《华中科技大学-基础工程课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华中科技大学-基础工程课程设计（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中科技大学土木工程与力学学院华中科技大学土木工程与力学学院基础工程设计原理柱下钢筋混凝土桩基础设计（土木工程专业）姓 名： XXX 学 号： U2011 班 级： 土木工程 11序 号二 O 一四年四月任 务 书一、设计资料1. 场地工程地质资料：见图 1 和表 10.000-18.500-7.800-1.300杂填土灰色淤泥质土灰黄色粘性土图1. 场地土层分布灰黑色淤泥质土-2.600表 1 各层土的物理性质及力学指标土层名称含水量 w(%)重度 (kN/m3)比重 ds液限 wL(%)塑限 wP(%)内聚力 c(kPa)内摩擦角 （度）压缩模量 ES1-2(MPa)承载力 fak(kPa
2、)杂填土16.0灰色淤泥质土38.218.52.7338.218.41053.5460灰黄色粘性土6.719.62.7132.717.718207.0220黑色淤泥质土30.118.92.7342.018.912144.651002. 柱端传至承台顶面处的荷载（设计值）为：轴力 F=5000+300(2910)=10700（kN） ，弯矩 M=400+50(2910)=1350（kN-m） ，剪力 V=100+20(2910)=480（kN） （其中，M、V 沿柱截面长边方向作用；n 为学生顺序号，按名册顺序，各班 11 号以后号以后学生作此题目） ；3. 柱底面标高：0.5 m4. 柱截面：
3、F9000KN 时取 600540 mm25. 桩基安全等级：二级二、设计任务 （时间：1 周）1. 桩基础类型的选择：预制桩（单号） ，灌注桩（双号）2. 基桩的设计和计算3. 承台的设计和计算4. 桩基础的验算5. 桩基础的施工图绘制三、设计步骤1、持力层选择从地面到地下 1.3m 为杂填土，其承载能力不高，不能作为持力层。地下 1.3m 到 7.8m 为灰色淤泥质土，其，查表得承载能力特征值为1LI60kPa，极限侧阻力极限值，也不宜作为持力层。kPask25q地下 7.8m 到 18.5m 为灰黄色粘性土，其,查表得，极限侧摩阻73. 0LI力，极限端阻力特征值承载能力特征值为 220
4、kPa，kPask100qkPapk4500q可以作为持力层。2、桩型选择选用的预制桩，承台底面标高为-1.8m，承台厚度为mmmm 5005001300mm，桩长选为 9m，桩的有效长度为 8.9m，3、确定单桩承载力由于，故无需计算水平承载力。10/110700480按经验参数法确定单桩承载力，灰色淤泥质土层 qsik=26kPa；灰色粘性土层 qsik=100kPa，qpk=3800。单桩竖向极限承载力标准值：kNAqlquQQQppkisikpkskuk18305 . 03800)9 . 2100625(45 . 02单桩竖向极限承载力特征值：kNQRuka9152/4、初步确定桩数因
5、桩基承受弯矩和剪力作用，属偏心受压状态，不考虑承台效应，暂按估算桩数，取，则，aeGRFn15. 107. 1eG，4 .149151070015. 171n取为 16.5. 桩平面布置由于采用挤土桩，其间距不宜过密，桩的最小中心间距不小于 3.5d 取为1700，先暂按已假设的承台尺寸布置 4 排，每排 4 根桩，即桩的纵向中心间距为 1700mm，横向中心间距为 1700mm，桩外缘承台挑出部分纵向为 200mm，横向为 200mm。以上假设均符合构造要求。6. 桩顶作用效应验算先将承台先将承台顶面荷载换算成作用于承台底面的荷载，由于承台厚度h=1300mm 及桩顶需嵌入承台 0.10m，
6、故承台有效厚度。取承台面mmh12000积为，承台厚度为 1300mm，故承台及其土重mmmm 60006000kNGK1296208 . 10 . 60 . 6承台底面总弯矩mkNhHMMkkyk19743 . 148013501按偏心竖向力作用下的公式计算各桩竖向力：kNxxMnGFNiiykkk k9 .865)85. 055. 2(855. 21974 1635. 11296107002221kNxxMnGFNiiykkk k3 .69085. 055. 2655. 21974 1635. 11296107002222）（各桩顶竖向力：最大值，最小值。kNNk9 .8651kNNk3
7、.69047. 桩基承载力验算（1）单桩承载力验算平均竖向力：kNRkNGFNakk k9921 .7781635. 1129610700 16最大竖向力：kNRkNNak10989152 . 12 . 19 .8651竖向承载力满足要求。（2）桩尖持力层的承载力验算，0ldbaGccf3 0/86.109 . 28 . 7 9 . 26 . 92 . 55 . 83 . 15 .180 .163 . 1mkNkNGf3 .418386.10)9 . 28 . 7(0 . 60 . 6kPabaqlbaGGFpccsiaiccf3560 . 60 . 6 )509 . 25 .126()0 .
8、 60 . 6(23 .418335. 135. 1129610700)(2kPaWMppyy8 .4100 . 60 . 6 619743562maxkPadbffdbaka4052 .1086.106 . 10 . 36 . 93 . 0220)5 . 0()3(因，故桩尖承载kPafkPapa1 .4478 .62kPafkPapa4862 . 18 .410max力满足要求。（3）软弱下卧层承载力验算当桩间距 s6d 时，软弱下卧层的计算简图如上图，由图可知基地附加压力)()(20 0000 0ldbaqlbaGGFppsaiif c其中mmmbaldbaGf6 . 522 . 06,
9、)(00000kPabaqlbaGFpsaii8 .2396 . 56 . 5 )9 . 2505 .126()6 . 56 . 5(2129635. 110700)(20000 0软弱下卧层顶面处附加应力)tan2)(tan2(00000 ZbZabapz，桩尖到下卧层距离与承台宽度，51. 165. 4/7/21ssEE5 . 04 . 16 . 5/8 . 7/bz查表得地基压力扩散角22kPaz1 .53)22tan8 . 726 . 5(6 . 56 . 58 .2392软弱下卧层顶面处总应力为kPaldZ3 .169)9 . 28 . 7(86.101 .53)(0下卧层承载力特征
10、值为，其中，为按照深度修正的下卧层qw uk Zqf65. 1qw ukq极限承载力，为：kPaZldbfqmdbakw uk6 .286)5 . 05 .18(5 .187 .106 . 92 . 55 . 83 . 15 .183 . 1160 . 10100)5 . 0()3(故kPakPaqfqw uk Z3 .16969.17365. 159.286因，故软弱下卧层承载力满足要求。azmzfz （4）桩基沉降验算1.不考虑扩散作用的方法当考虑桩周土的侧阻力，不考虑扩散作用时，采用如下的实体深基础模型计算基底附加压力基底附加应力标准值kPabaqlbaGFpsiaikk k06 . 5
11、6 . 5 )1009 . 2625()6 . 56 . 5(2129635. 1/10700)(20000 102.考虑扩散作用的方法当不考虑桩周土的侧阻力，考虑扩散作用时，采用如下的实体深基础模型计算基底附加压力，其中54基底附加压力标准值为)()tan2)(tan2(0 000ldlblaGGFpfkkk k其中，故)tan2)(tan2)(00lblaldGmfkkPalblaGFpkk ok180)5tan9 . 826 . 5(129635. 1/10700)tan2)(tan2(2002因为，且模型 2 的底面积较大，对沉降影响较大，因此，按照模型 21020kkpp验算桩基沉降
12、量。3.分层总和法验算桩基沉降量桩端平面处的计算沉降量用分层总和法计算 is niniiiii sii sizi izzEphEs11110)(其中 按分层总和法计算的沉降量sn地基变形计算深度范围内所划分的土层数对应于荷载效应准永久组合时的基底附加压力0p基础底面下第 i 层土的压缩模量siEz 基础底面至第 i 层土、第 i-1 层基础底面的计算点至第 i 层土、第 i-1 层土底面范围内平均i附加应力系数桩端平面处的最终沉降量为其中为考虑偏心影响的系数，偏sscic心距mlmkNkNmkN GFMey6158. 0129635. 1107001974可以取，1 . 1c取每层土厚度，用分
13、层总和法求每层土的沉降量 mh2kPapp180020s，及深度范围内总沉降 s，按应变比法（）确定最终计算深度 z，按照izss025. 0分层总和法求得iZiz/bl/biEsisss/s120.279 10.248712.754 12.7541.000 240.559 10.245712.446 25.200 0.494 360.838 10.232710.594 35.794 0.296 481.118 10.22179.669 45.463 0.213 5101.397 10.2044.6510.529 55.992 0.188 6121.677 10.1894.658.826 64
14、.817 0.136 7141.956 10.1774.658.129 72.946 0.111 8162.236 10.1664.656.890 79.837 0.086 9182.515 10.1554.655.187 85.024 0.061 10202.794 10.1454.654.258 89.282 0.048 11223.074 10.1364.653.561 92.843 0.038 12243.353 10.1274.652.168 95.011 0.023 由表中数据看出，计算深度可以取为，计算深度内的压缩模量当量值为mz24MPaES43. 5241665. 487查下
15、表故 2 . 1由地基规范知允许沉降为mms200实际沉降为smmsscl4 .125952 . 11 . 1桩基沉降满足要求。4、单桩结构设计1、单桩内力计算单桩内力的计算包括起吊时的内力计算和使用过程中的抗压计算。先不考虑桩内钢筋的自重对桩进行配筋，然后按照桩内实际配筋量验算桩的承载能力。起吊时采用两点起吊，可以将吊点看成铰支座，那么桩上的正弯矩为2 121qxM 桩上的负弯矩为12 2)2(81MxlqM则最优配置即为正负弯矩相等，解得mmmlx18639207. 0207. 0当采用 C30 的混凝土时，重度约为 25kN/m3,则单位长度的自重载荷为mkNq/25. 65 . 05 . 025则桩身最大正弯矩为mkNM81.10863. 125. 65 . 0
