基础综合项目工程灌注桩设计.doc

基本工程课程设计

题 目 灌注桩基本设计
学 部 城建学部
专 业 土木工程
班 级
学 号
学生姓名
指引教师

日 期 -12-05

第一章 桩基本地质条件概述
1.1地形
拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾
1.2工程地质条件
第一层土：素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特性值f=95kPa
第二层土：淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特性值fak=65kPa
第三层土：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特性值fak=110kPa
第四层土：粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特性值fak=165kPa
第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特性值fak=280kPa
1.3岩土设计参数
表1-1 地基岩土物理参数

土层
编号
土
名称
含水率W（％）
液性指数
标注灌入锤击数Ｎ（次）
压缩模量（MPa）
孔隙比e
1
素填土
——
——
——
5
——
2
淤泥质土
62.4
1.08
——
3.8
1.04
3
粉砂
27.6
——
14
7.5
0.81
4
粉质粘土
31.2
0.74
——
9.2
0.79
5
粉砂层
——
——
31
16.8
0.58

表1-2 桩极限侧阻力原则值qsk和极限端阻力原则值qpk 单位：kPa

土层编号
土
名称
桩侧阻力qsk
桩端阻力
1
素填土
22
——
2
淤泥质土
28
——
3
粉砂
45
——
4
粉质粘土
60
900
5
粉砂层
75
2400
1.4水文地质条件
拟建场区地下水对混凝土构造无腐蚀性
地下水位深度：位于地表下3.5m
1.5场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化砂土、粉土
1.6上部构造资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架构造，长30m，宽9.6m。室外地坪标高同自然地面，室内外差450mm。柱截面尺寸为400mm×400mm，横向承重，柱网布置如图1-1

图1-1网布置图
1.7上部构造荷载
上部荷载（柱底荷载效应原则组合值和柱底荷载效应基本组合值）如表1-3、1-4
表1-3 柱底荷载效应原则组合值

题
号
FK（kN）　
MK(kN×m)　
VK（kN）　　
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
9
2310
2690
2970
275
231
238
165
162
153

表1-4 柱底荷载效应基本组合值

题
号
F（kN）　
M（N*m）　
V（kN）　　
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
9
2910
3790
3430
286
251
266
204
188
196
1.8材料
混凝土材料强度级别为C25-C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。

第二章 灌注桩设计
1）灌注桩基设计设计方案
初步选取持力层，拟定桩型和尺寸
室外地坪标高为-0.45m，自然地坪标高同室外地坪标高。不再进行沉降计算，拟采用直径为500mm混凝土沉管灌注桩。
选用第五层土粉砂层为持力层，由《建筑桩基设计规范》可知，桩尖进一步持力层长度不适当不大于1.5（1.5d=0.675m），这里取0.75m，设计桩长15.0m，承台高0.95m，承台底面埋置深度-1.5m，桩顶伸入承台50mm，桩顶标高-1.55m，桩底标高为-16.55m，桩长为15.0m。
2）单桩承载力计算
查《建筑桩基设计规范》得表2-1:

表2-1 土侧（端）阻原则值及其深度
土层
编号
侧（端）阻原则值qsk（kN×m）
入土深度
l（m）
1
22
0.15
2
28
3.3
3
45
6.6
4
60
4.2
5
75
0.75
（1）单桩竖向极限承载力原则值计算
单桩竖向极限承载力原则值计算：
（3-1）
（3-2）
（3-3）

（2）基桩竖向荷载承载力设计值计算
承台底部地基土较为松软填土，压缩性大，因而不需考虑承台土效应，即，则
（3-4）
依照上部荷载初步预计桩数为：
（3-5）
初步设计桩数为4根。

桩基验算
依照《建筑桩基设计规范》，当按单桩承载力特性值进行计算时，荷载应取效应原则组合值
由于装机所处场地抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因而可不进行地震效应竖向承载力验算。
依照初步设计桩数采用正方形承台，由《建筑桩基设计规范》桩间距为设计为3d，桩中心距承台边沿为d，则承台初步设计为2500mm×2500mm，如图2-1

图2-1 承台平面布置
（3-6）
计算时取荷载原则组合，则

故而如此设计是合理
承台最后验算

计算时取荷载原则组合，则

（3-8）
（3-9）
满足设计规定，故本次设计是合理。
3）承台设计
依照以上桩基设计及构造规定，承台尺寸为2.5m×2.5m如图2-2，初步设计承台厚0.95m，承台混凝土选用C25，ft=1.27N/mm2,fc=11.9N/mm2；承台钢筋选用HRB335级，fy=300N/mm2。

图2-2 承台平面布置

4）抗弯计算与配筋设计
承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为：
各桩平均竖向力
最大竖向
对于I-I断面：

钢筋面积

采用20根直径为22mm钢筋，，平行于X轴布置。

对于断面：

钢筋面积

采用15根直径为20mm钢筋，，平行于Y轴布置。
5）承台厚度及受冲切承载力验算
承台保护层厚度50mm，则h0=950-50=900mm
由于基桩为圆形桩。计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为：

1、柱对承台冲切
由《建筑桩基设计规范》承台受桩冲切承载力应满足：

柱边至近来桩边水平距离：

冲毁比：

冲切系数：

承台受冲切承载力截面高度影响系数：

则有

故厚度为0.90承台可以满足柱对承台冲切规定
2、角桩冲切验算
承台受角桩冲切承载力应满足：

角桩内侧边沿至承台外边沿距离：
柱边至近来桩边水平距离：

角桩冲毁比：
（在0.25-1.0之间）
角桩冲切系数：

则有

故厚度为0.90承台可以满足柱对承台冲切规定

6 )承台受剪承载力计算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成斜截面处

受剪面承载力截面高度影响系数：

计算截面剪跨比：

(在0.25-3.0之间)
剪切系数：

故满足抗剪切规定

取基桩净反力最大值：

由《建筑桩基设计规范》“承台纵向受力钢筋直径不应不大于12mm，间距不应不不大于200mm，柱下独立桩基承台最小配筋率不应不大于0.15%”
承台纵横方向选用直径为18mmHRB钢筋间距为140mm，则钢筋根数为n=2500/140+1=19,实际钢筋As=19254.5=4835.5mm2
最小配筋率:

故配筋满足规定
7）承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm，两承台间设立连系梁，梁顶面标高-0.65m，与承台顶齐平，梁宽250mm，梁高400mm。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边沿100mm。
8）桩身构造设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，钢筋选用HPB235级
9）桩身水平承载力验算
由设计资料得柱底传至承台顶面水平荷载原则值为Vk=149kN
则每根基桩承受水平荷载为

桩身按构造规定配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配8Φ12纵向钢筋，As=904mm2
桩身配筋率为：

满足0.2%-0.65%之间规定
由于0.57%<0.65%,则单桩水平承载力特性值计算公式：

桩身为圆形截面，故

依照灌注桩桩周重要土层类别，取桩侧土水平抗力系数比例系数m=25MN/m4
圆形桩桩身计算宽度为:

对于C25级混凝土:

对于HPB235级钢筋:

扣除保护层后桩直径为

MN·m²

桩顶最大弯矩系数vM取值：由于桩入土深度h=15.2m，桩与承台为固接，αh=0.70915.2=10.7768m>4m故而αh=4
则vM=0.926

Nk取荷载效应原则组合下桩顶最小竖向力（用该值计算所得单桩水平承载力特性值最小），则Nk=391.3kN
故桩身水平承载力满足规定
10）配筋长度计算
由于侧阻力起重要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不不大于桩长2/3（即2/3×15.2=10.1m），同步不适当不大于4.0/α=4.55m，则配筋长度取10.1m
钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35×12=420mm
3.8.4箍筋配备
采用Φ6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需要每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋
四、课程设计参照资料

(1)《建筑构造荷载规范》(GB 50009-)，中华人民共和国建筑工业出版社
(2)《建筑地基基本设计规范》(GB 50007-),中华人民共和国建筑工业出版社
(3)《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-),中华人民共和国建筑工业出版社
(4)《混凝土构造设计规范》(GB 50010-),中华人民共和国建筑工业出版社
(5)《基本工程》（第2版）周景星 李广信 虞石民 王洪瑾 编著 清华大学出版社