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）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.mQ=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）KPaKPa()亚粘土1.2518.734.10.9436.921.14600171582.2淤泥质粘土8.6517.945.31.2038.220.625001313140.3淤泥质粘土14.3517.150.81.4243.422.83200710135.9亚粘土19.518.730.00.9036.620.05800361260.2粘土38.017.743.01.1047.824.95200401179.02 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 =KN3.2 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 m6.3 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m6.5 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0.0220.025，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)00101.00000110.36990.9896989.6989.60.05554.4329.23.4030.50244622.083632.480.055199.783103.6990.47284728.0105.920.0555.82260.040.0227 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=10mMmax=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.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