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1、.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指导教师日期2014-12-05.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f ak=65kPa第三层土：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值f ak=110kPa第四层土：粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值f ak=165kPa第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔，中密- 密实，承载力特征值f ak=280kPa1.3岩土设计参数表 1-1地基岩
2、土物理参数土层土的含水率 W压缩模量编号名称（）液性指数标注灌入锤击数 （次）（ 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 1-2桩的极限侧阻力标准值qsk 和极限端阻力标准值qpk 单位： kPa土的桩的端阻力 q pk土层编号名称桩的侧阻力skq1素填土222淤泥质土283粉砂454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3.5m.1.5 场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为7 度，场地
3、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，室外差 450mm。柱截面尺寸为 400mm×400mm，横向承重，柱网布置如图 1-1图 1-1 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 1-3柱底荷载效应标准组合值题K（ kN）K(kN×m)K（ kN）FMV号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（ kN）（ N*
4、m）（ kN）FMV号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C25-C30，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，由建筑桩基设计规可知，桩尖深入持力层的长度不宜小于1.5 （1.5 d=0.675m），这里取 0.75m，设计桩长 15.0m，承台高 0.95m，
5、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得表2-1:表 2-1土侧（端）阻标准值及其深度土层入土深度编号侧（端）阻标准值qsk（kN×m）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：QukQskQpk upqsikl iAp q pk（3-1 ）Qsk3.140.500.15223.3 28 6.6 454.2 60 0.75 75（ 3-2）1100.5kNQ pk13
6、.140.50 2900176.6kN（3-3 ）4QukQskQpk1100.5176.6 1277.1kN.（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c 0 ，则R RaQuk1277.1 638.6kN（3-4 ）K2根据上部荷载初步估计桩数为：Fk23103.62（3-5 ）n638.6Ra初步设计桩数为4 根。桩基验算根据建筑桩基设计规 ，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
7、用正方形承台， 由建筑桩基设计规 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 2500mm×2500mm，如图 2-1.图 2-1承台平面布置Gk 2.50 2.50 1.520187.5kN（3-6 ）计算时取荷载标准组合，则Fk Gk2310187.5RaQk624.38 638.6kNn4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Nk maxNkM Y max(275 165 0.75)0.75)y 2624.380.75 0.75624.38 132.92）4（3-8757.30kN1.2R766.32kNN kminNkM ymax(2231
8、58 0.75)0.75y2624.380.75 0.75624.38-113.83）4（3-9491.46kN0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2.5m×2.5m 如图 2-2 ，初步设计承台厚，承台混凝土选用f t2f c2；承台钢筋选0.95mC25，=1.27N/mm,=11.9N/mm用 HRB335级，f2。=300N/mmy.图 2-2 承台平面布置4）抗弯计算与配筋设计承台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N 1.35Fk779.6kNn最大竖向 N maxFkM y xmax1.3
9、51.35 (779.6 132.92) 1231.90kNnx j对于I-I断面：M yNi xi2NmaxXi2 1231.90 0.501355.09kN钢筋面积A sM Y1355.091065597mm20.9 f yho0.9 300900采用 20 根直径为 22mm钢筋， AS7600mm2 ，平行于 X 轴布置。.对于断面：M yNi yi2Nmaxyi2779.60.55857.56kN钢筋面积M x857.56 1062A s 0.9 f yho0.9 3009003531mm采用 15 根直径为 20mm钢筋， AS4467mm2 ，平行于 Y 轴布置。5）承台厚度及受
10、冲切承载力验算承台保护层厚度 50mm，则 h0=950-50=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：bp0.8d0.8500400mm1、柱对承台冲切由建筑桩基设计规承台受桩冲切的承载力应满足：F l2ox(bcaoy )oy(acaox ) hpf th0柱边至最近桩边水平距离：aoxaoy350mm冲垮比：oxoyaox3500.39ho900冲切系数：0.840.841.4oxoy0.20.39 0.2ox承台受冲切承载力截面高度影响系数：hp0.9875则有2ox (bcaoy )oy (acaox )hp ft ho21.4(0.40.35)1
11、.4(0.40.35)0.98712700.904740.6kN.F1FNi368003680kN4740.6kN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：N la1y1 y c1a1x1 xc2hp ft h022角桩侧边缘至承台外边缘距离：c1c2700mm柱边至最近桩边水平距离：aoxaoy350mm角桩冲垮比：a1x0.350.39（在 0.25-1.0之间）1 x1y0.9ho角桩冲切系数：0.560.560.95oxoy0.20.39 0.2ox则有1x (c2a1 y )1y (c11 a1x )hp ft ho220.9
12、5(0.70.35)0.95( 0.70.35) 0.9875 1270 0.90221876.48kNN1 N max 1532.02kN1876.48kN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Vhs f tbh 0受剪面承载力截面高度影响系数：18004hs0.9875h0.计算截面剪跨比：aox3500.39xy900ho( 在 0.25-3.0之间 )剪切系数：1.751.2591hsf t bho0.9875 1.259 12702.50.903552.62kNV2N max2 1532.0230
13、64.04kN3552.62kN故满足抗剪切要求取基桩净反力最大值：Nmax1532.02kNM xNi yi2 1532.020.55 1685.22kNAS1AS2M1685.221066935.06mm20.9 fy ho0.9300900由建筑桩基设计规“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2n=2500/140+1=19, 实际钢筋 As=19 254.5=4835.5mm最小配筋率 :4835.50.215% 0.15%min90
14、02500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H k192H ik48kNn4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-2=904mm桩身配筋率为：As9040.57%g2A4503.14
15、4满足 0.2%-0.65%之间的要求由于 0.57%<0.65%,则单桩水平承载力特征值计算公式：R ha0.75m ftW0 1.25 22 g 1N N kvMm ft An桩身为圆形截面，故a2,N0.55 mb0EI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4m=25MN/m圆形桩桩身的计算宽度为:b00.91.5d0.51.0575mEI0.8Ec I0I 0W0 d / 2E Es / Ec对于 C25级混凝土 :Ec2.8 10 4 N / mm22.8MN / m2对于 HPB235级钢筋 :Es2.1 104 N / mm22.1MN / m2.扣除
16、保护层后的桩直径为d 00.50.070.43mW 0d d 22(E 1) gd02 323.14 0.450.52（）0.75%0.432322 7.5111.6410-3 m3I0W d / 211.6410-30.5/22.91 10-5 m 40EI0.85 Ec I 00.852.81042.91 10-552.6 MN·m25 mb05251.05750.709mEI52.6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=0.709 15.2=10.7768m>4m故而 h=4则 vM=0.926And 21 (E 1)g3.14
17、0.52 1 （0.75 -1） 0.57% 0.204m244Nk 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 =391.3kNRha0.75mf Wt0 (1.25 22 g )(1NN k )vMmf tAn0.750.70921.27 1000000 11.64 / 1000（0.5407.976 1000）0.926(1.25 22 0.57%) 11.2710000000.165249795 .54249.8kN48kN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
18、 2/3 ×15.2=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35×12=420mm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 (GB 50009-2010) ，中国建筑工业(2) 建筑地基基础设计规 (GB 50007-2011), 中国建筑工业(3) 建筑桩基技术规 (JGJ 94-2008), 中国建筑工业(4) 混凝土结构设计规 (GB 50010-2010), 中国建筑工业(5) 基础工程（第 2版）周景星 广信 虞石民 王洪瑾 编著 清华大学.