基础工程灌注桩设计.doc

基础工程课程设计
题 目 灌注桩基础设计
学 部 城建学部
专 业 土木工程
班 级
学 号
学生姓名
指导教师
日 期2014-12—05

第一章 桩基础地质条件概述
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，承载力特征值f=95kPa
第二层土:淤泥质土，层厚3。3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa
第三层土：粉砂,层厚6.6m,稍密，承载力特征值fak=110kPa
第四层土：粉质黏土，层厚4.2m，湿,可塑，承载力特征值fak=165kPa
第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔,中密—密实，承载力特征值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
土的
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 桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk 单位:kPa
土层编号
土的
名称
桩的侧阻力qsk
桩的端阻力
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结构无腐蚀性
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上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，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上部结构荷载
上部荷载(柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值）如表1-3、1-4
表1—3 柱底荷载效应标准组合值
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
混凝土材料强度等级为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
初步选择持力层，确定桩型和尺寸
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的混凝土沉管灌注桩.
选用第五层土粉砂层为持力层,由《建筑桩基设计规范》可知,桩尖深入持力层的长度不宜小于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）阻标准值及其深度
土层
编号
侧（端）阻标准值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标准值计算
单桩竖向极限承载力标准值计算：
（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的填土，压缩性大,因此不需考虑承台土效应，即,则
（3—4）
根据上部荷载初步估计桩数为:
（3-5)
初步设计桩数为4根.
桩基验算
根据《建筑桩基设计规范》，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取效应的标准组合值
由于装机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，桩中心距承台边缘为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)
计算时取荷载标准组合，则
故而如此设计是合理的
承台最终验算
计算时取荷载标准组合，则
(3—8）
（3-9）
满足设计要求,故此次设计是合理的.
3)承台设计
根据以上桩基设计及构造要求,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》承台受桩冲切的承载力应满足:
柱边至最近桩边水平距离:
冲垮比:
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的承台能够满足柱对承台的冲切要求
2、角桩冲切的验算
承台受角桩冲切的承载力应满足：
角桩内侧边缘至承台外边缘距离：
柱边至最近桩边水平距离：
角桩冲垮比：
（在0.25-1。0之间)
角桩冲切系数:
则有
故厚度为0。90的承台能够满足柱对承台的冲切要求
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的斜截面处
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：
故满足抗剪切要求
取基桩净反力最大值：
由《建筑桩基设计规范》“承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm,柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0。15%"
承台纵横方向选用直径为18mm的HRB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：
故配筋满足要求
7）承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm，两承台间设置连系梁,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,垫层挑出承台边缘100mm。
8）桩身结构设计
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的水平荷载标准值为Vk=149kN
则每根基桩承受水平荷载为
桩身按构造要求配筋，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％之间的要求
由于0。57％<0。65％，则单桩水平承载力特征值计算公式:
桩身为圆形截面,故
根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN/m4
圆形桩桩身的计算宽度为:
对于C25级混凝土：
对于HPB235级钢筋：
扣除保护层后的桩直径为
MN·m²
桩顶最大弯矩系数vM取值:由于桩的入土深度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取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力(用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小）,则Nk=391。3kN
故桩身水平承载力满足要求
10）配筋长度计算
由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩,配筋长度应不小于桩长的2/3（即2/3×15。2=10。1m）,同时不宜小于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箍筋配置
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、课程设计参考资料
(1)《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2010),中国建筑工业出版社
（2）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011），中国建筑工业出版社
(3）《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008),中国建筑工业出版社
(4)《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）,中国建筑工业出版社
（5）《基础工程》（第2版)周景星 李广信 虞石民 王洪瑾 编著 清华大学出版社
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