带帽预应力管桩-网复合地基计算书.doc

预应力薄壁管桩设计计算说明书
一、 计算依据
1. 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）
2. 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）
3、《先张法预应力混凝土管桩》（GBJ1346－1999）
4、《预应力混凝土管桩》（03SG409）
5、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）
6、《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）
7、《先张法预应力混凝土管桩基础技术规程》（DBJ13-86-2007）
8、《复合地基技术规程》（DB/1051-2008）
二、选用指标及设计参数
1、软土鉴别标准
土 类
天然含水量（％）
天然孔隙比
直剪内摩擦角（°）
十字板剪切强度（Kpa）
压缩系数α0.1-0.2
（MPa-1）
粘质土、有机质土
≥35

≥液限
≥1.0
宜小于5

＜35
宜大于0.5
粉质土
≥30
≥0.9
宜小于8
宜大于0.3
2、容许工后沉降
道路等级
工程位置
桥台与路基相邻处
涵洞、通道处
一般路段
高速公路、一级公路
≤0.1m
≤0.2m
≤0.3m
二级公路
≤0.2m
≤0.3m
≤0.5m
3、荷载分析
本次设计荷载包括路堤自重和车辆动荷载，车辆荷载转化为等效土柱进行计算。
换算方法可以采用《公路路基设计手册》的荷载当量高度换算公式：
H0=NG/g B0L （3）
式中 N——路基上横向分布的车辆数，取1；
H0——荷载换算高度（m）；
B0——荷载换算宽度，取运架梁车横向一侧最外轮中心之间的宽度加轮胎着地宽度（m）
G——1辆汽车的重量，取运架梁车自重和梁体自重之和的0.5倍或0.25倍（kN）；
L——运架梁车前后轴距加轮胎着地长度（m）；
g——土的重度。
经计算h0=2×550/6.5×5.6×21=1.43m
车辆及人体荷载：3+21×1.43=30.3KPa。
3、设计工况点及地质参数
参考地质资料综合考虑各种因素，本次设计拟采用J3-3钻探资料。其具体参数详见附图1。
三、设计参数初定
1、 桩型的确定
根据路堤填土高度和软基处理，结合当地施工经验，桩型可采用PTC（预应力混凝土薄壁管桩），按正方形布桩。
2、 桩长的确定
桩长原则上应穿透软弱土层到达强度相对较高的土层，摩擦桩型一般应穿透持力层1-3倍桩径，本次选择中密状粉土作为持力层，本次设计桩长16m。
3、桩径的确定
桩径的确定应考虑细长比满足D/L≥1%，结合本地施工经验取桩径40Cm，壁厚5.5cm。
3、 桩间距、桩帽大小
桩间距和桩帽大小按控制沉降量和承载力为原则选取，初定桩间距为2.5m，桩帽大小100cm×100cm，厚度根据设计荷载和抗剪强度验算取取35cm。
4、 垫层
为充分发挥桩土共同作用，增加水平抗力，在桩帽顶设置60cm碎石垫层，垫层分三层填筑，15cm+30cm+15cm，为加强垫层整体性，减小和防治不均匀沉降，在垫层分层中间铺设两层层土工格栅。
四、复合地基承载力验算
1、单桩竖向承载力特征值
（10.2.11）
式中 qsi——第层土的桩侧摩阻力特征值，kPa；
qp——桩端土承载力特征值，kPa；
up——桩周长，m；
Ap——桩的截面积，m2；
 li ——桩周第i层土的厚度，m；
n ——桩身范围内的土层数。
本次设计按照摩擦桩设计故=0。
桩帽的存在，桩体上部桩侧摩阻力不能充分发挥，其影响范围取1.5B，其中B为桩帽边长。本次设计B=1m。
分层参数选取详见附表1、附表2.
经计算：Ap =2×3.14×0.4（0.8×28+4×16+3.7×46+4.6×34+1.4×40）=1165.427(KN)
2、复合地基承载力特征值
（10.2.10）
式中 fspk——刚性桩复合地基承载力特征值，kPa；
  m ——复合地基置换率，按桩帽面积计算；m＝1/2.5×2.5＝0.16
  Ra ——单桩竖向承载力特征值，kN；
  Ap——桩帽面积，m2；
  b ——桩间土承载力折减系数，可取0～0.60，垫层刚度较小、桩间土承载力较高时取大值；本次设计取0.4。
  fsk——处理后桩间土承载力特征值，kPa，按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值;本次设计取100KPa。
经计算=0.16×1165+0.4×0.82×100=129.45+32.8=162.25KPa＞
96.03KPa．满足设计要求。
四、地基处理后复合地基沉降计算
1、复合地基总沉降计算
路基在处理后的总沉降计算可按国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007—2002和浙江省标准《复合地基技术规程》（DB/1051-2008）的有关规定执行。桩网复合地基的总沉降s由加固区压缩变形s1和下卧层变形s2组成。可采用分层总和法计算两部分的变形量，然后求和。其中加固区沉降采用复合模量法，下卧层沉降采用应力扩散法。

式中 n1 ——加固区分层数；
n2  ——总分层数；
Dpi ——荷载p0在第i层产生的平均附加应力，kPa；
Esci  ——第i层土的复合压缩模量，MPa，按式计算；
 hi   ——第i层土的分层厚度，m
Ys    ——沉降计算经验修正系数，根据当地沉降观测资料及经验确定，也可按表1确定。

表1 沉降计算经验系数Ys

2.5
4.0
7.0
15.0
20.0
Ys
1.1
1.0
0.7
0.4
0.2
注： 为变形计算深度范围内压缩模量的当量值，计算式： ，
其中 Ai为第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；Esi为基础底面下第i层土的压缩模量值，Mpa，桩长范围内按复合土层的压缩模量取值。
加固区主固结沉降：
其中：为各分层中附加应力增量，为各土层复合模量，（m为单桩置换率）。
下卧层主固结沉降：
式中：为下卧层各分层附加应力增量，其计算采用应力扩散法计算，即
作用于褥垫层底面的荷载从桩顶以的扩散角向下扩散，则在下卧层顶面的附加应力为：
式中：是桩长范围内各土层内摩擦角的加权平均值，即。
计算深度为41.6m，计算经验系数取0.7。其余参数选择详见附图1
经计算路基总沉降：S＝14.74cm。

附表1
土层编号及岩土名称
承载力基本容许值值
（kPa）
土层编号及岩土名称
承载力基本容许值
（kPa）
2粉质粘土
80
5-2粉质粘土
170
3-1淤泥质粉质粘土
65
6-1粘土
140
3-2粉土
100
6-2粉质粘土
170
3-3粉质粘土
100
6-3粘土
160
3-4淤泥质粉质粘土
80
7-1粉质粘土
180
3-5粉砂
120
7-21粉土
240
3-6粉质粘土
105
7-22粉质粘土
200
4-1粉质粘土
120
8-1粉质粘土
200
4-2粉质粘土
140
8-2粉、细砂
280
5-1粉质粘土
165
9粉、细砂
260
附表二
土层编号及岩土名称
桩侧土的摩阻力标准值
[qik] (kPa)
土层编号及岩土名称
桩侧土的摩阻力标准值
qsik(kPa)
2粉质粘土
28
5-2粉质粘土
62
3-1淤泥质粉质粘土
16
6-1粘土
52
3-2粉土
46
6-2粉质粘土
68
3-3粉质粘土
34
6-3粘土
66
3-4淤泥质粉质粘土
18
7-1粉质粘土
72
3-5粉砂
40
7-21粉土
76
3-6粉质粘土
38
7-22粉质粘土
74
4-1粉质粘土
42
8-1粉质粘土
74
4-2粉质粘土
50
8-2粉、细砂
80
5-1粉质粘土
58
9粉、细砂
80