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 学生姓名 指导教师 日 期 2014-12-05 第 0 页第一章 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 fak=65kPa第三层土：粉砂，层厚 6.6m，稍密，承载力特征值 fak=110kPa第四层土：粉质黏土，层厚 4.2m，湿，可塑，承载力特征值 fak=165kPa第五层土：粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特征
2、值 fak=280kPa1.3 岩土设计参数表 1-1 地基岩土物理参数土层编号土的名称含水率W（） 液性指数标注灌入锤击数 （次） 压缩模量（MPa） 孔隙比 e1 素填土 5 2 淤泥质土 62.4 1.08 3.8 1.043 粉砂 27.6 14 7.5 0.814 粉质粘土 31.2 0.74 9.2 0.795 粉砂层 31 16.8 0.58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土层编号土的名称 桩的侧阻力 qsk桩的端阻力 pkq1 素填土 22 2 淤泥质土 28 3 粉砂 45 4 粉质粘土 60 9005 粉砂层 75 24001
3、.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第 1 页1.5 场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为 7 度，场地内无可液化砂土、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，室内外差 450mm。柱截面尺寸为 400mm400mm，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FK（kN） MK(kNm) VK（kN） 题号 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴
4、B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴9 2310 2690 2970 275 231 238 165 162 153表 1-4 柱底荷载效应基本组合值F（kN） M（N*m） V（kN） 题号 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴 A 轴 B 轴 C 轴9 2910 3790 3430 286 251 266 204 188 1961.8 材料混凝土材料强度等级为 C25-C30，钢筋采用 HPB235、HRB335 级。第 2 页第二章 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
5、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，由建筑桩基设计规范可知，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，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范得表 2-1:表 2-1 土侧（端）阻标准值及其深度（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：pkiskpksuk qAluQ （3-1）（3-2） 3.1405.123.86.45.260.75Ns
6、（3-3）kN.790.2pk1561uspkQ土层编号 侧（端）阻标准值 qsk（kNm） 入土深度 l（m）1 22 0.152 28 3.33 45 6.64 60 4.25 75 0.75第 3 页（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 0c，则（3-4）127.638.kNukaQRK根据上部荷载初步估计桩数为：（3-5）0.2638kaFn初步设计桩数为 4 根。桩基验算根据建筑桩基设计规范 ，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，且场地内无可液化砂土、粉土问题
7、，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用正方形承台，由建筑桩基设计规范桩间距为设计为 3d，桩中心距承台边缘为 d，则承台初步设计为 2500mm2500mm，如图 2-1第 4 页图 2-1 承台平面布置（3-6）2.501.2087.5kNkG计算时取荷载标准组合，则3.624.38.6kFQkNRan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（3-maxmax2(275160.).7564.38624.381.975.301.RkNYkkMNy 8）（3-9）maxmin (231580.7).564. 624.3-1.2491.60ykkN满足设计要
8、求，故此次设计是合理的。第 5 页3）承台设计根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为 2.5m2.5m 如图 2-2，初步设计承台厚 0.95m，承台混凝土选用 C25， ft=1.27N/mm2,fc=11.9N/mm2；承台钢筋选用 HRB335 级， fy=300N/mm2。图 2-2 承台平面布置4）抗弯计算与配筋设计承台内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 1.3579.6kFNNn最大竖向 maxmax. 1.35(79.6132.)1.90ykjMkN对于 I-I 断面：max2123.90135.09yi iMNXk第 6 页钢筋面积62135
9、.09570.9YsyoMAmfh采用 20 根直径为 22mm 钢筋， ，平行于 X 轴布置。2SA对于 断面：max279.60587.6yi iMNykN钢筋面积6285.1350.909xsyoAmfh采用 15 根直径为 20mm 钢筋， ，平行于 Y 轴布置。247AS5）承台厚度及受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： mdbp405801、柱对承台冲切由建筑桩基设计规范承台受桩冲切的承载力应满足：0)()(2hfaabFtpoxcyocxl 柱边至最近桩边水平距离：maoyx
10、350冲垮比：39.oxyoxh冲切系数：4.12039.84.0oxyox承台受冲切承载力截面高度影响系数：第 7 页9875.0hp则有kNhfaabotpoxcoycox6.470 90.12798.0)35.4(.1)35.(12 kNkFi 6.76801 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：011212hfacacNtpxyxl 角桩内侧边缘至承台外边缘距离：柱边至最近桩边水平距离：mc7021aoyx35角桩冲垮比：（在 0.25-1.0 之间） 39.0.11oxyxh角桩冲切系数：95.023.605.oxyox
11、则有kNhfacacotpxyx48.176 90.127985.0)23.70(95.)23.0(951(121 kN48.16.max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第 8 页0bhfVts受剪面承载力截面高度影响系数：9875.410hs计算截面剪跨比：39.0oxyxha(在 0.25-3.0 之间)剪切系数：259.17.kNbhfots62.3590.780kNkV62.354.362.15max 故满足抗剪切要求取基桩净反力最大值：2621max 0.935309.1285.0.1.53m
12、hfMAkNyNkoySi 由建筑桩基设计规范 “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n=2500/140+1=19,实际钢筋 As=19254.5=4835.5mm2最小配筋率:%15.02.9025.483min 故配筋满足要求7）承台构造设计第 9 页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，
13、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 kNnHki 4812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=904mm2桩身配筋率为：%57.041.392sg满足 0.2%-0.65%之间的要求由于 0.57%4m 故而 h=4则 vM=0.926222 04.%57.1-.05.413)(14 mdAgEn ）（Nk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
14、小） ，则 Nk=391.3kNkNAfvWfRntmkNgMtmha48.9542.7 165.027.19.450)%57.02.1(600/.170)(25(5.0 ）（ 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第 11 页2/3（即 2/315.2=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 3512=420mm3.8.4 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)建筑结构荷载规范(GB 50009-2010)，中国建筑工业出版社(2)建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011),中国建筑工业出版社(3)建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008), 中国建筑工业出版社(4)混凝土结构设计规范(GB 50010-2010),中国建筑工业出版社(5)基础工程 （第2版）周景星 李广信 虞石民 王洪瑾 编著 清华大学出版社
