桩基础课程设计.docx

温州大学建工学院
WENZHOU UNIVERSITY

课程设计

题 目： 桩基础设计
课 程： 基础工程
班 级： 07土木本二
指导教师： 余闯
完成日期： 2010.5

一、 总则：
1． 上部结构资料
某教学实验楼，上部结构为七层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。底层层高3.4m（局部10m，内有10 t桥式吊车），其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。
2． 建筑物场地资料
拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置见图2-1。

建筑物平面位置示意图

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2.1米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。
建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表2.1.

土层编号
土层名称
层底埋深（m）
层厚(m)

(KN/m3 ）
e
w
(%)
IL
c
(kpa)
(o)
ES
(Mpa)
fk
(kpa)
ps
(Mpa)
1
杂填土
1.5
1.5
18.5

2
粉质粘土
7.8
6.3
19.3
0.819
26
0.61
38
11.2
6.43
140
1.60
3
淤泥质粘土
18.3
10.5
17.2
1.349
54.6
1.58
12
3
2.0
70
0.75
4
粉土夹粉质粘土
30.8
12.5
19.1
0.88
30
0.70
20.2
21.3
10.5
160
3.40
5
粉质粘土
很深

19.7
0.72
26
0.46
36.5
26.8
8.8
185
2.80

表2.1.地基各土层物理，力学指标

二.桩基础设计：
1.选择桩型、桩长、承台埋深
根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择静压预制桩，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。
依据地质条件和地基土的分布，第③层是淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第④层是粉土夹粉质粘土，所以第④层是比较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），预制桩入土深度为，如下图所示。
由于第①层土厚1.5m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第②层土0.6m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为19.3-2.1=17.2m。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，取实际桩长为18m。
由于经验得当楼层数n<10层时,桩边长取400mm×400mm。

桩基及土层分布示意图

2.确定单桩承载力标准值
（1）按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：
查表得：

（2）静力触探法估算单桩极限承载力标准值：
根据单桥探头静力触探资料Ps按图2-3确定桩侧极限阻力标准
2-3 曲线图

由于除去杂土外,第②,③,④层土都是粘土,则采取图2.3中的折线oabc来确定桩侧极限阻力的标准值：
即：时，
时，
桩端的竖向极限承载力标准值的计算公式

其中：
u――桩身截面周长，m。
――桩穿过第i层土的厚度。
――桩身横截面积，扩底桩为桩底水平投影面积，，――桩端阻力修正系数，查表2.2。
由于桩尖入土深度H=19.3m(15<H<30),查表2.2，由线性插值法求得修正系数=0.79
表2.2 桩端阻力修正系数值
桩入土深度（m）
H<15
15<H30
30<H60

0.75
0.75-0.9
0.9
为桩端全断面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值，计算时，由于桩尖进入持力层深度较浅，仅1m,并考虑持力层的可能起伏，所以这里不计持力层土的，为桩端全断面以下4倍桩径范围以内的比贯入阻力平均值，故，，为折减系数，因为，取＝1。
根据静力触探法求，根据图2-3和表2.1的数据（各层土的值）,有如下：
第二层：;
;
第三层：；
第四层：
依据静力触探比贯入阻力值和按照土层及其物理指标查表法估算的极限桩侧，桩端阻力标准值列于下表：
表2.3 极限桩侧、桩端阻力标准值
层 序
静力触探法
经验参数法

粉质粘土
15(h≤6)
65

58

淤泥质黏土
37.5

20

粉土加粉质粘土
110
1639
50
2000
按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：

由以上可得单桩竖向极限承载力标准值

3.确定桩数和承台底面尺寸
按规范要求，取。初步确定承台尺寸为，查表得。先不考虑承台效应，估算的单桩竖向承载力设计值

根据底层柱网平面布置及柱底最大轴力设计值选定第28，38号柱子（由于柱距太小，因此共用一个承台）、26号柱子、10号柱子进行荷载计算。
(1). 第28，38号柱子桩数和承台确定
最大轴力组合的荷载设计值：F=N=5409+3678=9087KN，M=125+2=127KN.m，Q=49+16=65KN。
桩基承台和承台以上土自重设计值为：
初步估计桩数
取桩数n=15根，桩的平面布置图如图所示，根据构造要求确定承台面积为。

第28，38号柱子（15桩）桩基础

(2). 第26号柱子桩数和承台确定
最大轴力组合的荷载设计值：F=N=2072KN，M=290KN.m，Q=76KN。
桩基承台和承台以上土自重设计值为：
初步估计桩数
取桩数n=4根，桩的平面布置图如图所示，根据构造要求确定承台面积为

第26号柱子（4桩）桩基础

(3). 第10号柱子桩数和承台确定
最大轴力组合的荷载设计值：F=N=4068KN，M=104KN.m，Q=56KN。
桩基承台和承台以上土自重设计值为：
初步估计桩数
取桩数n=8根，桩的平面布置图如图所示，根据构造要求确定承台面积为

第10号柱子（8桩）桩基础

4.确定复合桩基竖向承载力设计值
(1). 第28，38号柱子（15桩）承载力设计值计算
由于n>3，所以应考虑群桩效应和承台效应确定桩基竖向承载力设计值R。
由，查表得

，
因此
，
，查表得分项系数，所以桩基竖向承载力设计值为

(2). 第26号柱子（4桩）承载力设计值计算
由于n>3，所以应考虑群桩效应和承台效应确定桩基竖向承载力设计值R。
由，查表得

，
因此
，
，查表得分项系数，所以桩基竖向承载力设计值为

(3). 第10号柱子（8桩）承载力设计值计算
由于n>3，所以应考虑群桩效应和承台效应确定桩基竖向承载力设计值R。
由，查表得

，
因此
，
，查表得分项系数，所以桩基竖向承载力设计值为

5.桩顶荷载效应验算
(1). 第28，38号柱子（15桩）承载力验算
a.按最大轴力组合的荷载设计值计算：F=N=5409+3678=9087KN，M=125+2=127KN.m，Q=49+16=65KN。
该建筑物桩基安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.
由于两柱共用一个承台，考虑柱顶轴力偏心，则作用在承台底形心处的弯矩：

由于

且
所以满足要求。
b.按最大弯矩组合的荷载设计值计算：F=5257+3293=8550KN，M==430KN.m，Q=158KN。
该建筑物桩基安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.

由于两柱共用一个承台，考虑柱顶轴力偏心，则作用在承台底形心处的弯矩：

由于

且
所以满足要求。

(2). 第26号柱子（4桩）承载力验算
a.按最大轴力组合的荷载设计值计算：F =2072KN，M==290KN.m，Q=76KN。
该建筑物桩基安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.
作用在承台底形心处的弯矩

由于

且
所以满足要求。
b.按最大弯矩组合的荷载设计值计算：F =1534KN，M==317KN.m，Q=68KN。
该建筑物桩基安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.
作用在承台底形心处的弯矩

由于

且
所以满足要求。
(3). 第10号柱子（8桩）承载力验算
a.按最大轴力组合的荷载设计值计算：F =4068KN，M==104KN.m，Q=56KN。
该建筑物桩基安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.
作用在承台底形心处的弯矩

由于

且
所以满足要求。

b.按最大弯矩组合的荷载设计值计算：F =3994KN，M==209KN.m，Q=82KN。
该建筑物桩基安全等级为二级，建筑物的重要性系数=1.0.
作用在承台底形心处的弯矩

由于

且
所以满足要求。

6.桩基础沉降计算
选择第26号柱子（4桩）用分层总和法进行沉降计算，F =2072KN，

基底处压力

基底处的附加应力
，所以取地基分层厚度为0.9m。
桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算如下：
(1)．当z=0时：

(2)．当z=0.9m时：

(3)．当z=1.8m时：

(4)．当z=2.7m时：

(5)．当z=3.6m时：

(6)．当z=4.5m时：

(7)．当z=5.4m时：

(8)．当z=6.3m时：

(9)．当z=7.2m时：

(10)．当z=8.1m时：

(11)．当z=9m时：

(12)．当z=9.9m时：

(13)．当z=10.8m时：

(14)．当z=11.5m时：

(15)．当z=12.4m时：

(16)．当z=13.3m时：

(17)．当z=15.1m时：

矩形布桩时的短边布桩数，长径比，承台的长宽比，查表：

三.桩身结构设计计算
四.承台设计计算
（1）第26号柱子（4桩）承台设计计算

承台底钢筋混凝土保护层厚度取100mm，混凝土强度等级为C20，采用HPB335级钢筋。各桩净反力为：
a桩：
b桩：
（1）承台受弯计算：

配筋结果：
沿承台长边方向按截面配筋
沿承台短边方向按截面配筋（2）柱对承台冲切计算：
计算截面处的有效高度，
，
冲垮比
冲切系数
柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值

所以满足要求。
（3）角桩对承台冲切计算：
（4）承台受剪计算：
，由于对称所以只用计算一个截面
截面：，取

;

所以满足要求。
（5）局部受压计算：
（2）第10号柱子（8桩）承台设计计算

承台底钢筋混凝土保护层厚度取100mm，混凝土强度等级为C20，采用HPB335级钢筋。各桩净反力为：
a桩：
b桩：
c桩：
d桩：

（1）承台受弯计算：

配筋结果：
沿承台长边方向按截面配筋
沿承台短边方向按截面配筋（2）柱对承台冲切计算：
计算截面处的有效高度，
，
冲垮比
冲切系数
柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值

所以满足要求。
（3）角桩对承台冲切计算：
（4）承台受剪计算：
，
截面：，取

;

所以满足要求。

截面：，取

;

所以满足要求。

（5）局部受压计算：
（3）第28、38号柱子（15桩）承台设计计算

承台底钢筋混凝土保护层厚度取100mm，混凝土强度等级为C20，采用HPB335级钢筋。各桩净反力为：
a桩：
b桩：
c桩：
d桩：
e桩：
（1）承台受弯计算：

配筋结果：
沿承台长边方向按截面配筋
沿承台短边方向按截面配筋（2）柱对承台冲切计算：
计算截面处的有效高度，
，

冲垮比，
冲切系数

柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值

所以满足要求。

（3）角桩对承台冲切计算：
（4）承台受剪计算：
，
截面：，

;

所以满足要求。
截面：，

;

所以满足要求。

（5）局部受压计算：