桩基工程课程设计.doc

东华理工大学基础工程课程设计
基础工程桩基础课程设计
1． 设计资料
1.1 上部结构资料
某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼，其场地位于临街地块居中部位，无其他邻近建筑物，地层层位稳定，现浇整体式，混凝土强度等级为C30。设计柱下独立承台桩基础。
1.2 建筑物场地资料
拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.2米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。
2. 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深
2.1 选择桩型
因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大 ，不宜采用浅基础。
根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。
2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深
依据地基土的分布，第3层是粉质粘土，第4层是淤泥质土，且比较厚，而第5层是卵石层，所以第5层是较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），工程桩入土深度为h。
故：
由于第1层厚3.0m，地下水位为离地表2.2m,为了使地下水对承台没有影响，即承台埋深为2.2m，桩基得有效桩长即为27.2-2.2=25m。
桩截面尺寸选用：取350mm×350mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长13m，下段长13m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意如图2.2.1。

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图2.2.1土层分布示意
3 .确定单桩极限承载力标准值
本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：

式中 --- 桩侧第层土的极限侧阻力标准值如无当地经验值时可按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94中表5.2.8-1（桩的极限侧阻力标准值）取值。
---― 极限端阻力标准值如无当地经验值时可按表《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（桩的极限端阻力标准值）取值。
对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土不计算其桩侧阻力。
根据表1.1地基各土层物理、力学指标，按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94查表得极限桩侧、桩端阻力标准值（表3.1）。
表3.1 极限桩侧、桩端阻力标准值
层序
经验参数法

1
粘土
50.0

2
淤泥
14.0

3
粉质粘土
50.0
3000.0
4
淤泥质土
20.0

5
卵石
120.0
10000.0
6
强风化岩
100.0
7000.0

按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：

＝
＝2214.8
估算的单桩竖向承载力设计值（）

所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用，初步确定桩数。
4 .确定桩数和承台底面尺寸。
最大轴力组合的荷载：F=7890 kN ，Mx= 162kNm，My=709knm
初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取，
现在取1.2的系数， 即：
取n＝8根，桩距 ,桩位平面布置如附图，承台底面尺寸为2.8m×2.8m
5. 确定复合基桩竖向承载力设计值
该桩基属于非端承桩，并n>3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会于土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。
目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。《地基规范》采用等代实体法，《桩基规范》采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算复合基桩的竖向承载力设计值
承台净面积：。
承台底地基土极限阻力标准值：

分项系数
因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下：

群桩效应系数查表得：
承台底土阻力群桩效应系数:
承台外区净面积
承台内区净面积m2
查表

那么，复合桩基竖向承载力设计值R:

6 .桩顶作用验算
八桩承台验算
承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。
本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0
由于柱处于①轴线，它是建筑物的边柱，所以室内填土比室外高，设为0.3m，即室内高至承台底2.5m，所以承台的平均埋深。
作用在承台底形心处的竖向力有F,G,但是G的分项系数取为1.2.

桩顶受力计算如下：

满足要求
7． 桩基础沉降验算
采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。
竖向荷载标准值
基底处压力
基底自重压力
基底处的附加应力
桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算如下：
(1） 在z=0时：

=170.35

（2） 在时：

（3） 在时

（4） 在时

将以上计算资料整理于表7.1
(m)

0
170.35
1
0
0.25
1016.63
2
191.35
1
1.42
0.0785
319.22
5.7
226
1
3.78
0.0218
88.6
7.3
247
1
5.21
0.010
40.6
7.1的计算结果
在z=7.3m处，，所以本基础取计算沉降量。
计算如表7.2
表7.2计算沉降量

Z(mm)

平均附加应力系

0
1
0
0.25
0

2000
1
1.42
0.1882
376.4
376.4
11000
139.10
5700
1
3.78
0.105
598.5
222.1
13000
69.4
7300
1
5.21
0.086
627.8
29.3
8200
14.5
故：S’=139.1+69.41+14.5=223mm
桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数。
短边方向桩数，等效距径比，长径比，承台的长宽比，查表得：

所以，四桩桩基础最终沉降量= 满足要求。
8．桩身结构设计计算
两端桩长各13m,采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293L(L=13m)处，起吊时桩身最大正负弯矩，其中K=1.3; 。即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采用混凝土强度C30, 级钢筋，所以：

桩身截面有效高度

桩身受拉主筋
选用（），因此整个截面的主筋为 ，，配筋率为％>％。其他构造要求配筋见施工图。
桩身强度 =1725.22故满足要求

9． 承台设计
承台混凝土强度等级采用C20,承台是正方形。
由于桩的受力可知，桩顶最大反力，平均反力,桩顶净反力：

（1） 柱对承台的冲切
，承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度，承台底保护层厚度取80mm.
冲垮比
当，满足0.2—1.0
冲切系数
截面取，混凝土的抗拉强度设计值
冲切力设计值
因h=1000mm,故可取

=2[1.018×(0.45+0.650)+0.926(0.6+0.575)]×0.833×1100×0.92
=3722.42kN> (可以)
(2) 角桩对承台的冲切
从角柱内边缘至承台外边缘距离

满足要求
（3）斜截面抗剪验算
计算截面有效高度,截面的计算宽度，混凝土的抗压强度 ，该计算截面的最大剪力设计值：

根据公式,剪跨比与以上冲垮比相同,故对斜截面:

剪切系数

满足要求
（4）受弯计算

级钢筋,.

选用
沿平行y轴方向均匀布置。

选用
沿平行x轴方向均匀布置。
（5）承台局部受压验算
柱截面面积，
局部受压净面积，
局部受压计算面积
混凝土的局部受压强度提高系数
满足条件

参 考 文 献

【1】 中华人民共和国国家标准·《 建筑桩基础技术规范（JGJ94—94） 》·北京，中国建筑工业出版社，2002
【2】 中华人民共和国国家标准·《建筑地基基础设计规范（GB50007—2002）》·北京，中国建筑工业出版社，2002
【3】 中华人民共和国国家标准·《 混凝土结构设计规范（GB20010—2002）》·北京，中国建筑工业出版社，2002
【4】 丁 星 编著·《桩基础课程设计指导与设计实例》·成都：四川大学建筑与环境学院，2006
【5】 王 广 月，王 盛 桂，付 志 前 编著·《地基基础工程》·北京：中国水利水电出版社，2001
【6】 赵 明 华 主编，徐 学 燕 副主编·《基础工程》·北京：高等教育出版社，2003
【7】 陈 希 哲 编著·《土力学地基基础》·北京：清华大学出版社，2004
【8】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，贾 正 甫 编著·《结构设计原理》·北京：科学出版社，2002