基础工程灌注桩设计.doc

基础工程课程设计题 目 灌注桩基础设计 学 部 城建学部 专 业 土木工程 班 级学 号学生姓名指导教师日 期2014-1205第一章 桩基础地质条件概述1.1地形 拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾1。2工程地质条件 第一层土:素填土，层厚1。5m，稍湿，松散，承载力特征值f=95kPa 第二层土:淤泥质土，层厚3。3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa 第三层土：粉砂,层厚6.6m,稍密，承载力特征值fak=110kPa 第四层土：粉质黏土，层厚4.2m，湿,可塑，承载力特征值fak=165kPa 第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔,中密密实，承载力特征值fak=280kPa1。3岩土设计参数表1-1 地基岩土物理参数土层编号土的名称含水率W（%）液性指数标注灌入锤击数（次)压缩模量（MPa）孔隙比e1素填土-52淤泥质土62.41.083。81.043粉砂27.6147.50。814粉质粘土31.20。749。20。795粉砂层3116.80。58表12 桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk 单位:kPa土层编号土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力1素填土222淤泥质土28-3粉砂45-4粉质粘土609005粉砂层7524001。4水文地质条件 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性 地下水位深度：位于地表下3。5m1。5场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化砂土、粉土1.6上部结构资料 拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m，宽9。6m.室外地坪标高同自然地面，室内外差450mm.柱截面尺寸为400mm400mm,横向承重，柱网布置如图1-1图11网布置图1.7上部结构荷载上部荷载(柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值）如表1-3、1-4表13 柱底荷载效应标准组合值题号FK(kN)MK(kNm）VK(kN)A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴9231026902970275231238165162153表1-4 柱底荷载效应基本组合值题号F（kN)M（Nm）V（kN）A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴92910379034302862512662041881961.8材料 混凝土材料强度等级为C25C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。第二章 灌注桩设计1）灌注桩基设计设计方案 初步选择持力层，确定桩型和尺寸室外地坪标高为0。45m,自然地坪标高同室外地坪标高。不再进行沉降计算，拟采用直径为500mm的混凝土沉管灌注桩. 选用第五层土粉砂层为持力层,由建筑桩基设计规范可知,桩尖深入持力层的长度不宜小于1.5（1。5d=0.675m），这里取0.75m，设计桩长15。0m，承台高0。95m，承台底面埋置深度1。5m，桩顶伸入承台50mm,桩顶标高1。55m,桩底标高为16。55m，桩长为15。0m。2)单桩承载力计算查建筑桩基设计规范得表2-1： 表21 土侧(端）阻标准值及其深度土层编号侧（端）阻标准值qsk（kNm）入土深度l（m)1220.152283.33456。64604.25750.75（1）单桩竖向极限承载力标准值计算 单桩竖向极限承载力标准值计算：（3-1）（32）（33）（2）基桩竖向荷载承载力设计值计算 承台底部地基土较为松软的填土，压缩性大,因此不需考虑承台土效应，即,则（34） 根据上部荷载初步估计桩数为:（3-5) 初步设计桩数为4根.桩基验算 根据建筑桩基设计规范，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取效应的标准组合值 由于装机所处场地的抗震设防烈度为7度,且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算. 根据初步设计桩数采用正方形承台,由建筑桩基设计规范桩间距为设计为3d，桩中心距承台边缘为d,则承台初步设计为2500mm2500mm,如图2-1图21 承台平面布置 (3-6) 计算时取荷载标准组合，则 故而如此设计是合理的承台最终验算 计算时取荷载标准组合，则 (38） （3-9） 满足设计要求,故此次设计是合理的.3)承台设计根据以上桩基设计及构造要求,承台尺寸为2.5m2.5m如图22，初步设计承台厚0.95m，承台混凝土选用C25，ft=1。27N/mm2,fc=11。9N/mm2;承台钢筋选用HRB335级，fy=300N/mm2。图22 承台平面布置4)抗弯计算与配筋设计 承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为:各桩平均竖向力 最大竖向对于II断面：钢筋面积采用20根直径为22mm钢筋，平行于X轴布置。对于断面：钢筋面积采用15根直径为20mm钢筋，平行于Y轴布置.5)承台厚度及受冲切承载力验算 承台保护层厚度50mm，则h0=95050=900mm 由于基桩为圆形桩。计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为：1、柱对承台冲切 由建筑桩基设计规范承台受桩冲切的承载力应满足: 柱边至最近桩边水平距离:冲垮比: 冲切系数： 承台受冲切承载力截面高度影响系数： 则有 故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求2、角桩冲切的验算 承台受角桩冲切的承载力应满足： 角桩内侧边缘至承台外边缘距离： 柱边至最近桩边水平距离：角桩冲垮比： （在0.25-1。0之间) 角桩冲切系数: 则有 故厚度为0。90的承台能够满足柱对承台的冲切要求6 ）承台受剪承载力计算 承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处 受剪面承载力截面高度影响系数： 计算截面剪跨比：（在0。25-3.0之间） 剪切系数：故满足抗剪切要求取基桩净反力最大值： 由建筑桩基设计规范“承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm,柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0。15% 承台纵横方向选用直径为18mm的HRB钢筋间距为140mm，则钢筋根数为n=2500/140+1=19，实际钢筋As=19254.5=4835。5mm2 最小配筋率： 故配筋满足要求7）承台构造设计 混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm，两承台间设置连系梁,梁顶面标高0。65m，与承台顶齐平,梁宽250mm,梁高400mm。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层,垫层挑出承台边缘100mm。8）桩身结构设计 沉管灌注桩选用C25混凝土，钢筋选用HPB235级9）桩身水平承载力验算 由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为Vk=149kN 则每根基桩承受水平荷载为 桩身按构造要求配筋，由于受水平荷载影响,则桩身配812纵向钢筋，As=904mm2 桩身配筋率为: 满足0。2%-0.65之间的要求 由于0。570。65，则单桩水平承载力特征值计算公式: 桩身为圆形截面,故 根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN/m4 圆形桩桩身的计算宽度为: 对于C25级混凝土： 对于HPB235级钢筋： 扣除保护层后的桩直径为MNm 桩顶最大弯矩系数vM取值:由于桩的入土深度h=15。2m，桩与承台为固接,h=0。70915。2=10。7768m4m故而h=4则vM=0。926Nk取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力(用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小）,则Nk=391。3kN 故桩身水平承载力满足要求10）配筋长度计算 由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩,配筋长度应不小于桩长的2/3（即2/315。2=10。1m）,同时不宜小于4。0/=4.55m,则配筋长度取10。1m钢筋锚入承台35倍主筋直径，即3512=420mm3。8.4箍筋配置采用6200螺旋式箍筋,由于钢筋笼长度超过4m,需要每隔2m设一道12焊接加劲箍筋四、课程设计参考资料(1)建筑结构荷载规范(GB 500092010),中国建筑工业出版社（2）建筑地基基础设计规范（GB 500072011），中国建筑工业出版社(3）建筑桩基技术规范（JGJ 942008),中国建筑工业出版社(4)混凝土结构设计规范（GB 500102010）,中国建筑工业出版社（5）基础工程（第2版)周景星 李广信 虞石民 王洪瑾 编著 清华大学出版社第 5 页