桩基础课程设计书.doc

桩基础课程设计书
（2013级岩土班）
非常不错的桩基础课程设计，值得一看。

班级： 土木135
日期：2017年1月9日

目录
桩基础课程设计书 1
（2013级岩土班） 1
1.设计资料 3
1.1地形条件及其参数 3
1.2设计题目 3
1.3设计荷载 3
2灌注桩基设计 3
2.1单桩承载力计算 4
2.1.1单桩竖向极限承载力标准值计算 4
2.1.2.基桩竖向承载力设计值计算 4
2.2初步拟定承台尺寸 5
2.3桩基竖向承载力验算 5
2.4承台的设计计算 8
2.4.1 C轴柱下的承台设计计算（含桩身设计） 8
2.4.2 B轴柱下承台设计计算（含桩身设计） 16
2.4.3 A轴柱下承台设计计算（含桩身设计） 21
2.4.3.1桩承台设计计算 21
3设计图纸 27

1.设计资料
1.1地形条件及其参数
地层条件及其参数详见桩基设计任务书。
1.2设计题目
灌注桩基础课程设计
1.3设计荷载
题号： 荷载6 ，层厚1。
（1）柱底荷载效应标准组合值如下：
轴荷载：Fk=2175kN，Mxk= 258kN，Vk=155kN。
轴荷载：Fk=2480kN，Mk=227 kN，Vk=160kN。
轴荷载：Fk=2700kN，Mk=230kN，Vk=150kN。
(2) 柱底荷载效应基本组合值如下。
轴荷载：Fk=2780kN，Mk=270 kN，Vk=199N。
轴荷载：Fk=3675kN，Mk=240kN，Vk=181kN。
轴荷载：Fk=3275kN，Mk=255 kN，Vk=192kN。
设计、、轴柱下桩基。
2灌注桩基设计
建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m，自然地面标高同室外地坪标高。根据设计资料，该建筑桩基属丙级建筑桩基，拟采用直径为 400mm的混凝土沉管桩基础，选用号土层粉砂层为持力层，桩尖伸入持力层0.6m（对于砂土不小于1.5d=600mm），设计桩长15.0m，预制桩尖长0.5m，初步设计承台高0.95m，承台底面埋置深度-1.60m，桩顶伸入承台50mm。
2.1单桩承载力计算
根据以上设计，桩顶标高为-1.6m，桩底标高为-16.6m，桩长为15m。
2.1.1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按下式计算:

由于

2.1.2.基桩竖向承载力设计值计算
承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应，即取，则有

根据上部荷载初步估算桩数为:

则A轴和B轴柱下的设计桩数为5根，C轴的设计桩数为6根。。
2.2初步拟定承台尺寸
桩距取：

按承台构造要去：边桩中心至承台边缘的距离不小于桩的直径或者边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。
承台长边：

取承台埋深1.65m,承台高度，桩顶伸入承台50mm,钢筋保护层厚度70mm,则承台的有效高度为：

2.3桩基竖向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008），当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应的标准组合值。由于桩基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。
矩形承台，边长为2.2m3.6m，矩形布桩，桩中心距取1.4m，桩心距承台边缘均为400mm(见图2.1和图2.2所示)。

图2.1 C轴下的承台尺寸图

图2.2 A轴（或B轴）线下的承台图

承台及其上填土的总重： 计算时取荷载的标准组合值，则
A轴：

因此

B轴：

C轴：

满足设计要求，故初步设计是合理的。
2.4承台的设计计算

根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.2m3.6m，初步设计承台厚0.95m，承台混凝土选用C25，；承台钢筋选用HRB335级，。
2.4.1 C轴柱下的承台设计计算（含桩身设计）
2.4.1.1. 桩承台设计计算
1.承台内力计算：
承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反力设计值为:

2.承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.95m，承台保护层厚度60mm，则h0=950-60=890mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。
由于基础为圆形桩，计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为

图2.3所示承台计算简图中的基桩即是换算后边长为320mm的方桩。

图2.3 C轴线柱下桩承台计算简图
（1）柱对承台的冲切
承台受桩冲切的承载力应满足下式：

由于，则冲垮比为
（在0.25~1.0之间）

取=1.0。
冲切系数为

故厚度为0.95m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
（2）角桩对承台的冲切验算
承台受角桩冲切的承载力应满足下式：

由于，从角桩内边缘至承台外边缘距离为

在0.25~1.之间。

故厚度为0.95m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
（3）承台受剪切承载力计算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于Ⅰ—Ⅰ截面，
（介于0.25~3之间）
剪力系数为

受剪切承载力高度影响系数为

Ⅰ—Ⅰ截面剪力为

则

满足抗剪切要求。
（4）承台受弯承载力计算
承台计算截面弯矩如下：
对于Ⅰ—Ⅰ截面，取基桩净反力最大值进行计算，则

因此，承台长边方向选用HRB335级钢筋，20@110，则钢筋根数为n=2200/110+1=21，实配钢筋，，沿平行于长边方向(y轴)均匀布置满足要求。
对于Ⅱ—Ⅱ截面，取基桩净反力平均值进行计算。
此时
h0=950-80=870mm
则

因此，承台短边方向选用HRB335级钢筋，d=16mm,间距为200，则钢筋根数为n=3600/200+1=19，沿平行于短边方向（x轴）均匀布置，实配钢筋，满足要求。
配筋简图2.4。

图2.4 C轴线下桩承台配筋图(
注释：土中钢筋符号下应有个符号，因找不到。
（5）承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm。两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m,与承台顶平齐，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共4Φ12通长配筋，箍筋采用HRB335，d=8@200。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
2.4.1.2桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235级。
1.桩身轴向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合下列规定：

计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压曲影响，故取稳定系数，对于挤土灌注桩，基桩施工工艺系数；C25混凝土，=11.9N/mm2,则

故桩身轴向承载力满足要求。
2.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，每根基桩承受水平荷载为

桩身按构造要求配筋，桩身配6Φ12纵向钢筋，，则桩身配筋率为

满足0.2%~0.65%之间的要求。
对于配筋率小于0.65%的灌注桩，单桩水平承载力特征值按下式计算：

该式中各参数取值方法详见桩基础课程设计指导书。
桩身为圆形截面，故=2，=0.5。
由于

根据灌注桩周主要土层的类别，查表4.12，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

根据

对C25混凝土，有

对HPB235级钢筋，有

扣除保护层后的桩直径为

则

桩顶最大弯矩系数取值：由于桩的入土深度h=15.0m，桩与承台为固接，,取=4，由表查得=0.926。

Nk取在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），有前面计算得,则

故桩身水平承载力满足要求。
3.配筋长度计算
基础为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3(即2/3)，同时不宜小于4.0/,则钢筋长度取10m。
钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35。
4.箍筋配置
采用Φ6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋。
2.4.2 B轴柱下承台设计计算（含桩身设计）
1桩承台设计计算
B轴下的承台布置和A轴下的承台方式时一样的，桩数都是5根，且B轴线下的荷载比A大，因此在这里先计算B轴线下的承台设计，计算方式和C轴承台计算方式近似。
1.承台内力计算：

2.承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.95m，承台保护层厚度60mm，则h0=950-60=890mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。
由于基础为圆形桩，计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为

图2.5所示承台计算简图中的基桩即是换算后边长为320mm的方桩。

图2.5 B轴线下的桩承台设计尺寸图
（1）柱对承台的冲切
承台受桩冲切的承载力应满足下式：

由于，则冲垮比为
（在0.25~1.0之间）

取=1.0。
冲切系数为

故厚度为0.95m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
（2）角桩对承台的冲切验算
承台受角桩冲切的承载力应满足下式：

由于，从角桩内边缘至承台外边缘距离为

在0.25~1.之间。

故厚度为0.95m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
（3）承台受剪切承载力计算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于Ⅰ—Ⅰ截面，
（介于0.25~3之间）
剪力系数为

受剪切承载力高度影响系数为

Ⅰ—Ⅰ截面剪力为

则

满足抗剪切要求。
（4）承台受弯承载力计算
承台计算截面弯矩如下：
对于Ⅰ—Ⅰ截面，取基桩净反力最大值进行计算，则

因此，承台长边方向选用HRB335级钢筋，d=22,间距@100，则钢筋根数为n=2200/100+1=23，实配钢筋，，沿平行于长边方向(y轴)均匀布置满足要求。
对于Ⅱ—Ⅱ截面，取基桩净反力平均值进行计算。
此时
h0=950-80=870mm
则

因此，承台短边方向选用HRB335级钢筋，d=14mm,间距180，则钢筋根数为n=3600/180+1=21，沿平行于短边方向（x轴）均匀布置，实配钢筋，满足要求。
配筋简图2.6。

图2.6 C轴线下桩承台配筋图
（5）承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm。两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m,与承台顶平齐，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共4Φ12通长配筋，箍筋采用HRB335级钢筋，d=8mm,间距200。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
2.4.1.2桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235级。
1.桩身轴向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合下列规定：

计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压曲影响，故取稳定系数，对于挤土灌注桩，基桩施工工艺系数；C25混凝土，=11.9N/mm2,则

故桩身轴向承载力满足要求。
2.配筋长度计算
基础为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3(即2/3)，同时不宜小于4.0/,则钢筋长度取10m。
钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35。
3.箍筋配置
采用Φ6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋。
2.4.3 A轴柱下承台设计计算（含桩身设计）
2.4.3.1桩承台设计计算
1.承台内力计算：

2.承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.95m，承台保护层厚度60mm，则h0=950-60=890mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。
由于基础为圆形桩，计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为

图2.7所示承台计算简图中的基桩即是换算后边长为320mm的方桩。

图2.7 A轴线下的桩承台设计尺寸图
（1）柱对承台的冲切
承台受桩冲切的承载力应满足下式：

由于，则冲垮比为
（在0.25~1.0之间）

取=1.0。
冲切系数为

故厚度为0.95m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
（2）角桩对承台的冲切验算
承台受角桩冲切的承载力应满足下式：

由于，从角桩内边缘至承台外边缘距离为

在0.25~1.之间。

故厚度为0.95m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
（3）承台受剪切承载力计算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于Ⅰ—Ⅰ截面，
（介于0.25~3之间）
剪力系数为

受剪切承载力高度影响系数为

Ⅰ—Ⅰ截面剪力为

则

满足抗剪切要求。
（4）承台受弯承载力计算
承台计算截面弯矩如下：
对于Ⅰ—Ⅰ截面，取基桩净反力最大值进行计算，则

因此，承台长边方向选用HRB335级钢筋，d=20,间距@110，则钢筋根数为n=2200/110+1=21，实配钢筋，，沿平行于长边方向(y轴)均匀布置满足要求。
对于Ⅱ—Ⅱ截面，取基桩净反力平均值进行计算。
此时
h0=950-80=870mm
则

因此，承台短边方向选用HRB335级钢筋，d=14mm,间距200，则钢筋根数为n=3600/200+1=19，沿平行于短边方向（x轴）均匀布置，实配钢筋，满足要求。
配筋简图2.8。

图2.8 A 轴线下桩承台配筋图
（5）承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm。两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m,与承台顶平齐，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共4Φ12通长配筋，箍筋采用HRB335级钢筋，d=8mm,间距200。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
2.4.1.2桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235级。
1.桩身轴向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合下列规定：

计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压曲影响，故取稳定系数，对于挤土灌注桩，基桩施工工艺系数；C25混凝土，=11.9N/mm2,则

故桩身轴向承载力满足要求。
2.配筋长度计算
基础为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3(即2/3)，同时不宜小于4.0/,则钢筋长度取10m。
钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35。
3.箍筋配置
采用Φ6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋。
3设计图纸
设计图纸见2号打印纸，包含：
①桩基平面布置图；
②承台大样图；
③桩身大样图；
④必要的设计说明。