土力学与地基基础课程设计-桩基础设计.doc

桩基础设计
1 设计资料
1.1 工程名称：上海＊＊重型机械厂机加工车间
1.2 工程概况：单层工业厂房，单跨，跨度米，柱距迷（图１）
图（1）
起重量吊车二台；单层排架结构，预制柱截面1200mm。作用于基础顶面荷载为：
第一组 Nmax=3900KN 第二组 N=3300KN
M=185KN.m Mmax=250KN.m
Q=60KN Q=72KN
外墙1砖，N1=460KN。预制基础梁，高450mm。
1.3 地质资料：底下水在天然地面下2.0m处。室内外地面差0.20m。室外设计地面标高与天然地面一致。
表（1）
土层编号
土层名称
层底深度
（m）

KPa

KPa

()

亚粘土
1.25
18.7
34.1
0.94
36.9
21.1
4600
17
15
82.2

淤泥质粘土
8.65
17.9
45.3
1.20
38.2
20.6
2500
13
13
140.3

淤泥质粘土
14.35
17.1
50.8
1.42
43.4
22.8
3200
7
10
135.9

亚粘土
19.5
18.7
30.0
0.90
36.6
20.0
5800
36
12
60.2

粘土
38.0
17.7
43.0
1.10
47.8
24.9
5200
40
11
79.0
2 确定桩基材料，几何尺寸和承台埋深
桩身采用混凝土，钢筋采用HRB335级钢筋，承台采用混凝土，钢筋采用HPB235，垫层采用素混凝土，100mm厚。采用钢筋混凝土预制桩，桩的截面尺寸选用400mm400mm，桩基有效长度18.7m，桩顶嵌入承台0.1米，实际桩长18.8米，桩分为两段，上段长8.8米，下段长10米。依据地基土的分布：确定第5层土是较合适的的桩端持力层，桩端全截面进入持力层1.0m，承台埋深1.8米。承台梁截面尺寸为240mm450mm。见图（2）

图（2）桩基及土层分布示意图
3 桩基设计
3.1 按经验公式确定单桩承载力
单桩竖向极限承载力标准值

=
竖向承载力设计值

则 =KN
3.2 确定桩的数量，排列及承台面积尺寸
3.2.1初步确定桩数
按最大轴力组合的荷载

===4.3(根)
取n=5 桩距。桩位平面布置见图（3），承台底面尺寸4.0m4.0m.

图（3） 五桩基础
4 桩顶作用效应验算
五桩承台
设承台厚度为1m，荷载作用于承台顶面处，本工程安全等级为二级，建筑物重要系数，承台平均埋深d=
4.1 按最大轴力控制的受力验算
作用在承台底型心处的竖向力 ：

作用在承台底型心处的弯矩：

桩顶受力

=
，

KN 满足要求
4.2 按最大弯矩控制的受力验算
作用在承台底型心处的弯矩组合：

桩顶受力

满足要求
5 桩基水平承载力验算
5..1 桩基桩顶水平荷载设计值
当最大轴力控制时：
当最大轴力控制时：
5.2 桩的水平变形系数

查其中，对于钢筋混凝土桩 ，为混凝土弹性模量
，
取=，查得，取
=
5.3 群桩效应综合系数

，
承台高度

满足要求
6 桩基沉降验算
6.1 实体基础的计算简图（4）

实体基础的计算简图（4）
6.2桩穿过土层的内摩擦角加权平均值
=
扩散角

边框的外围之间的尺寸
等待实体基础底边长 m
等待实体基础底面宽 m
6.3 实体自重
标准值
设计值

桩尖平面处土的自重力

计算基地附加应力

6.4 确定沉降计算深度
m 取m
6.5 沉降计算
求 使用，因为它是角点下平均附加应力系数，而所计算的则为基础中点下的沉降量，因此查表时应用“角点法”即将基础分为4快相同的小面积，查表是按，查，查得的平均附加应力系数应乘以4。校核根据规范规定，先用表4. 6定下，计算出除以，得0.022〈0.025，表明：符合要求。

查表4.5得，基础最终沉降量

满足沉降要求

表2 用规范法算基础最终沉降量.
点号

m

(m)
(mm)

0
0
1
0
1.000
0

0

1
1
0.3699
0.9896
989.6
989.6
0.055
54.43

2
9.2
3.403
0.5024
4622.08
3632.48
0.055
199.78

3
10
3.699
0.4728
4728.0
105.92
0.055
5.82
260.04
0.022
7 软弱下卧层验算
桩端平面以下受力层范围内不存在软弱下卧层，因此无需验算
8 桩身结构设计计算
长分别为10m, 8.8m,采用单点吊立的强度计算进行桩身配筋设计，吊点位置在距桩顶，桩平面0.293L处起吊时桩身最大正Mmax=0.0429kqL2其中K=1.3,q=0.52251.2=7.5KN/m2,采用混凝土强度C30钢筋选用HRB335级,
8.1下段桩L=10m
Mmax=0.04291.37.5102=41.83KN.m
面有效高度

选用钢筋,因此整个截面主筋其配筋率.
桩身强度验算

8.2 对上段桩(L=8.8米)进行配筋验算
Mmax=0.04291.30.52251.28.8. 2=32.39KN.m

选用整个截面选用配筋率 不满足构造,所以选用钢筋
桩身强度验算

其他构造钢筋见施工图.
9 承台的设计计算
承台混凝土强度等级采用C20
五桩承台
桩顶最大反力
桩顶的净反力

9.1 柱对承台的冲切 见图(5)

图（5） 五桩基础

承台厚度为1m，计算截面处的有效高度　

冲切比　

冲切系数　　　

冲切设计值　　

9.2 角桩对承台的冲切

9.3 承台受剪切承载力计算（斜截面抗剪计算）
计算截面截面有效高度,截面的计算宽度，混凝土轴心抗压强度，该计算截面上的最大剪力设计值
　，剪跨比与以上冲跨比相同故对斜截面

故剪切系数　　
　　　　　　满足要求
按０.2计，其受剪切承载力更大故无须验算
9.4 承台受弯承载力计算

选用，沿平行X轴方向均匀布置`

选用钢筋，沿平行于Y轴方向布置
9.5 承台局部受压计算
，混凝土局部受压净面积，计算面积

混凝土局部受压时强度提高系数

　　满足要求