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1、基础工程课程设计名 称：桩基础设计 姓 名：文嘉毅 班 级：051124 学 号： 指导老师：黄生根桩基础设计题高层框架结构（二级建筑）的某柱截面尺寸为1250850mm ，该柱传递至基础顶面的荷载为：F=9200kN ，M=410kNm ，H=300kN ，采用6-8根800的水下钻孔灌注桩组成柱下独立桩基础，设地面标高为0.00m，承台底标高控制在-2.00m ，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。设计计算容：1.确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值Quk；2.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
2、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gkN/m3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(MN/m4)层粉土19.00.9026.0804.3236层粉细砂19.60.9006.51053.8209层细砂19.80.8607.81252.82813层粉土19.60.81010.51402.34015层1粉细砂19.70.857.01154.42812层粉细砂19.70.77016.01
3、703.04885028层粉质粘土19.80.6830.258.51602.56625层粉土19.80.75013.71702.95825层粉质粘土19.90.7160.466.11455.76014层1粉砂20.00.77014.01900.85282037层粉质粘土19.90.7160.466.11454.56071014层粉土20.40.70013.01953.56236层粉质粘土19.90.7060.278.21704.86828层细砂20.20.69022.022017.770150045设计容一确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值1.确定桩端持力层及桩长根据设计要求可知，桩的直
4、径d =800mm。根据土层分布资料，选择层厚为4.5m的层粉质粘土为桩端持力层。根据建筑桩基技术规的规定，桩端全断面进入持力层的深度，对粘性土、粉土不宜小于2d。因此初步确定桩端进入持力层的深度为2m。则桩长为：=4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+2-2=32.5m2.计算单桩极限承载力标准值因为直径800mm的桩属于大直径桩，所以可根据建筑桩基技术规中的经验公式计算单桩极限承载力标准值： （1-1）其中桩的周长=2.513m；桩端面积=0.503；、为别为大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，=1，=1。根据所给土层及参数，计算：=2.513123(
5、4.3-2)+203.8+282.8+402.3+284.4+483.0+662.5+ 582.9+605.7+520.8+602+17100.503=3883.6kN确定单桩极限承载力标准值后，再按下式计算单桩竖向承载力特征值： （1-2）其中为安全系数，取=2。则=3883.6/2=1941.8kN。2 确定桩中心间距及承台平面尺寸桩数=F/=9200/1941.8=4.7，所以暂取桩数为6根。根据建筑桩基技术规的规定，非挤土灌注桩的最小中心距为3d，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。取桩中心距为2.5m，边桩中心距承台边缘的距
6、离取为0.8m。则承台长度=2(2.5+0.8)=6.6m，承台宽度=20.8+2.5=4.1m。承台平面示意图如下：3 计算复合基桩竖向承载力特征值及各桩顶荷载设计值，验算基桩竖向承载力；计算基桩水平承载力并验算1.确定复合基桩竖向承载力特征值根据建筑桩基技术规中介绍的方法，对于此类情况，应按下式确定其复合基桩的竖向承载力特征值： （3-1）其中为承台效应系数，可根据/、/等参数查表得到。当计算桩为非正方形排列时，A为承台计算域面积，为桩数。=2.124，=2.655，=0.126，通过查表，可取为0.06。 为承台下1/2承台宽度且不超过5m深度围地基承载力特征值的厚度加权平均值，由资料可
7、得，为80kPa。 为计算基桩所对应的承台底净面积，为桩身截面面积。则=(6.64.1-60.503)/6=4.007。则复合基桩的竖向承载力特征值=1941.8+0.06804.007=1961.1kN2.确定各桩顶荷载设计值，验算基桩竖向承载力根据建筑桩基技术规中介绍的方法，各桩顶荷载设计值可由下式计算： （3-2） 式中为荷载效应标准组合下作用，作用于承台顶面的竖向力；为桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力，此处承台上土的重度取为10kN/m；、分别为荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的、主轴的力矩；、分别为第、基桩或复合基桩至、轴的距离。
8、暂取承台高度为1.8m，M与长边方向（轴方向）一致。桩按从左到右、从上到下的顺序分别记为16号桩。各桩顶荷载设计值如下：(9200+26.64.110)/6+(410+3001.8) 2.5/(42.52.5) =1718.5kN(9200+26.64.110)/6=1623.5kN(9200+26.64.110)/6-(410+3001.8) 2.5/(42.52.5) =1528.5kN由计算结果可得：=1528.5kN0，基桩不受上拔力。=1718.5kN1.2,基桩竖向承载力满足要求。 3.计算基桩水平承载力并验算根据建筑桩基技术规规定，当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下式估算桩身配
9、筋率小于0.65%的灌注单桩水平承载力特征值： （3-3） 为桩的水平变形系数，其中为地基土水平抗力系数的比例系数；为桩身的计算宽度，对于圆形桩，当直径1m时，；为桩身抗弯刚度，对于钢筋混凝土桩，为混凝土弹性模量，为桩身换算截面惯性矩：圆形截面；为桩身换算截面受拉边缘的截面模量，此处；为扣除保护层的桩直径；为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；为桩身配筋率； 为桩截面模型塑性系数，圆形截面=2；为桩身混凝土抗拉强度设计值；为桩身最大弯矩系数；为桩顶竖向力影响系数，竖向压力取0.5；为桩身换算截面积，圆形截面；为在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力。 (4.3-2)6+3.89+2.813+2.31
10、5+4.412+328+2.525+2.925+5.714 +0.837+214/32.5=16.25MN/ 0.9(1.50.8+0.5)=1.53m若桩身采用C30的混凝土，其弹性模量为，混凝土保护层的厚度取为60mm，采用HRB335规格的钢筋，其弹性模量为。=800-260=680mm=6.67当桩径为300-2000mm时，桩身正截面的配筋率可取0.65%-0.2%，暂取桩身配筋率为0.58%。0.0530.50.0530.68=0.018020.558C30混凝土的抗拉强度设计值为1.43MPa。桩身最大弯矩系数可根据的值查表获得，为0.926。0.519所以基桩水平承载力为：=
11、=51.69kN群桩基础的基桩水平承载力特征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，可按下列公式确定： （3-4） （3-5） （3-6） （3-7） （3-8）式中为群桩效应综合系数；为桩的相互影响效应系数；为桩顶约束效应系数；为承台侧向土水平抗力效应系数（承台外围回填土为松散状态时取=0）；为承台底摩阻效应系数；为沿水平荷载方向的距径比；、分别为沿水平荷载方向与垂直水平荷载方向每排桩中的桩数；为承台底与地基土间的摩擦系数；为承台底地基土分担的竖向总荷载标准值。沿水平荷载方向的距径比=2.5/0.8=3.125。沿水平荷载方向每排桩中的桩数=3，垂直水平荷载方向每排桩中的桩数=2。桩
12、的相互影响效应系数0.678。通过查表可得，=2.05。承台侧向土水平抗力效应系数=0。115.4kN通过查表，可取承台底与地基土间的摩擦系数为0.3。0.1121.502由此可得，群桩基础的基桩水平承载力特征值为77.6kN基桩水平力设计值50kN77.6kN，所以基桩水平承载力满足要求。4 确定单桩配筋量由配筋率=0.58%可得，单桩中纵向钢筋的截面面积为：2915根据灌注桩的配筋要求，选用8根22的HRB335钢筋，其截面面积为3041，满足要求。桩顶纵向主筋应锚入承台，锚入长度取为800mm。 根据混凝土结构设计规规定，柱及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式；其间距在绑扎骨架中不应大于15（为纵筋最小直径），且不应大于400mm，也不大于构件横截面的短边尺寸。箍筋直径不应小于/4（为纵筋最大直径），且不应小于6mm。根据箍筋的配置要求，箍筋选用8的HPB235级钢筋，采用间距为200mm的螺旋式箍筋。5 承台设计计算1. 承台构造 根据建筑桩基技术规要求，桩嵌入承台的长度对中等直径桩不宜小于50mm，对大直径桩不宜小于1
