基础工程课程设计

标准文档实用大全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：20121002798指导老师：黄生根标准文档实用大全桩基础设计题高层框架结构（二级建筑）的某柱截面尺寸为1250×850mm，该柱传递至基础顶面的荷载为：F=9200kN，M=410kN∙m，H=300kN，采用6-8根φ800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。设计计算内容：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kN/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①粉土19.00.9026.0804.3236层②粉细砂19.60.9006.51053.8209层③细砂19.80.8607.81252.82813层④粉土19.60.81010.51402.34015层⑤1粉细砂19.70.857.01154.42812层⑤粉细砂19.70.77016.01703.04885028层⑥粉质粘土19.80.6830.258.51602.56625层⑦粉土19.80.75013.71702.95825层⑧粉质粘土19.90.7160.466.11455.76014层⑧1粉砂20.00.77014.01900.85282037层⑧粉质粘土19.90.7160.466.11454.56071014层⑨粉土20.40.70013.01953.56236层⑩粉质粘土19.90.7060.278.21704.86828层⑾细砂20.20.69022.022017.770150045标准文档实用大全设计内容一．确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值ukQ1.确定桩端持力层及桩长根据设计要求可知，桩的直径d=800mm。根据土层分布资料，选择层厚为4.5m的层⑧粉质粘土为桩端持力层。根据《建筑桩基技术规范》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l为：l=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《建筑桩基技术规范》中的经验公式计算单桩极限承载力标准值ukQ：pkukskpksikipsipQQQuqlqA（1-1）其中桩的周长u=d=2.513m；桩端面积pA=2/4d=0.503㎡；si、p为别为大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，si=1/50.8/d=1，p=1/50.8/D=1。根据所给土层及参数，计算ukQ：ukQ=2.513×1×[23×(4.3-2)+20×3.8+28×2.8+40×2.3+28×4.4+48×3.0+66×2.5+58×2.9+60×5.7+52×0.8+60×2]+1×710×0.503=3883.6kN确定单桩极限承载力标准值ukQ后，再按下式计算单桩竖向承载力特征值：1aukRQK（1-2）其中K为安全系数，取K=2。则aR=3883.6/2=1941.8kN。标准文档实用大全二．确定桩中心间距及承台平面尺寸桩数n=F/aR=9200/1941.8=4.7，所以暂取桩数为6根。根据《建筑桩基技术规范》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aS为2.5m，边桩中心距承台边缘的距离取为0.8m。则承台长度cL=2×(2.5+0.8)=6.6m，承台宽度cB=2×0.8+2.5=4.1m。承台平面示意图如下：三．计算复合基桩竖向承载力特征值R及各桩顶荷载设计值N，验算基桩竖向承载力；计算基桩水平承载力haR并验算1.确定复合基桩竖向承载力特征值根据《建筑桩基技术规范》中介绍的方法，对于此类情况，应按下式确定其标准文档实用大全复合基桩的竖向承载力特征值：acakcRRfA（3-1）其中c为承台效应系数，可根据aS/d、cB/l等参数查表得到。当计算桩为非正方形排列时，/aSAn，A为承台计算域面积，n为桩数。6.64.1/6aS=2.124，/2.124/0.8aSd=2.655，/4.1/32.5cBl=0.126，通过查表，可取c为0.06。akf为承台下1/2承台宽度且不超过5m深度范围内地基承载力特征值的厚度加权平均值，由资料可得，akf为80kPa。cA为计算基桩所对应的承台底净面积，/cpsAAnAn，psA为桩身截面面积。则cA=(6.6×4.1-6×0.503)/6=4.007㎡。则复合基桩的竖向承载力特征值acakcRRfA=1941.8+0.06×80×4.007=1961.1kN2.确定各桩顶荷载设计值N，验算基桩竖向承载力根据《建筑桩基技术规范》中介绍的方法，各桩顶荷载设计值可由下式计算：22ykikkxkiikjjMxFGMyNnyx（3-2）式中kF为荷载效应标准组合下作用，作用于承台顶面的竖向力；kG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/m³；xkM、ykM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x、y主轴的力矩；ix、jx、iy、jy分别为第i、j基桩或复合基桩至y、x轴的距离。暂取承台高度为1.8m，M与长边方向（x轴方向）一致。桩按从左到右、从上到下的顺序分别记为1~6号桩。各桩顶荷载设计值如下：标准文档实用大全14kkNN(9200+2×6.6×4.1×10)/6+[(410+300×1.8)×2.5]/(4×2.5×2.5)=1718.5kN2kN5kN(9200+2×6.6×4.1×10)/6=1623.5kN36kkNN(9200+2×6.6×4.1×10)/6-[(410+300×1.8)×2.5]/(4×2.5×2.5)=1528.5kN由计算结果可得：minkN=1528.5kN＞0，基桩不受上拔力。maxkN=1718.5kN＜1.2R,基桩竖向承载力满足要求。3.计算基桩水平承载力haR并验算根据《建筑桩基技术规范》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筋率小于0.65%的灌注单桩水平承载力特征值：00.751.25221mtNhagmmtnfWNRfA（3-3）为桩的水平变形系数，05mbEI，其中m为地基土水平抗力系数的比例系数；0b为桩身的计算宽度，对于圆形桩，当直径d≤1m时，00.91.50.5bd；EI为桩身抗弯刚度，对于钢筋混凝土桩，00.85cEIEI，cE为混凝土弹性模量，0I为桩身换算截面惯性矩：圆形截面000/2IWd；0W为桩身换算截面受拉边缘的截面模量，此处2200[2(1)]32EgdWdd；0d为扣除保护层的桩直径；E为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；g为桩身配筋率；m为桩截面模型塑性系数，圆形截面m=2；tf为桩身混凝土抗拉强度设计值；m为桩身最大弯矩系数；N为桩顶竖向力影响系数，竖向压力取0.5；nA为桩身换算截面积，标准文档实用大全圆形截面2[1(1)]4nEgdA；N为在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力。m[(4.3-2)×6+3.8×9+2.8×13+2.3×15+4.4×12+3×28+2.5×25+2.9×25+5.7×14+0.8×37+2×14]/32.5=16.25MN/4m0b0.9×(1.5×0.8+0.5)=1.53m若桩身采用C30的混凝土，其弹性模量cE为43102/Nmm，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sE为52210/Nmm。0d=800-2×60=680mmE=54(210)/(310)=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g为0.58%。2201Wπ0.80.826.6710.58%0.68320.0533m0I0.5×0.053×0.68=0.018024mEI40.853100.01802524.595110kNm5162501.534595100.5581mC30混凝土的抗拉强度设计值tf为1.43MPa。桩身最大弯矩系数m可根据h的值查表获得，m为0.926。20.25π0.815.670.58%nA0.5192m所以基桩水平承载力haR为：haR=0.750.55821.430.0530.516231.25220.58%10.92621.430.519=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、土相互作用产生的标准文档实用大全群桩效应，可按下列公式确定：hhhaRR（3-4）hirlb（3-5）12cbhnRPn（3-6）20.015n0.45i120.150.101.9aSdnn（3-7）ccakpsAPfnA（3-8）式中h为群桩效应综合系数；i为桩的相互影响效应系数；r为桩顶约束效应系数；l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l=0）；b为承台底摩阻效应系数；/aSd为沿水平荷载方向的距径比；1n、2n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；cP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/aSd=2.5/0.8=3.125。沿水平荷载方向每排桩中的桩数1n=3，垂直水平荷载方向每排桩中的桩数2n=2。桩的相互影响效应系数0.01520.453.1250.1530.121.9i0.678。通过查表可得，r=2.05。承台侧向土水平抗力效应系数l=0。标准文档实用大全cP0.0680(6.64.160.503)115.4kN通过查表，可取承台底与地基土间的摩擦系数为0.3。(0.3115.4)/(3251.69)b0.1120.6782.0500.112h1.502由此可得，群桩基础的基桩水平承载力特征值为1.50251.69hR77.6kN基桩水平力设计值3006kHHn50kN＜77.6kN，所以基桩水平承载力满足要求。四．确定单桩配筋量由配筋率g=0.58%可得，单桩中纵向钢筋的截面面积为：22110.58%0.844sgAd29152mm根据灌注桩的配筋要求，选用8根Φ22的HRB335钢筋，其截面面积为30412mm，满足要求。桩顶纵向主筋应锚入承台内，锚入长度取为800mm。根据《混凝土结构设计规范》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15d（d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d/4（d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Φ8的HPB235级钢筋，采用间距为200mm的螺旋式箍筋。五．承台设计计算1.承台构造标准文档实用大全根据《建筑桩基技术规范》要求，桩嵌入承台内的长度对中等直径桩不宜小于50mm，对