桩基础课程设计-计算书

【题1】某试验大厅柱下桩基，柱截面尺寸为mmmm600400，地质剖面示意图如图1所示，作用在基础顶面的荷载效应基本组合设计值为F=2035kN，M=330kN·m，H=55kN，荷载效应标准组合设计值为Fk=1565kN，Mk=254kN·m，Hk=42kN，试设计桩基础。表1土的物理力学性质表土层名称厚度ih（m）重度)/(3mkN孔隙比e粘聚力c)(akP液性指数L(%)塑限P(%)塑性指数PI液性指数LI饱和度rS压缩系数a)(1aMP压缩模量sE)(aMP杂填土1.716.0粉质粘土2.019.00.8103119120.60.898.5饱和软粘土4.518.41.1842.624.118.50.971.00.95粘土8.021.70.51532.512.5200.250.9813.0注：各层土的平均内摩擦角020F1.1MH杂填土粉质粘土饱和软粘土粘土1.7m4.5m2.0m图1地质剖面示意图1.确定桩的规格根据地质勘察资料，确定第4层粘土为桩端持力层。采用钢筋混凝土预制桩，桩截面为方桩，为400mm×400mm，桩长为9米。承台埋深1.7米，桩顶嵌入承台0.1米，则桩端进持力层2.4米。初步确定承台尺寸为2.4m×2.4m。2.确定单桩竖向承载力标准值Q根据公式查表内插求值得层序深度（m）LIqsik（kPa）qpk（kPa）○2粉质粘土20.660○3饱和软粘土4.50.9738○4粘土2.40.25822500按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：ppkisikpkskukAqlquQQQ＝4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4KN取ukQ902.4kN3.确定桩基竖向承载力设计值R并确定桩数n及其布置按照规范要求，dSa3，取dSa4，cb＝2m，l＝9m故lbc0.22查表得，sp0.97。查表得，sp1.60先不考虑承台效应，估算基桩竖向承载力设计值R为spukspQR=1.60902.40.97＝547.08kN桩基承台和承台以上土自重设计值为G＝2.4×2.4×1.7×20＝195.84kN粗估桩数n为n＝1.1×(F+G)/R=(1565+195.84)/547.08=3.22根取桩数n＝4根，桩的平面布置为右图所示，承台面积为2.4m×2.4m，承台高度为0.9m，由于n3，应该考虑群桩效应和承台效应确定单桩承载力设计值R由dSa＝4；lBc＝0.25查表得ic＝0.155，ec＝0.75由icA＝4m²，ecA＝2.4²－2²＝1.76m²得cecceciciccAAAA＝76.576.175.076.54155.0＝0.337由kf60，得kckfq2120kPa，查表得c1.7，所以考虑承台底土的抗力为nAqQQQRccckcspukspcckcspuksp＝(0.97×902.4÷1.60)+(0.337×120×2.4×2.4)÷(4×1.7)=581.34kN按桩的静载荷试验取R＝581.34kN根据经验公式得ppkisikukAqlquQ＝4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4KN这说明，按桩的静载荷试验取R＝581.34是合理的。4.基桩承载力验算2maxmaxiyxxMnGFN＝0.80.84.801.7)42(2544201.72.42.41565＝440.21+101.69＝541.9kN1.2R＝1.2×581.34＝697.608kN且nGFN＝440.21R＝581.34满足要求。5.承台计算承台底钢筋混泥土保护层成厚度取10cm，混凝土强度等级为C20，采用HRB335级钢筋。各桩净反力计算如下：A桩：2idaxMxnFN＝＝0.80.84.801.7)55(33042035=508.75-132.34=376.41kNB桩：2icbxMxnFN＝0.80.84.801.7)55(33042035＝508.75+132.34=641.09kNC桩：2idcxMxnFN＝376.41kND桩：2icdxMxnFN＝641.09kN（1）承台受弯计算kNF2035，mkNM330，kNH55对承台进一步设计为：承台厚度m9.0，保护层为mm500，则mh85.00，混凝土强度等级为C20，混凝土的抗拉强度为2/1.1mmNft，钢筋选用HRB335级，2/300mmNfy，如图所示I－I截面：IM2×bN×0.5=2×641.09×0.5=641.09kN·mII－II截面：)(baIINNM×0.95=376.41+641.09=1017.5kN·m钢筋抗拉强度设计值yf300，承台有效高度0h1.6m09.0hfMAyIIs16003009.010641.0961484mm²09.0hfMAyIIIIs16003009.0105.017162355mm²综上,I－I截面sA1484mm²配筋,沿承台X方向每米长所需配筋sA´=1484/2.4=618.3mm²,选用14@250(sA616mm²)II－II截面sA2355mm²配筋,沿承台Y方向每米长所需配筋sA´2355/2.4=981.25mm²,选用10@80(sA981mm²)沿承台X方向按I－I截面配筋14@250(sA616mm²)沿承台Y方向按I－I截面配筋10@80(sA981mm²)（2）A.承台冲切计算：柱对承台的冲切，按下式计算：00)]()([2hfahabFtoxcoyoycoxl式中：oxa＝0.3mmox=0haox=6.13.0=0.18750.2,取ox=0.2oya＝0.3mmoy=0haoy=6.13.0=0.18750.2,取oy=0.2其中)(bailNNFNFF＝2035-（376.41+641.09）＝1017.5kN2.084.0oxox＝2.02.084.0＝2.1；2.084.0oyoy＝2.02.084.0＝2.1tf1.1N/㎜,柱顶平均净反力N=2035/4=508.75kNNFFl=2035-508=1527kN所以有0)]()([2hfahabtoxcoyoycox=2[2.1(0.6+0.3)+2.1(0.6+0.3)]1.1×1.6×610=13306kN1527kN故满足要求B.桩对承台的冲切（角桩冲切），按下式计算：其中21cc0.6m，xa10.3,ya10.32.056.02.056.00111haxxx＝2.02.056.0=1.42.056.02.056.00111hayyy＝2.02.056.0=1.4所以有:0121121)]2()2([hfcctxyyx＝[1.4(0.6+0.3/2)2]1.1×1.6×610＝8870.4kNlN=641.09kN故满足要求（3）承台受剪计算柱下等厚度承台斜截面受剪承载力按下式计算00hbfVthsI－I截面：V=2×641.09=1282.18kN0haxx0.3/1.6＝0.18750.3，故取0.3175.1＝1.75/（0.3+1）=1.345hs=(800/h0)1/4=(800/1.6)1/4=4.7300hbfths=4.73×1.345×1.1×310×2.4×1.6=26972kNV满足要求II－II截面：00hbfVthsV=22baNN＝376.41+641.09＝1017.5kN0hayy0.3/1.6＝0.18750.3，故取0.3175.1＝1.75/（0.3+1）=1.345hs=(800/h0)1/4=(800/1.6)1/4=4.7300hbfths=4.73×1.345×1.1×310×2.4×1.6=26972kNV满足要求6.桩身结构强度计算及配筋A．吊装点桩的截面尺寸为400㎜×400㎜，桩长9米，箍筋为热轧HPB335级钢筋yvf210钢筋保护层为40mm，混凝土强度等级C30。因桩的长度不大，桩的吊装及吊立时的吊立布置，采用同一个位置。吊装点为0.207L，0.56L和0.207L具体见下图B．桩的主筋计算控制弯矩为吊立时的情况λ=m/l=取动力系数为1.5]1[8ql)1(8qlM2222maxlm＝1/8×0.3²×20×6.3²×[1-（1.7/6.3）²]²×1.5＝11.1kN·m桩身截面有效高度：400-40＝360mm201bhfMcs＝263604003.140.1106.30.055s211＝1-0.943＝0.057b=0.51801bhffAycs=0.057×(1×14.3/300)×400×360=391.248mm²选用218，因此整个截面的主筋为418（21017mmAs），其配筋率3604001017＝0.706％%4.0min,其他构造见施工图。C．桩身强度验算)(syccAfAf＝1.0（1.0×14.3×400×360+300×1017）＝2364.3kNR满足条件D．桩的箍筋计算bhw＝360/400＝0.94满足025.0bhfVcc025.0bhfcc＝0.25×1×14.3×400×360＝514.8kNV=ql=(0.3×0.3×9×20)/8×1.7=3.44kN514.8kN满足07.0bhft＝0.7×1.43×400×360＝144.14kNV可以按构造配筋8@120As＝50.32mmmin,sv＝0.24×1.43/210＝0.16％bsnAsvsv1＝（2×50.3）/（400×120）＝0.28％min,sv满足善待他人，就是“勿以善小而不为，勿以恶小而为之”;善待他人，就是“老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼”;善待他人，就是“与人方便，与己方便”;善待他人，就是“以礼待人，即用你喜欢别人对待你的方式对待别人”.世界很大，人心很杂。红尘很深，人世浮华。你所遇到的事，哪能没有烦心的事？你所遇到的人，哪能都是满意的人？想的浅一点，活着就该随遇而安！看的淡一点，头顶就有一方蓝天！善待别人，就是平日里的积德；善待自己，就是你想得明白！善待自己，需要我们平淡地看待虚浮的名利，理智的去掉莫名的烦恼，巧妙的解除心灵的羁绊。善待自己，不是自我放纵的我行我素，不是盲目包庇的自我肯定，不是自鸣得意的孤芳自赏，善待自我，是对自我的一种提升，一种完善，一种超越。善待自己，学会放弃，得而不喜，失而不烦，弃而不悔，多一份执着和自信，添一份洒脱和从容，才是潇洒快乐的人生！善待自己，学会原谅。谁都会遇到不顺心的事，谁都会碰到不顺眼的人。如果你不学会原谅，就会活得痛苦，活得很累。