桩基础课程设计-计算实例.doc

【题1】某试验大厅柱下桩基，柱截面尺寸为，地质剖面示意图如图1所示，作用在基础顶面的荷载效应基本组合设计值为F = 2035kN，M=330kN·m，H = 55kN，荷载效应标准组合设计值为Fk=1565kN，Mk=254kN·m，Hk=42kN，试设计桩基础。
F
1.1 M
H
杂填土
粉质粘土
饱和软粘土
粘土
1.7m
4.5m
2.0m
图1 地质剖面示意图

表1 土的物理力学性质表
土层名称

厚度（m）
重度

孔隙比
粘聚力

液性指数

塑限

塑性指数

液性指数
饱和度
压缩系数

压缩模量
杂填土
1.7
16.0

粉质粘土
2.0
19.0
0.8
10
31
19
12
0.6
0.89

8.5
饱和软粘土
4.5
18.4
1.1
8
42.6
24.1
18.5
0.97
1.0
0.95

粘土
>8.0
21.7
0.5
15
32.5
12.5
20
0.25
0.98

13.0

注：各层土的平均内摩擦角

1. 确定桩的规格
根据地质勘察资料，确定第4层粘土为桩端持力层。采用钢筋混凝土预制桩，桩截面为方桩，为400mm×400mm，桩长为9米。承台埋深1.7米 ，桩顶嵌入承台0.1米，则桩端进持力层2.4米。初步确定承台尺寸为2.4m×2.4m。
2. 确定单桩竖向承载力标准值Q
根据公式
查表内插求值得
层 序

深度（m）

qsik（kPa）
qpk（kPa）

粉质粘土
2
0.6
60

饱和软粘土
4.5
0.97
38

粘土
2.4
0.25
82
2500
按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：

＝4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4KN
取902.4 kN
3. 确定桩基竖向承载力设计值R并确定桩数n及其布置
按照规范要求，，取，＝2m，＝9m故0.22查表得，0.97。查表得，1.60先不考虑承台效应，估算基桩竖向承载力设计值R为
= ＝547.08 kN
桩基承台和承台以上土自重设计值为
G＝2.4×2.4×1.7×20＝195.84 kN
粗估桩数n为
n＝1.1×(F+G)/R=
(1565+195.84)/ 547.08=3.22根
取桩数n＝4 根，桩的平面布置为右图所示，承台面积为2.4m×2.4m，承台高度为 0.9m，由于n > 3，应该考虑群桩效应和承台效应确定单桩承载力设计值R
由＝4 ；＝0.25
查表得 ＝0.155 ，＝0.75
由＝4 m²，＝2.4²－2²＝1.76 m²得

＝＝0.337

由60，得120 kPa，查表得1.7，所以考虑承台底土的抗力为

＝(0.97×902.4÷1.60)+(0.337×120×2.4×2.4)÷(4×1.7)=581.34kN
按桩的静载荷试验取R＝581.34kN
根据经验公式得

＝4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4KN

这说明，按桩的静载荷试验取R＝581.34 是合理的。
4. 基桩承载力验算

＝ ＝ 440.21+101.69
＝541.9 kN < 1.2R＝1.2×581.34＝697.608 kN
且＝ 440.21 < R＝581.34 满足要求。
5. 承台计算
承台底钢筋混泥土保护层成厚度取10cm，混凝土强度等级为C20，采用HRB335级钢筋。各桩净反力计算如下：
A桩： ＝＝=508.75-132.34=376.41 kN
B桩：＝＝508.75+132.34=641.09kN
C桩：＝376.41 kN
D桩：＝641.09 kN

（1） 承台受弯计算

，， 对承台进一步设计为：承台厚度，保护层为，则，混凝土强度等级为C20，混凝土的抗拉强度为，钢筋选用HRB335级，，如图所示
I－I截面：
2××0.5=2×641.09×0.5=641.09 kN·m

II－II截面：
×0.95=376.41+641.09=1017.5 kN·m

钢筋抗拉强度设计值300，承台有效高度1.6m
1484 mm²

2355 mm²
综上,I－I截面1484 mm²配筋,沿承台X方向每米长所需配筋
=1484 / 2.4=618.3mm²,选用14@250(616 mm²) II－II截面 2355 mm²配筋,沿承台Y方向每米长所需配筋2355/2.4=981.25mm²,选用10@80(981 mm²)
沿承台X方向按I－I截面配筋 14@ 250(616 mm²)
沿承台Y方向按I－I截面配筋 10@ 80(981 mm²)
（2） A.承台冲切计算：

柱对承台的冲切，按下式计算：

式中：＝0.3mm = ==0.1875<0.2 ,取=0.2
＝0.3mm = ==0.1875<0.2 ,取=0.2
其中＝2035-（376.41+641.09）＝1017.5kN
＝＝2.1 ；＝＝2.1
1.1 N/㎜,柱顶平均净反力 N=2035/4=508.75 kN
=2035-508=1527 kN
所以有
=2[2.1(0.6+0.3)+2.1(0.6+0.3)]1.1×1.6×
=13306 kN>1527kN故满足要求

B.桩对承台的冲切（角桩冲切），按下式计算：

其中0.6m ，0.3 , 0.3
＝=1.4

＝=1.4
所以有:

＝[1.4(0.6+0.3/2)2]1.1×1.6×
＝8870.4kN >=641.09 kN故满足要求

（3） 承台受剪计算
柱下等厚度承台斜截面受剪承载力按下式计算
I－I截面：
V=2×641.09=1282.18kN
0.3/1.6＝0.1875<0.3，故取0.3
＝1.75/（0.3+1）=1.345
=(800/h0)1/4=(800/1.6)1/4=4.73
=4.73×1.345×1.1××2.4×1.6=26972 kN >V 满足要求

II－II截面：

V=＝376.41+641.09＝1017.5 kN
0.3/1.6＝0.1875<0.3，故取0.3
＝1.75/（0.3+1）=1.345
=(800/h0)1/4=(800/1.6)1/4=4.73
=4.73×1.345×1.1××2.4×1.6=26972 kN >V 满足要求
6. 桩身结构强度计算及配筋
A． 吊装点
桩的截面尺寸为400㎜×400㎜，桩长9米，箍筋为热轧HPB335级钢筋210 钢筋保护层为40mm，混凝土强度等级C30。因桩的长度不大，桩的吊装及吊立时的吊立布置，采用同一个位置。
吊装点为0.207L，0.56L和0.207L具体见下图

B． 桩的主筋计算
控制弯矩为吊立时的情况
λ=m/l= 取动力系数为1.5

＝1/8×0.3²×20×6.3²×[1-（1.7/6.3）²]²×1.5＝11.1 kN·m
桩身截面有效高度：400-40＝360mm
＝0.055
＝1-0.943＝0.057< = 0.518
=0.057×(1×14.3/300)×400×360=391.248 mm²
选用218，因此整个截面的主筋为418（），其配筋率
＝0.706％ >,其他构造见施工图。
C． 桩身强度验算
＝1.0（1.0×14.3×400×360+300×1017）
＝2364.3kN>R 满足条件

D．桩的箍筋计算
＝360/400＝0.9 < 4
满足

＝0.25×1×14.3×400×360＝514.8 kN
V=ql=(0.3×0.3×9×20)/8×1.7=3.44kN <514.8 kN 满足
＝0.7×1.43×400×360＝144.14kN>V
可以按构造配筋8@120 As＝50.3
＝0.24×1.43/210＝0.16％
＝（2×50.3）/（400×120）＝0.28％> 满足