桩基础课程设计计算实例.doc

桩基础设计计算3.1 选择桩型、桩端持力层、承台埋深3.1.1 选择桩型因框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。又由于施工场地、地基条件以及场地周围的环境条件，故选择桩基础，为减小对周围环境的污染，并采用静压预制桩。这样可以较好的保证桩身质量，并在较短施工工期完成沉桩任务，同时当地的施工技术力量、施工设备及材料供应也为采用静压桩提供了可能性。3.1.2 选择桩的几何尺寸及承台埋深 依据地基土的分布，选择第层为桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（2d），工程桩入土深度为23.1m。 承台底进入第层土0.3m，所以承台埋深为2.1m，桩基的有效桩长即为21m。桩截面尺寸选用450mm450mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长11m，下段长11m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长大1m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基及土层分布示意图见图3.1。3.2 确定单桩极限承载力标准值本设计属于二级建筑桩基，采用经 图3.1 桩基及土层分布示意图验参数法和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1.2确定桩侧极限阻力标准值：ps1000kPa时，qsk =0.025 ps +25 桩端阻力的计算公式为psk=psk =（Psk1+Psk2） 根据桩尖入土深度（H=23.1m），由表1.2取桩端阻力修正系数=0.83；psk1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，并考虑持力层可能的起伏，所以这里不计持力层土的psk，psk2为桩端全断面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值，故psk1=860kPa，psk2=3440kPa；为折减系数，因为psk1/psk25，取=1。根据静力触探法求，根据图3.1和表2.1（附件）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和按土层及物理指标查表法估算的极限桩侧，桩端阻力标准值列于表3.1 表3.1 极限桩侧、桩端阻力标准值层 序 静力触探法 经验参数法qsk（kPa）psk（kPa）qsk（kPa）psk（kPa）粉质粘土15（h 6） 36 35淤泥质粉质粘土 43 29粉质粘土 111 1784.5 55 2200按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值 =4 0.45（153.9+364.1+4312+ 1111）+1784.5 =1500+361=1861kN估算的单桩竖向极限承载力设计值（=1.60）=+=1663kN按经验参数法确定单桩竖向极限承载力标准值 =40.45（358+2912+551）+2200 =1229+446 =1675kN估算的单桩竖向极限承载力设计值（=1.65） =1015kN最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，采用R2=1015kN，初步确定桩数。3.3 确定桩数和承台底面尺寸由于两柱间距较小，荷载较大，故将此做成联合承台。最大轴力组合的荷载：B柱荷载：3354kN，18kN.m，14kNC柱荷载：4978kN，24kN.m，49kN合力作用点距C轴线的距离 取x=1.2m估算桩数 （根）取n=10，桩距，取=1.4m，承台底尺寸为，桩位平面布置如图3.2 图3.2 联合承台3.4 确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属非端承桩，并n3，承台底面下并非欠固结土、新填土等，故承台底不会与土脱离，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。承台净面积： Ac=6.52.3-100.452=12.93m2承台外区净面积： A=6.52.3-（6.5-0.45）（2.3-0.45）=3.76m2承台内区净面积： A=12.93-3.76=9.17m2 = =3.1 = =0.11查表得 =1.65 c=0.11+0.63=0.26ck=323.25kN复合桩基竖向承载力设计值 R=0.81+1.61+0.26=1088kN3.5桩顶作用效应的验算3.5.1 荷载取组合B柱：FB=3354kN， MB=18kNm， B=14kN，C柱：FC=4978kN， MC=24kNm， C=49kN 设承台承台厚度 H=1.0m，承台埋深d=2.4m作用在承台底形心处的竖向力 F+G=3354+4978+206.52.32.41.2=8332+861=9193kN作用在承台底形心处的弯矩 M=18+24+（14+49）1.0=105kNm y=4（2.82+1.42）=39.2m20Nmax= +=919.3+7.5=926.8kN1.2R0= =919.3kNR=1088 kN0Nmin=919.3-7.5=911.8kN0 满足要求3.5.2 荷载取组合B柱荷载：2733kN，159 kN.m，68kNC柱荷载：4657kN，509 kN.m，121kN满足要求。3.6 桩基础沉降计算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础沉降计算。因本桩基础的桩中心距小于6d，可采用等效作用分层总和法计算最终沉降量。竖向荷载标准值： 2580kN 3829 kN 基底压力： 自重应力和附加应力计算见表3.3 表3.3 、的计算结果（联合桩基础） (kpa) (kpa) 0 206.9 2.8 0 0.250 440.34 4.3 246.0 2.8 3.7 0.064 112.73 5.5 257.7 2.8 4.8 0.044 77.50 7.5 277.1 2.8 6.5 0.027 47.56 取，在该处/=47.56/277.1=0.17min=0.4。其他构造钢筋见施工图。桩身强度=1.0（1.015450410+3101017）=3352.8 kNR 满足要求3.8承台设计计算 承台混凝土强度等级采用C20C柱截面尺寸900600mm2，B柱截面尺寸600600mm2。3.8.1 柱对承台的冲切 1）按图3.3，对每个柱分别进行冲切验算。 图3.3 两柱脚下的冲切破坏椎体 承台厚度H=1.0m，计算截面处的有效高度h0=1.0-0.08=0.92m.对B柱：=0.6m =1.0-0.3-0.225=0.475m =1.8-0.3-0.225=1.275m 取=0.92m=0.7-0.3-0.225=0.175m Fl= FB=3354kN 冲跨比 =0.516 =1.0 =0.190.2 取=0.2 冲切系数 =1.006 =0.6 =1.8所以(+)+(+)+(2+) =1.006(0.175+0.6) +0.6(0.175+0.6) + 1.8(20.6+0.475+0.92) 11000.92 =5987kN0Fl=3354kN对C柱：=0.6m =0.9m =1.2-0.225-0.45=0.525m =1.6-0.225-0.45=0.925m0.92 m 取=0.92m=0.175m Fl= Fc=4978kN 冲跨比 =0.571 =1.0 =0.190.2 取=0.2 冲切系数 =0.934 =0.6 =1.8所以(+)+(+)+(2+) =0.934(0.175+0.6) +0.6(0.175+0.6) + 1.8(20.9+0.525+0.92) 11000.92 =7114kN0Fl=4978kN 满足要求2）对双柱联合承台，除应考虑在每个柱脚下的冲切破坏锥体外，尚应按图3.4考虑在两个柱脚的公共周边下的冲切破坏情况。 图3.4 双柱下公共周边的冲切破坏椎体由图3.4知，=0.3+0.45+3.0=3.75m =0.6m =0.475m=0.925m0.92 m 取=0.92m=0.175m冲切力 Fl= FB+ FC=3354+4978=8332kN冲跨比 =0.516 =1.0 =0.2冲切系数 =1.006 =0.6 =1.8故 (+)+(+)+(2+) =1.006(0.6+0.175)+0.6(0.6+0.175) + 1.8(23.75+0.475+0.92)11000.92 =17463kN0Fl=8332kN 满足要求3.8.2 角柱对承台的冲切（图3.5） 图3.5 双柱下的角柱冲切冲切力 Fl=-=926.8-=840.7 kN对桩1=0.475m =0.175m =0.45+0.45=0.675m冲跨比 =0.516 =0.190.2 取=0.2冲切系数 =0.670 =1.2所以 (+)+(+) =0.67(0.675+0.175) +1.2(0.675+0.475) 11000.92=1625.1kN0Fl =840.7kN对桩2=0.925m0.92m 取=0.92m=0.175m =0.675m冲跨比 =1.0 =0.2 冲切系数 =0.4 =1.2所以 (+)+(+) =0.4(0.675+0.175) +1.2(0.675+0.92) 11000.92=1687.0kN0Fl =840.7kN 满足要求3.8.3 斜截面抗剪验算将承台沿长向视作一静定梁，其上作用柱荷载和桩净反力，梁的剪力值见图3.6（c）、（d），可知柱边最不利截面为-和/-/，另一方向的不利截面为-图3.6（a）。 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) 图3.6 双柱承台的剪力、弯矩计算示意图对-截面剪力 =2=1681.4kN =0.925m 剪跨比 =1.005 剪切系数 =0.09 所以，=0.09101032.30.92=1904kN0=1681.4kN对/-/ 截面 剪力 =1681.4kN /=1.2-0.225-0.45=0.525m剪跨比 =0.571 剪切系数 =0.138所以，=0.138101032.30.92=2920.1kN0对-截面 剪力 =5=5(-)=5(919.3-)=4166kN =0.175m剪跨比 =0.190.3 取=0.3 剪切系数=0.2所以，=0.2101036.50.92=11960kN04166kN故抗剪强度能满足要求，不需配箍筋。3.8.4 受弯计算：配置长向钢筋取图3.7（he）中截面/-/处的弯矩值，=2294.8kNm =9238.3mm2选用1925（=9327.1 mm2）配置短向钢筋取用-截面处的弯矩。 =50.4=51666.40.4=3332.8kNm =13639.5 mm2选用4520（=14139 mm2）3.8.5 承台局部受压验算 对B柱 Aln =At=0.36 m2 Ab=3.24 m2 1.35Aln =14580kNFB=3354kN对C柱 Aln =At =0.90.6=0.54 m2 Ab =30.930.6=4.86 m2 = =1.35Aln =14580kNFC=4978kN其他桩基础的计算从略。连系梁LL尺寸取600mm400mm，计算从略。桩基础施工图见图3.8、3.9图3.8为桩的构造及平面，图3.9为桩位平面布置图。参考文献1：周景星，李广信. 基础工程M. 北京：清华大学出版社，20072：刘昌辉，时红莲编著. 基础工程学M. 武汉：中国地质大学出版社，20053：GB20010-2002. 混凝土结构设计规范4：陈晓平. 基础工程设计与分析M. 北京：中国建筑工业出版社，2005 5：王广月，王盛桂. 地基基础工程M. 北京：中国水利水电出版社，20016：JGJ94-94. 建筑桩基技术规范7：李克钏. 基础工程M. 北京：中国铁道出版社，20048：GB50007-2002. 建筑地基基础设计规范9：赵明华. 基础工程M. 北京：机械工业出版社，200610：余景杰. 建筑地基基础设计实例M. 北京：中国水利水电出版社，200811：罗晓辉. 基础工程设计原理M. 武汉：华中科技大学出版社，200712：任文杰. 基础工程M. 北京：中国建材工业出版社，2007