桩基础课程设计-计算书1.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 = 2360kN，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

1. 确定桩的规格
根据地质勘察资料和《规范》知一般应选择硬土层作为桩端持力层故确定第4层粘土为桩端持力层。查《规范》和经验知：桩顶嵌入承台0.1米。由题目要求知采用钢筋混凝土预制桩，故由经验选择选择桩截面为方桩，为400mm×400mm，桩长至少为2米+4.5米+0.1米=6.6米查规范知桩端嵌入持力层为5d-10d故选择6d，所以桩长为6.6+6x0.4=9米故选择桩长为9米。有《规范》知承台埋深一般为1-2米，而题目中已知承台埋深为1.7米故选择承台埋深1.7米 ，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
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：承台内区群桩效应系数 ＝0.155 ，承台外区群桩效应系数＝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