混凝土预制桩基础设计计算课程设计

目录HYPERLINK\l"_Toc308863647"一、设计题目1HYPERLINK\l"_Toc308863648"二、设计内容1HYPERLINK\l"_Toc308863649"2.1确定基础持力层1HYPERLINK\l"_Toc308863650"地质资料1HYPERLINK\l"_Toc308863651"工程地质条件评价2HYPERLINK\l"_Toc308863652"2.2初选桩型和承台埋深2HYPERLINK\l"_Toc308863653"桩型2HYPERLINK\l"_Toc308863654"承台埋深d2HYPERLINK\l"_Toc308863655"桩长3HYPERLINK\l"_Toc308863656"2.3确定单桩承载力3HYPERLINK\l"_Toc308863657"计算单桩竖向承载力3HYPERLINK\l"_Toc308863658"2.4初选桩数4HYPERLINK\l"_Toc308863659"2.5初选承台尺寸4HYPERLINK\l"_Toc308863660"2.6桩基验算4确定复合基桩竖向承载力设计值4HYPERLINK\l"_Toc308863661"2.6.2基桩竖向、水平验算5HYPERLINK\l"_Toc308863662"2.6.3桩基沉降验算6HYPERLINK\l"_Toc308863663"2.7承台设计计算8HYPERLINK\l"_Toc308863664"柱对承台的冲切8HYPERLINK\l"_Toc308863665"角桩对承台的冲切8HYPERLINK\l"_Toc308863666"斜截面抗剪验算9HYPERLINK\l"_Toc308863667"承台受弯承载力计算9HYPERLINK\l"_Toc308863668"承台局部受压验算9HYPERLINK\l"_Toc308863669"2.8桩身结构强度计算及配筋10HYPERLINK\l"_Toc308863670"桩身起吊验算11HYPERLINK\l"_Toc308863671"桩的主筋计算11HYPERLINK\l"_Toc308863672"桩身强度验算11HYPERLINK\l"_Toc308863673"桩的箍筋计算11HYPERLINK\l"_Toc308863674"三、参考文献：12HYPERLINK\l"_Toc308863675"四、施工图12一、设计题目某写字楼为多层现浇框架结构，底层平面布置如图1所示，已知上部结构传递至基础顶面的荷载设计值为轴力=1450kN，弯矩=100kN.m，柱截面尺寸为，土层分布及各土层的物理力学指标如表1所示，地下水位距离地表，根据地质条件拟采用混凝土预制桩，试设计此桩基础。图1底层平面布置表1各土层物理力学指标土层序号土层名称层底埋深（m）容重含水量孔隙比液性指数抗剪强度压缩模量(Mpa)极限侧阻力标准准值（kpa）极限端阻力标准准值（kpa）粘聚力(kpa)内摩擦角①深黄色粉质粘土土2.018.028.20.840.4831.525.26.540420②淤泥质粉质粘土土8.017.938.51.051.1615.019.84.835400③褐黄色粉质粘土土15.018.035.01.020.8016.018.04.942500④暗绿色粉质粘土土25.018.524.50.710.3236.525.68.0701000二、设计内容2.1确定基础持力层2.1.1地质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。地下水位距离地表，对混凝土没有腐蚀性。土层分布及各土层的物理力学指标如表1所示。表1各土层物理力学指标土层序号土层名称层底埋深（m）容重含水量孔隙比液性指数抗剪强度压缩模量(Mpa)极限侧阻力标准准值（kpa）极限端阻力标准准值（kpa）粘聚力(kpa)内摩擦角①深黄色粉质粘土土2.018.028.20.840.4831.525.26.540420②淤泥质粉质粘土土8.017.938.51.051.1615.019.84.835400③褐黄色粉质粘土土15.018.035.01.020.8016.018.04.942500④暗绿色粉质粘土土25.018.524.50.710.3236.525.68.07010002.1.2工程地质条件评价①深黄色粉质粘土，处于中密、湿状态，可塑，厚度不大，不宜作为桩基础的持力层；②淤泥质粉质粘土，处于稍密、软塑状态，流塑，抗剪强度低，不宜作为桩基础的持力层；③褐黄色粉质粘土，含水量高，处于稍密、软塑状态，具有一定的承载力，可作为桩基础的持力层；④暗绿色粉质粘土，含水量较低，孔隙比较小，处于可塑状态，承载力较高，可作为桩基础的持力层；暂选定第四层土暗绿色粉质粘土为持力层2.2初选桩型和承台埋深2.2.1桩型采用钢筋砼预制桩，其截面尺寸为：350mm*350mm。选择此桩型的原因如下：1预制桩.桩身质量易于保证和检查；适用于水下施工；桩身砼的密度大，抗腐蚀性能强；施工工效高。因其打人桩的施工工序较灌注桩简单，工效也高；建筑物场地持力层上覆盖为松软土层，没有坚硬的夹层，且持力层顶面的土质变化不大，采用预制桩，桩长易于控制，可减少截桩或多次接桩；因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。而钻孔灌注桩因其泥水排泄不便，为减少对周围环境的污染，也不宜采用。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，且因其已在工厂预制，故可大幅缩短工期。2.2.2承台埋深d由于地下水位距离地表为1.0m，为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台埋深d为1.0m。承台底层土地基承载力。2.2.3桩长选择第四层土为持力层，桩进入持力层的长度为1m，则桩基有效桩长为：L=(2-1)+6+7+1=15m。2.3确定单桩承载力2.3.1计算单桩竖向承载力(1)确定单桩竖向承载力（按照静力触探法）当根据单桥探头静力触探资料确定砼预制桩单桩竖向极限承载力标准值时，如无当地经验，可按下式计算：当时,时，式中——分别为总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值；——桩身周长；——用静力触探比贯入阻力值计算的庄周第层土的极限侧阻力及端阻力；——庄周第层土的厚度；——桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值（标准值）；Ap——桩端面积；——桩端全截面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；——桩端全截面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；——折减系数，见表3-1。表3-1折减系数7.512.51则：=4+=982.1KN单桩竖向承载力特征值：=式中——单桩竖向极限承载力标准值；K——安全系数，取K=2。则：=0.5982.1=491.05KN2.4初选桩数初步估算桩数，由于框架柱属偏心受压，故考虑一定的偏心放大系数，规范建议取1.1～1.2，现在取为1.2，即：==2.62暂取4根桩2.5初选承台尺寸桩距：，取承台底面尺寸为1.9m×1.9m。承台高度：=1.0m，平齐地面。2.6桩基验算2.6.1确定复合基桩竖向承载力设计值该桩属于非端承桩，承台底面不会与土脱离，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，采用群桩效应系数法计算。承台净面积：承台底地基土极限阻力标准值：因为桩分布不规则，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：承台底土阻力群桩效应系数：承台外区净面积：承台内区净面积：查表那么，C复合桩基竖向承载力设计值R：2.6.2基桩竖向、水平验算作用在承台底形心处的竖向力有F、G，G的分项系数取为1.2，则桩顶平均竖向力：==<<=6288.9955KN偏心力F、作用用下满足要求。2.6.3桩基基沉降验算算采用长期效应组组合的荷载载标准值进进行桩基础础的沉降计计算。由于于桩基的桩桩距，所以以可采用分分层总和法法计算最终终沉降量。竖向荷载标准值值：基底处压力：基底自重压力：：基底处的附加应应力：桩端平面下的土土的自重应应力和附加加应力（）计算如下：①：：在z=8m处，因此，本基础取取z=8m计算沉降降量。沉降降量计算如如下表：点号(m)(mm)(mm)(mm)10100.2500000080000222.1000.170255340.5340.5800050.99344.2100.107111428.4487.94800013.17466.3200.0772463.234.7680005.21(其中所以桩基础持力层性性能良好，取取沉降经验验系数。短边方向桩数，等等效距径比比长径比承承台表的长长宽比查表得：所以，四桩桩基基础最终沉沉降量=因此桩基沉降量量满足要求求。2.7承台设计计计算承台混凝土强度度等级采用用C20,,承台是正正方形，双双向配筋相相同。由于于桩的受力力可知，桩桩顶最大反反力，平均均反力,桩顶净反反力：柱对对承台的冲冲切因，承台厚厚度H=1.00m,计算截截面处的有有效高度，承承台底保护护层厚度取取80mmm.冲垮比当，满足0.2~11.0=125mm<<0.200=0..20×920==184mmm故取取＝184mmm。即：冲垮比冲切系数C柱截面取，混凝凝土的抗拉拉强度设计计值冲切力设计值满足要求。2.7.2角角桩对承台台的冲切因角桩冲垮比，取＝0.2。角桩冲切系数满足要求2.7.3斜截截面抗剪验验算计算截面面为=1\*ROMANI-=1\*ROMANI，截面有有效高度，截截面的计算算宽度，混混凝土的抗抗拉强度，该该计算截面面的最大剪剪力设计值值：剪跨比因因为，故取取＝0.3剪切系数：；满足要求2.7.4承台台受弯承载载力计算承台=1\*ROMANI-=1\*ROMANI截面面处最大弯弯矩=2\*ROMANII级钢筋,..选用故整个承台宽度度范围内用用钢筋取11根，即（双双向布置）2.7.5承台台局部受压压验算C柱截面面积积，局部受压净面积积，局部受压计算面面积混凝土的局部受受压强度提提高系数满足条件2.8桩身结构构强度计算算及配筋桩的截面尺寸为为，桩长15m，箍筋为HPB2235级钢筋，，钢钢筋保护层层为40mm，混凝土土设计等级级C30。2.8.1桩身身起吊验算算按两个起吊点考考虑，根据据起吊时桩桩身跨中正正弯矩与吊吊点处负弯弯矩相等的的原则，即即确定起吊吊点，如图图：A点：B点：由：，，得：2.8.2桩的的主筋计算算桩长为8m,采采用单点吊吊立的强度度进行桩身身配筋设计计。吊立位位置在距桩桩顶、桩端端平0.2293L((L=8mm)处,起吊时桩桩身最大正正负弯矩，其其中K=11.3;。即为每每延米桩的的自重（11.2为恒恒载分项系系数）。桩桩身长采用用混凝土强强度C300,级钢筋筋，所以：：桩身截面有效高高度：桩身受拉主筋选用，因此整个个截面的主主筋为，配配筋率为>>％。其他构造要求配配筋见施工工图。2.8.3桩身身强度验算