基础工程课程设计

课程设计-1-一设计题目高层框架结构（二级建筑）的某柱截面尺寸为1000×800mm，该柱传递至基础顶面的荷载为：F=9000kN，M=380kN∙m，H=320kN，采用6-8根φ600-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-1.70m，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19.70.77016.01703.04880028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20.00.77014.01900.85280037层⑧粉质粘土19.90.7160.466.11454.56070014层⑨粉土20.40.70013.01953.56236课程设计-2-层⑩粉质粘土19.90.7060.278.21704.86828层⑾细砂20.20.69022.022017.770130045二设计内容一、.确定持力层根据地质条件，以层⑧粉质粘土为桩支持力层。采用φ700的水下钻孔灌注桩。对于黏土，桩端全截面进入持力层的深度不宜小于2d=1.6m.取桩尖进入持力层厚度2.2m,桩长33m,承台底面埋深1.7m。二、计算单桩极限承载力标准值Quk由《建筑桩基础技术规范JGJ94-2008》式5.3.5ukskpksikipk=Q=uqlqPQQA进行试算，桩周长0.80.5um桩横截面积220.80.54pmmA计算得：2.5[23(4.31.7)203.8282.8402.3483.0ukQ662.5582.9_605.7520.82.260]0.5700=3555.5+350=3905.5KN三、确定桩中心间距及承台平面尺寸由《建筑桩基础技术规范JGJ94-2008》表3.3.3-1知桩的最小中心间课程设计-3-距为3.0d=2.4m。先取桩数为6，由于柱下桩基，等距离排列，桩在平面采用行列式布置，中心间距3~4(3~4)0.82.4~3.2admS。边桩中心至承台边的距离为1d=0.8m。此时承台边缘至桩边缘的距离为400mm,符合规范要求（承台宽度不宜小于500mm,承台边缘距边桩中心的距离不应小于桩的直径，且边缘挑出部分不应小于150mm）.承台平面尺寸为8.04.8mm.具体承台桩位布置如下：承台桩位布置图（单位:cm）四、计算复合基桩承载力R和各桩顶荷载设计值N，并验算（一）单桩竖向承载力特征值aR=1KukQ13905.521952.75KN（二）计算复合基桩竖向承载力特征值R（1）复合基桩竖向承载力特征值R，可根据《建筑桩基础技术规范JGJ94-2008》式5.2.5-2acakcfRRA1.25a课程设计-4-和5.2.5-3cps=n/nAAA（）进行计算中心距3.2amS桩径d=0.8m承台宽度桩4.8cmB长l=33m按表5.2.5/4adS/0.145cBl取c=0.0151承台下0.5宽度12.42cmB的地基承载力特征值的厚度加权平均值80akKPafcps=n/nAAA（）=4.462m根据《建筑抗震设计规范》（GB5011-2001）1501.1100akaf的粘性土22220.80.54(38.460.5)/65.984.838.4pscAmAmAmm1.120151.251952.750.151805.9KNR验算R=2015KNRa=1952.75KN（满足要求）（2）桩顶荷载设计值N根据《建筑桩基础技术规范JGJ94-2008》式5.1.1-1课程设计-5-kkk =nFGN进行计算，则：84.81.7201305.6kKNG9000kFKN∴90001305.61717.66FGNKNn验算1.0o二级建筑1717.62019oaNKNRKN（满足要求）max1yinjjFGMXNXNmin1yinjjFGMXNXN,xyMM作用于承台底面的外力对通过群桩形心x,y轴的力矩设计值，KNm,iiyx第i根桩分别至x,y轴的距离，m。max23803201.73.21717.6=1789.791.2241843.2aKNRKNNmin23803201.73.21717.6=1645.41043.2KNN以上两项均满足要求。课程设计-6-五、确定单桩配筋量灌注桩直径d=0.8m,桩长l=33m.混凝土强度等级C30。钢筋选用HRB400。由于水下灌注桩取保护层厚度=50smma。'14.3=1.43360ctyyMPaMPafMPafff该部分设计参考《混凝土结构》中国建筑工业出版社，2008版结构计算长度033lml由0/41.25,5-1=0.213bl查表，得。选用828，2'4926smmAs'249260.00980.03800/4'=AA,故上述A的计算没有减去s'A是正确的，且由附表4-6知，minmin'=0.6%,''可以故截面每一侧配筋率20.54926=0.49800/4'=%0.2%可以\故满足受压纵筋最小配筋要求，选用828，2'4926smmA六、计算基桩水平承载力并验算根据《建筑桩基础技术规范JGJ94-2008》式5.1.1-3ikHHn进行计算，得ikH=53.3KN单桩配筋率不小于0.65%的灌注桩水平承载力特征值按下式计算：课程设计-7-3=EIoaXxR桩顶水平位移允许值=6,oaxmmh换算深度=0.85coEIEI抗弯刚度45s=310,40021030cEMPaHRBEMPaC钢筋混凝土200020(1)2232oEgWdddIdad扣除保护层厚度的桩直径0800505070mmd桩身配筋率0.98%,6.67gsEcEEa钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值40.164oIm,62=0.854.2610coEIEIKNm50=mbEI桩的变形系数5000,0.91=+2.25;=1d=ffmbEIKKKdKK0形状换算系数；受力换算系数K1各桩相互影响系数桩的变形系数桩的计算宽度b（计算参考《桩基础的设计方法与施工技术》高大钊，2002版）00.92.251.00.81.62mb课程设计-8-44,30/-4~35/mMNmMNm取由《建筑桩基技术规范》JGJ942008，①粉土，e=0.902,地基反力系数妈630.9404.26100.41.00618740.940.410.43313.544,xRKNh。换算深度20.015+0.45122312/46;();0.150.101.9';2ahahanahirlioaccsloahSdRSdnnmxBhRhxnnREIR考虑地震作用且121234r3,22.05,m/nKNmnn、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n水平抗力系数的比例系数=3010桩顶约束效应系数c0.76,0.046'B'+1=4.8+1=5.8m1+0.762.050.0461.6041.60418743011.53011.5,milccchirlhahikhaBBmRKNHRKNR承台受压侧向土抗力一边的计算宽度满足要求假设承台高度为1,h七、承台设计计算1承台的构造课程设计-9-承台埋深1.7m,承台高1m,桩顶埋入承台深度50mm，钢筋保护层厚度50mm,则承台有效高度0h=1-0.05-0,05=0,9m.混凝土强度等级C30，钢筋HRB400。2承台与柱的连接为了使桩和承台之间形成稳定的建立、弯矩传递体系，并承受偶然发生的上拔力，将桩顶锚入承台50mm。3承台抗冲切承载力计算①柱边冲切oy2.3,0.82.32.561,10.90.80.890.90.840.840.84=0.70.7710.210.20.2aoxoyoxoyoyoxoxooyoyooxoxoymmahahaa、a分别为x,y方向柱边离最近桩边的水平距离，hphp3110000.90.10.98312000.8,12[()()]2[0.70.80.8+.+.0.992719000(ccoxcoyoycoxtobmhmbahafhKNFKN（）0771（123）]0.9831.4310满足要求）承台承受冲切承载力界面高度影响系数②角桩向上冲切课程设计-10-121010110111121111x0311.22.3,0.8,,0.560.46,0.5140.2[(/2)(/2)][0.46(1.20.8/2)0.514(1.22.3/2)]0.9831.43100.92459.27xxyyxoxyyxyxxyyhptcmaamaamcacafhKNN从角桩边缘到主承台边缘的距离c1789.79(KN满足要求）4承台受剪切承载力计算按《建筑桩基础技术规范JGJ94-2008》式5.9.10-1、5.9.10-2及5.9.10-3计算001401.751800hsthsVfbhh课程设计-11-承台受剪截面示意图（单位：cm）oxx142.56,0.891.751.751.75=0.492,0.93+12.5610.891800(=0.971900xyyhs承台剪切系数，）剪跨比与以上的冲跨比相同hs003hs00=5578.9=1789.79KN--xtxtVfbh=0.9710.4921.43104.80.9=2951.24KN1789.79KN(满足要求）对fbh（满足要求）故对ⅠⅠ斜截面，ⅡⅡ斜截面5承台受弯承载力计算按《建筑桩基础技术规范JGJ94-2008》式5.9.2-1和5.9.2-2进行计算xiiMNy（5.9.2-1）yiiMNx（5.9.2-2）课程设计-12-x6201717.61.236183.366183.36102120.930.90.936090021535.50.499%0.2%4800900iixsyxNyKNMAmmfhMⅡ选用3528@200，2=21535.5mmsAⅡ,沿平行于x轴方向均匀布置2220min1717.62.729664.879664.8710000.17383361.014.34.89001120.1738336