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1、设计主要步骤一、确定桩基持力层的位置1基本要求（1）应选择压缩性低、承载力高的较硬土层作为持力层；（2）持力层应有一定的厚度，既能保证桩端进入持力层的深度要求，又能使桩端以下有一定厚度的剩余持力层；（3）桩端全断面进入持力层的深度要求为：对于粘性土、粉土不宜小于 2d（d 为桩径），砂土不宜小于 1.5d。碎石类土不宜小于 1d。当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于 3d；当持力层较厚、施工条件 许可时，桩端全断面进入持力层的深度宜达到桩端阻力的临界深度。砂与碎石类土的临界深度为(310)d。2根据实际工程地质条件选择由表1工程地质条件可知，土层底标高 5.91m 以下任一土层均可
2、为持力层。现选第层中砂为持力层。桩端进入持力层的深度为 2.41m。表 1 土层参数土层编号土层名称土层底标高（m）土层厚度（m）重 度（kN/m3）压缩模量（MPa）天然地基承载力（kPa）极限侧阻力标准值（kPa）极限端阻力标准值（kPa）黏土25.52.519.36.31505024.610.89淤泥质土22.911.717.02.575252粉质黏土19.313.619.89.216055粉土18.610.720.032170501黏土13.615.019.17.216050粉质黏土8.914.720.311.6180553黏土7.811.119.310200508001粉质黏土5.9
3、11.920.010.821060700中砂3.52.4120.0372307013000.912.591黏土-2.593.518.04.47525200粉质黏土-5.492.920.315.22406010001黏土-6.49119.410.922055900中砂-10.694.220.042260701500基岩二、确定桩型、尺寸和构造1根据表 1 地质条件和所选择的持力层可知，本桩基为摩擦型桩基。2当持力层确定后，桩截面尺寸应根据作用于柱上的荷载大小确定。如果荷载较大，则应选择较大的截面尺寸。作用在设计地面标高处的荷载为轴力轴力 Fk6210 kN，剪力 Hk=236 kN，弯矩 mk=
4、670 kN.m。因荷载较大，故选择的桩截面为 550mm，柱采用 C45 混凝土(抗压强度 fc=21.1N/mm2，抗拉强度 ft=1.8N/mm2 ），截面为 600mm600mm Fk/fc=6210103/21.1 =294312.8mm2。承台采用 C25 混凝土(抗压强度 fc=11.9N/mm2，抗拉强度 ft=1.27N/mm2）3因桩端进入持力层的深度为 2.41m1.5d=1.50.55=0.825m，故桩端全断面进入持力层的深度满足要求。4因层为性质较好、厚度较大的黏土，承台可放其中，故选承台标高为 25.5m，这样，承台埋深 d=28- 5.5=2.5m，净桩长为 2
5、5.5-3.5=22m。此外，根据预制桩与承台的连接要求(桩嵌入承台内的长度：大直径桩(d800mm)不宜小于100mm，中(800mmd250mm)、小(d250mm)直径桩不宜小于 50mm），选择预制桩嵌入承台内的长度为 50mm。这样整个桩的长度为 22.05m。5考虑到一般预制桩的节长为 513m 及运输方便、便于接桩(1 根桩的接桩数一般不超过 3 次)，对一根单桩，可选择 3 节长度为 8m 的管桩。三、确定单桩承载力1单桩竖向极限承载力标准值 Quk根据Quk = Qsk+ Q pk= u pqsik li + q pk Ap有,Qsk=0.6(0.8950+1.725+3.6
6、55+0.750+550+4.755+1.150 +1.960+2.4170)=2015.049kNQ pk =13000.552/4=308.8578kNQuk =2015.049+308.8578=2323kN2单桩竖向极限承载力特征值 Ra根据 Ra=Quk/K，取安全系数 K=2，可得 Ra=1162 kN。3基桩竖向极限承载力特征值 R（1）由于基桩的承载力是在单桩承载力的基础上考虑群桩效应和承台效应得到的，而群桩效应在现规范中一般不予考虑，因此，确定基桩的承载力的关键就在于是否再考虑承台效应；（2）根据考虑承台效应的一般原则可知：因本工程为柱下独立摩擦型桩基，因此，如果桩数不少于
7、4根，则应考虑承台效应；（3）根据 R=Ra+cfakAc 及 Ac=(A-nAps)/n 可知：为确定 R，必须事先知道桩基的桩数 n 或者桩的平面布置，但这 又与 R 有关。为此，桩数 n 大致可按下述方法预估：（A）首先不考虑承台效应，即认为 RRa；（B）因按中心受压桩基计算桩数 n=(Fk+Gk)/R 时 G=GDA(G=20kN/m3，D为承台埋深，A为承台底面积)时，A 也与桩数 n 或者桩的平面布置，因此，可先仅考虑 Fk，将得到的桩数扩大 510用于考虑 Gk。对本设计，因 Fk=6210 kN，故 n1=Fk/R=6210/1162=5.34，n2=(1.051.1)n1=
8、5.615.88，故可取 n26。（C）因本工程为偏心受压桩基(作用在承台底面处的弯矩Mk=670+2362.5=1260kN.m），因此，还应根据偏心情况将中心受压时的桩数扩大(1020)。即 n=(1.11.2)n2=6.17.1。（D）值得注意的是，因为考虑承台效应时 R 增加、桩数 n 减小，故 n 可取 6 或 7 根。（E）进行平面布置：因：（1）无论是打入或静压式预制桩，都属挤密型桩；（2）设计中有地下水，故基桩间距 Sa 取 4d。此外，因规范规定“承台边缘至边桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，且边缘挑出部分不应小于 150mm”，故桩基平面布置如下图 1 示。（F）确定考虑
9、承台效应的基桩承载力特征值 R当n=6时：A=5.53.3=18.15m2，Aps=d2/4=0.552/4=m2，Ac=A/n-Aps 18.15/6-0.23758 =3.7173m2。Sa=4d，承台宽度 Bc=3.3m，桩长 l=22m，Bc/l=0.150.4，故查指导书P9 表 1 有 c=0.14。承台下 1/2 承台宽度为 Bc/2=3.3/2=1.65m5m，该深度内土层地基承载力特征值为fak=(0.89150+(1.65-0.89)75)/1.65=115.1545 kPa。这样，R=Ra+cfakAc=1162+0.14115.15452.78742=1207.1kN当
10、n=7时：A=5.53.3=18.15m2，Aps=d2/4=0.552/4=m2，Ac=A/n-Aps=18.15/7-0.23758=2.3553m2。Sa=4d，承台宽度 Bc=3.3m，桩长 l=22m，Bc/l=0.150.4，故查指导书P9 表 1 有 c=0.14。承台下 1/2 承台宽度为 Bc/2=3.3/2=1.65m5m，该深度内土层地基承载力特征值为fak=115.1545 kPa这样，R=Ra+cfakAc=1162+0.14115.15452.3553=1200.1kN群桩平面布置时注意：1.除非上部结构或承台有特殊要求，否则应尽量按行列式方式规则布桩且承台底面最好
11、为矩形；2.承台底面长边通常在弯矩作用(即偏心)方向；3.承台底面长边与短边不要相差太大，否则为保证长边方向的抗弯要求，承台厚度必然很大。此时最好通过增大 桩径或桩长从而提高桩的承载力来减小长边的桩数。四、确定桩数和布置1确定桩数 n前面已初步确定了桩数n（6或7根）并进行了布置。现再考虑承台及其上方填土自重 Gk 及弯矩 M 作用条件下的桩数。当n=6时：Gk=GLkBkD=205.53.32.5=907.5 kN，中心受压时n(Fk+Gk)/R=(6210+907.5)/ 1207.15.9，考虑弯矩作用时应再增大(1020)，即 n=6.57.1，因此可取 n=7根。当n=7时：Gk=G
12、LkBkD=205.53.32.5=907.5 kN，中心受压时n(Fk+Gk)/R=(6210+907.5)/ 1200.15.9，考虑弯矩作用时应再增大(1020)，即 n=6.57.1，因此可取 n=7 根。综上可见，本桩基理应取 n=7 根。但为减少造价并便于布桩，现暂按 n=6 试算。若验算不满足要求，可调整为 n=7 根或增大桩径。2进行平面布置:见图 1(a)。五、基桩竖向承载力验算1验算时，荷载效应应采用标准组合。2验算：（1）竖向承载力验算Gk=G LkBkD=205.53.32.5=907.5 kN，Fk =6210kN， 轴心受压：Nk=(Fk+Gk)/n=(6210+9
13、07.5)/6=1186.3 kN R=1207.1 kN，满足要求。i偏心受压：因 Myk=mk+HkD=670+2362.5=1260kN.m，xmax=2.2m，xi2=222.22=19.36m2，则Nk max=Nk+ = 1186.3+ =1329.51.2R=1448.5 kN（2） 单桩水平力验算单桩水平承载力特征值Rha=0.753EI0a/vx，其中：(A) 桩顶允许水平位移一般可取0a=10mm；(B) 根据任务书“对预应力混凝土管桩，为简单起见，配筋率统一取 g=1.0%；管桩的混凝土保护层，除300 管桩的混凝土保护层厚度不得小于25mm外，其余规格管桩的混凝土保护层
14、厚度不得小于40mm。钢筋弹性模量取 2x105Mpa；预应力管桩的混凝土强度等级为 C60。”可知：C60混凝土 Ec=3.6x104MPa=3.6x107kPa；钢筋Eg=2x105MPa=2x108kPa，故 E=Et/Ec=5.556；取混凝土保护层厚度为40mm，则扣除保护层厚度的桩直径d0=0.55-20.04=0.47mW0= d2+2(E -1)g d02= 0.552+2(5.556-1)0.010.472=0.01742 m3I0=W0d0/2=0.017420.47/2=4.0938610-3m4EI=0.85EcI0=0.853.61074.0938610-3=125272.1 kN.m2桩截面计算宽度 b1=0.9(d+1)=0.9x(0.55+1)=1.395m影响深度 hm=2(d+1)=2(0.55+1)=3.1m，该深度内自承台底向下有 3 层土。即黏土(厚 h1=0.89m)、淤泥质土(厚 h2=1.7m)及粉质黏土1(厚 h3=0.51m)。查教材表 8.12 大致可取(因资料不全)这 3
