的水浮力为：q=31.5-29.7=1.8kn/nT以5-CO5-1柱为例•65x6.5米开间，扯拔力为：I.8x6.5x6.5=?6kn,此柱卜朮台为三桩承台•三桩抗拔力Fx=330x3=990kn>76kn,x满足抗浮耍求•>桩基竖向承载力特征值计算）桩皋竖向承载力特征值计算方法特征值计算依据地勘报告提供的桩側和桩端乩力参数及试机结果，综合分析而成2）本工程桩计算2.1、廉制管桩参数，HffI）巾400•试桶实际桩长"23米.仃效|J»KI-18米：

试桩单柄承我力标准值•Qtk=l476kn：试桩桩顶至设计桩顶间长度lo=5・0米;2.2,土层参数：地期报•告人提供①、②上丿£的桩侧阳力参数•结合地助报化提哄的其它参数及《建筑桩基技术观范》袤5・3・5・1•取该两层土桩侧限力系数qsik=20kpa・.其它上层苏数如下农：力学分层号及地层名称地层平均好度（！■）预制管桩qsik(kpa)qpk(kpa)③1淤泥质粘上0.2820③2粉土2.5532③3淤泥质粉质粘土6.2822③4粉上1.9742④粘上2.4245⑤1粉质粘上2.9147⑤2粉土2.49602500©粉质粘土0.9348©粉质粘上夹粉土3.19552.3、讨养预制竹柄冲机承我力理论值：根据《建筑桩菇技术规范》第5・3・8条计算Quk=Qik4Qpk=uEqMkMqg(Aj+入宀耐hd=I5OO4OO=3.75<5,Vp=0」6h』d=O」6x3・75=O・6;u=nd=0.4艮:A厂Ji(d'・dl')/4—0.0256»Api=ndl2/4-O.OI44nQa=0.4n•(20x5+20x0.28+32x2.55+22x6.28・42xl.97+45x2.42+47x2.91+60x1.59尸299.7K=941.5knQJ=25O()k刃・(0.0256J.0144)=100n=314knQ#Qa+Qpk=9415+314=1255kn4、i|貝预制符机考虑修止后的单桩砥载力紳征危(实测修正他〉：试械桩顶至设计粧顶间理论摩阻力标准值QmQnk=0.4JI・20x5=125.6kn实渕单桩承载力标准值QA=1476kn修止系数n=Q(k/0A=1476/1255=1.18则修正设计桩顶以上部分摩阻力标娥值Q7：Q•廿>19A-1.18x1125.6=14&2kn修正单桩承我力特征值％R"RQtk一QL)/K-(1476・148.2)/2-663knd660kn＞桩基负摩阻计算木工程地卜马底板以卜巾伙列上厘，但工程所在地区地卜水位比较也定•地面也无人面枳堆我.繪合塘沽当地经齡.木工程桩棊无需考虑桩■员岸阻作用:为了研究桩基负摩阻的计算方法.此处假定了一种桥基工作状态计算桥棊负摩RL一.桩基负萍限力计算方法探讨《建筑桩基技术规范》第5.4.3条规定两种计算方法，rxn摩擦型基桩训取桩身计算中性点以上侧阻力为织按公式一：NkWRn验算桩基承载力；2、对于端承桥除应满足上式要求外.泾应考虑负哗阴力应的卜•拉荷载QJ并可按F式验算基桩承载力：公式二：Nk+Q'WR“对于一些工秤林.屈于厚擦+端飛桩.从以上两公式看.按公式二确定的桩的承载力显然耍比按公式确定的桩的承载力小.fi观地判断应采用公式二验算桩的承我能力，但某种情况F按公式二验算桥的飛我能力可能是不太合理的•现以下抽商我Q；9桩端总承我力Qp』K（K为安个系数）相等为邓.作一下比较：按纯摩掠空桥计算单桩承我力特征值修正值（注：巾桩祇载力特征值修1E值指考虑负啊II后的单桩和戈力特征值•足最终用于输入堆础程序的计算值）：OKal=（Q』・QM）/K（Q』为伞桥薜阳力标笊值.Q比为中竹点以上总摩阴力）按摩擦+端承桃计算小桩飛我力：Ra2=（QfQz・QQ/KQ/（Q»为桩端承我力标冷值））.当QQQpk/K时・彳门Rh】=Rh2二Q』/K-Qllk人当QfvQk/K时.Ral<Ra2«1RRa=Ra2人当Q/>Qpk/K时.Ra卜Ra2：取Ra=Rnl上述第2丿种怙况已犬然符合《建筑桩从技术规范》第543条规迄第3》科站况农明此桩城的/M戈力更/是山晔擦力捉供・JL啜力及变形特征更符合涉擦桩的特征.W此•应按妙擦桩出蛉：?桩基承我力.或者说.第3）种悄况桩基特征值取Ra=Rdl・综上所述.对丁腦擦+端承桩类型桩比在考也负療阴力惜况卜・饥定2机:承栽力I山应分别按睜擦桩和膵擦+端祇桩根据《建筑机基技术规范》第5.4.3条计软，取两者计以給果的址人值。二m：【此例用于说期上述的结论存在的可能性，部分条件为假定】1、预制管桩参数桩径D=4>400,仃效桩长L=22米,地面堆辄P=60kpa2.卜只参蚣力学分层号及地层名称地层平均厚度（m）预制管桩qsik(kpa)qpk(kpa)③1淤泥质粘上0.2820③2粉上5.7532③J淤泥质粉质粘上6.2822③4粉土1.9742④粘土2.4245⑤1粉质粘土2.9147⑤2粉土5.29602000©1粉质粘土0.9348⑥2粉质粘土夹粉土3.1955

-54503、计算用制洽椀单桥承我力理论值:-54503、计算用制洽椀单桥承我力理论值:fUtL»>£o§.gOJrO9AUlg6■根据《建筑桩基技术规范》第53.8条计算QiA-QZQpk-uYq咸1,+qpdAj*\pApJhb/d-1500/400-3.75v5,入门16hb/d-0」6x3・75=0・6;巩=刃d=0.4n；AJ=n(d2-dl2)/4=0.0256itApi=«dl2/4=0.0144nQj.-0.4xn・(2OxO.28+32x5.75+22x6.28+42x1.97+45x2.42^47x2.91-60x2.39)-319.8“=1004knQA-2000Xn・(0.0256*0.0144)=80n=25lknQuk=QaAQpk=I()04+251=1255kn4、计算预制竹桩负摩阻力值(下拉荷我)根推V建筑桩基技术规范》第5427条计算淤泥质粉质粘上为欠固结上层,C'・=p+°'ri=PA£Yc・A屮0・5Yi・Az,o'1=60+0.5x11x6.0=93kpan'2=60+1IX6.0+0.5x11x6.3=160.6kpa根据地期报告.E萨0・2则q°f|=0.2x93.0=18.6kpaqVO.2x160.6=32.lkpa桩瑞持力层为粉土，则中性点深度比ln/lo=0.5A0.6,欠固结土层为粉质粘土