预制桩基设计计算书.doc

江苏省土木工程重点专业材料

淮阴工学院

《基础工程》
课程设计计算书

班 级：
土木1137
姓 名：
吴军
学 号：
1131407720
指导老师：
陈亚东
日 期：
2016年6月
归口单位：
建筑工程学院

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1．1 设计题目
本次课程设计的题目：预制桩基设计。
1．2 设计荷载
柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值分别如表1．1、表1．2所示。
表1．1 柱底荷载效应标准组合值

表1．2 桩底荷载效应基本组合值

（1）题号：9号。
（2）柱底荷载效应标准组合值如下。
轴荷载：Fk=2920kN；Mk=304kN·m；Vk=192kN。
轴荷载：Fk=2860kN；Mk=285kN·m；Vk=202kN。

轴荷载：Fk=3720kN；Mk=281kN·m；Vk=191kN。
（3）柱底荷载效应基本组合值如下。
轴荷载：F=3680kN；M=377kN·m；V=233kN。
轴荷载：F=4690kN；M=326kN·m；V=230kN。
轴荷载：F=4230kN；M=301kN·m；V=228kN。
设计轴柱下桩基，、轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数。
1．3 地层条件及其参数
地层条件及其参数详见桩基础课程设计任务书。
1．4 预制桩基设计
建筑物基础设计方案采用混凝土预制桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0．45m，自然地面标高同室外地坪标高。根据表1．5，该建筑桩基属丙级建筑桩基，拟采用截面为450mm（不宜小于350mm）的混凝土预制方桩，以④号土层粉质黏土为持力层，桩尖伸人持力层1.2m（对于黏性土、粉土不小于2d＝700mm），设计桩长11.0m，初步设计承台高0.8m，承台底面埋置深度标高-1.60m，桩顶伸人承台50mm。
1．4．1 单桩承载力计算
根据以上设计，桩顶标高为-1.6m，桩底标高为-12.6m，桩长为11.0m。
1．单桩竖向极限承载力标准值
单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：

由于

则
2．单桩竖向承载力特征值
承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应，即取，则有

根据上部荷载初步估计桩数为

则设计桩数为9根。
1．4．2 桩基竖向承载力的验算
根据《建筑桩基技术规范》（JCJ 94—2008），当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应的标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。
根据桩数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台（见左图），取承台边长为3.6m×3.6m，矩形布桩，桩的中心距取3.5d（3d～4d），则s=3.5×400=1400mm，取s=1400mm，桩心距承台边缘均为400mm。
承台及其上填土的总重为

计算时取荷载的标准组合，则

因此

满足设计要求，故初步设计是合理的。
1．4．3 承台设计
根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为3.6m×3.6m，预估承台厚0.8m（见下图），承台混凝土选用C30，ft=1.43N/mm2，fc=14.3N/mm2；承台钢筋选用HRB400级钢筋，fy=360N/mm2。

1．承台内力计算
承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合设计值，则基桩净反力设计值为

2．承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.8m，承台底保护层厚60mm，则h0＝800-60＝740mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。
（1）柱对承台冲切。
承台受桩冲切的承载力应满足下式：

由于，则冲跨比为

取。
冲切系数为

故厚度为0.8m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
（2）角桩冲切验算，
承台受角桩冲切的承载力应满足下式：

由于，从角桩内边缘至承台外边缘距离为

则

故厚度为0.8m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
3．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的斜截面处，对于I—I截面，

剪切系数

受剪切承载力高度影响系数计算:由于h0<800mm，故取βhs=1。
I一I截面剪力为

则

故满足抗剪切要求。
4． 承台受弯承载力计算
承台计算截面弯矩如下。
对于I一I截面，取基桩净反力最大值N’max=527.55kN进行计算，则

因此，承台长边方向选用22@180，则钢筋根数为

取2122@180，实配钢筋As=7982mm2，满足要求。
对于Ⅱ一Ⅱ截面，取基桩净反力平均值=470kN进行计算。
此时

则

因此，承台短边方向选用20@170，则钢筋根数为n=3600/170+1=23，取2320@170,
实配钢筋As=7227mm2，满足要求。
5．承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm。两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.8m，与承台顶齐平，根据构造要求，梁宽300mm，梁高400mm，梁内主筋上下共412通长配筋，箍筋采用8 @ 200。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
1．4．4桩身结构设计
预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30，钢筋选用HRB400级。
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合下列规定：

计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数φ=1;对于预制桩，
基桩施工工艺系数ψc=0.85；C30级混凝土，fc=14.3N/mm2，则

故桩身轴向承载力满足要求。
1．4．5桩身构造设计
桩身按构造要求配筋，选814的HRB400级钢筋通长配筋；箍筋选用6的HRB300级钢筋，间距200mm，距桩顶2m范围内间距50mrn，距桩顶2~4m范围内间距100mm。采用打入法沉桩，桩顶设置三层φ6@ 50钢筋网，层距50mm，桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上，桩尖0.6m范围内箍筋加密，间距50mm，桩身主筋混凝土保护层厚30mm。
1．4．6吊装验算
由于桩的长度不大，桩身吊装时采用二点起吊，吊点位置如右下图所示。
起吊点距桩两端距离为

则起吊时桩身最大弯矩为

桩身配筋验算：混凝土采用C30级，钢筋采用HRB400级，则fc = 14. 3N/mm2，fy = 360N/mm2，由于b =450mm，ho = 450-40 =410mm，每边配314, As=461mm2，则

所以

故桩身配筋满足吊装要求。
1．4．7估算、轴线柱下桩数
1．桩数佑算
设计、轴线下桩基础的方法与轴线下相同，基桩极限承载力特征值为978.03kN，基桩竖向承载力特征值为489.02kN。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=2920kN、Mk=304kN·m、Vk=192kN。
根据轴荷载初步估计轴柱下桩数，即

则轴下设计桩数为6根。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=3860kN、Mk=285kN·m、Vk=202kN。
根据轴荷载初步估计轴柱下桩数，即

则轴下设计桩数为8根。
2．承台平面尺寸确定
根据估算的桩数和承台构造要求，设计轴线承台平面尺寸为2.2rn×3.6m，桩中心矩取1. 4m，桩心与承台边缘距离0. 4m;设计轴线承台尺寸为3.6m×3.6m，与轴线相同，桩中心矩取1. 4m,桩心与承台边缘距离0. 4m。
、轴承台布置如下图所示。

1．4．8设计图纸
根据以上计算，可绘制出桩基平面布置图和桩基大样图，施工图如图所示。

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