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1、桩基础设计基础工程设计 中国地质大学 基础工程原理与方法课程设计 题 目桩基础设计 姓 名 班 学 号 院系 专 业 指导教师 72012年06月目 录1桩基基础设计要求 3设计内容2确定持力层计算Quk 43确定中心距及承台尺寸 4-54验算基桩竖向承载力 5-8计算基桩水平承载力并验算 5确定单桩配筋量 86承台设计计算 9-137桩基结构图 148感想 151桩基础设计题高层框架结构二级建筑的某柱截面尺寸为1000800mm 该柱传递至基础顶面的荷载为F 9000kN M 380kNm H 320kN 采用6-8根600-800的水下钻孔灌注桩组成柱下独立桩基础设地面标高为000m承台底
2、标高控制在-170m 地面以下各土层分布及设计参数见附表试设计该柱下独立桩基础设计计算内容1确定桩端持力层计算单桩极限承载力标准值Quk2确定桩中心间距及承台平面尺寸3计算复合基桩竖向承载力特征值Ra及各桩顶荷载设计值N验算基桩竖向承载力计算基桩水平承载力RHa并验算4确定单桩配筋量 5承台设计计算6绘制桩基结构图项目湿重度 kNm3孔隙比e液性指数IL压缩模量EsMPa承载力特征值faKkPa层厚m钻孔灌注桩桩基参数极限侧阻 力标准值qsikkPa极限端阻 力标准值qPKkPa地基土水平抗力系数的比例系数m MNm4 层粉土1900902608043236层粉细砂19609006510538
3、209层细砂198086078125282813层粉土1960810105140234015层1粉细砂19708570115442812层粉细砂1970770160170304880028层粉质粘土198068302585160256625层粉土1980750137170295825层粉质粘土199071604661145576014层1粉砂2000770140190085280037层粉质粘土199071604661145456070014层粉土2040700130195356236层粉质粘土199070602782170486828层细砂202069022022017770130045设计
4、内容一确定桩端持力层桩的截面尺寸及桩长计算单桩极限承载力标准值1根据设计要求初定桩的直径d 700mm考虑施工工艺对桩的影响初定长径比为45即桩长l 315m由于承台底标高为-17m则桩底标高为-332m -17-315 过计算此时桩端处于厚45m的层粉质粘土该层适合做持力层且下部无软弱下卧层根据建筑桩基技术规范的规定桩端全断面进入持力层的深度对于粘性土粉土不易小于2d因此初步确定桩端进出持力层的深度为16m重新确定桩长ll 43382344302529570816-17 324m 桩径仍取d 700mm此时长径比ld 46 采用水下钻孔灌注桩2单桩极限承载力标准值的计算根据建筑桩基技术规范中
5、的经验公式其中桩的周长 2198m 桩端面积0385桩端土层的极限端阻力标准值 700KPa 219823 43-17 2038282844023284448 30662558296057520860167000385 3316KN单桩竖向承载力特征值二确定桩数桩的中心间距及承台平面尺寸初选桩数 暂取6根根据建筑桩基技术规范规定选取灌注桩的桩的最小中心间距为3d取 3d 21m 边桩中心距承台边缘的距离取为07m则承台的长 2 2107 56m 宽 20721 35m承台高取h 14mM与长边方向一致承台的平面图如下 图1三计算复合基桩竖向承载力特征值Ra及各桩顶荷载设计值N验算基桩竖向承载力
6、计算基桩水平承载力RHa并验算1计算修正后的复合基桩的承载力特征值考虑承台效应计算复合基桩的竖向承载力特征值中心距桩中心距与桩径之比承台宽度与桩长之比 0108com 取 006由勘查资料可知承台底下12承台宽度为粉土 80KPa承台底净面积 2882由于为水下钻孔灌注桩地下水位位于地表面处则承台及地基土的重R 1658006802882 16718KNN 15555 KN 15555 故竖向承载力满足要求2水平承载力计算及验算建筑桩基技术规范规定当缺少单桩水平静载试验资料时可按下式估算桩身配筋率小于065的灌注单桩水平承载力特征值其中水平变形系数地基土水平抗力系数的比例系数桩身计算宽度 09
7、 150705 1395m桩身采用C30的混凝土其弹性模量N混凝土保护层的厚度取为60mm钢筋采用HRB335级钢筋其钢筋强度设计值弹性模量桩身换算截面惯性矩其中扣除保护层的桩直径桩身换算截面受拉边缘的截面模量其中桩身配筋率根据线性插值法计算当桩径为3002000mm时正截面的配筋率可取06502则那么桩身换算截面惯性矩桩身抗弯刚度桩的水平变形系数桩截面模型塑性系数桩身混凝土抗拉强度设计值桩身最大弯矩系数查表得桩身换算截面面积桩顶竖向力影响系数则考虑群桩及承台的作用按下式进行修正沿水平荷载方向每排桩中的桩数n1 3沿垂直水平荷载方向每排桩中的桩数n2 2沿水平荷载方向的距径比桩的相互影响系数桩
8、顶约束效应系数承台侧向土抗力效应系数承台底地基土分担的竖向总荷载标准值承台底摩阻效应系数那么修正后的水平承载力特征值而基桩水平力设计值 所以水平承载力满足要求四确定单桩的配筋量先配置主筋再配置箍筋由已知配筋率则根据灌注桩的配筋要求选用8根16的HRB335级钢筋其满足要求根据箍筋的配置要求箍筋选用HPB235级直径为8mm间距为200mm的螺旋式箍筋五承台设计计算1抗弯验算各桩对垂直于y轴和x轴方向截面的弯矩设计值分别为选用HRB335级钢筋钢筋强度设计值则沿x方向布设的钢筋截面积为据承台的配筋要求若取间距为200mm则实际配筋24根28的钢筋配筋率满足配筋率的要求沿y方向布设的钢筋截面面积若
9、取间距为160mm则实际配筋28根20的钢筋实际配筋率不满足配筋率的要求为达到要求增加钢筋用量使配筋率达到03则 0314005600 23520 若取间距为110mm则实际配筋39根28的钢筋2柱冲切承载力验算取承台的混凝土保护层厚度为80mm则有效高度 1400-80 1320mm换算桩的截面边长承台受冲切截面高度的影响系数根据线性插值计算得xy向柱边离最近桩边的水平距离则锥体斜面与承台底面之夹角满足要求冲跨比 均满足0251的要求柱冲切系数柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力而冲切力设计值因此满足要求图如下 图23斜截面受剪承载力验算按下式进行验算作用于斜截面上的剪力为承台受剪切承载力截面高
10、度影响系数柱边至yx方向计算一排桩的桩边的水平距离计算截面的剪跨比承台剪切系数对于截面对于截面因此满足要求结构图如图3 图3六桩基结构图 图四七感想基础工程原理原理与方法是一门理论与实践性都很强的课程课堂的学习固然重要但仅靠课堂上的学习是难以深入理解其中的精华课程设计是对课堂学习的良好补充也是对所学知识的综合运用意义重大在课程设计的准备阶段首先准备好了可能用到的相关资料如桩基工程原理与方法建筑桩基技术规范岩土勘察与评价钢筋混凝土原理甚至把机械制图相关的书籍也找了出来随后认真分析题目要求找出其中的知识点花了一天的时间给复习了一遍随后开始设计桩基础设计一开始就设计就遇到问题持力层的选择让我有些犹豫
11、最后查找不少资料和寻求同学的帮助后算是解决了而有了个开始后面的也就按部就班的走了下去所进行的验算也都符合规范要求然而在倒数第二步时悲剧发生了承台设计计算不符合要求这下可以说碉堡了这下好要改参数了而且从第二步就得开始修改然后影响着接下来的所有计算这可真是牵一发而动全身啊之前的努力可算是白忙活了没办法只得老老实实重新开始但这次我算是吸取教训了参数重新设定好后马上进行第五步的要求简单验算后方才继续下面的工作接下来的设计还算是顺利最后的验算也通过了这时该是用CAD画出设计图的时候了原以为简单的几幅图不用花多少时间久可轻松解决这次我错了制图过程中发现好多功能的实现都给忘了如剖面线的填充断面线的画法而其他
12、很多功能的实现也都不熟练最后通过上网查询还是把这些问题给解决了当这几天的付出有了收获时看着自己的劳动成果内心欣喜万分同时也有颇多的感慨通过此次的课程设计不仅让我对基础工程有了更深刻的认识同时也让我复习了不少原先的课程对只是起到了良好的巩固作用同时也认识到工作经验对于基础工程的设计是如此重要其中的很多设计参数都需要实际经验的支持而设计过程也需要我们一丝不苟认认真真的对待每一个参数的计算发扬科学严谨的作风才能保证所设计出来的桩基安全可靠也能经济课程设计结束了但我的学习不会停止在课程设计中发现了自己的诸多不足需要我不断学习和加以改进学习无止境我将活到老学到老当然由于自己的能力有限所设计的桩基难免有不足之处希望老师能及时指出我将虚心接受同时也恳请老师能给与指导感谢自己这几天的付出和想我提供过帮助的同学也感谢老师授予我们的宝贵知识9