桩基础课程设计

1目录一、桩基础设计题目................................................................................1二、桩的初步确定....................................................................................2三、确定单桩竖向承载力........................................................................3四、确定桩数及布桩................................................................................4五、基桩承载力验算................................................................................6六、承台计算............................................................................................8七、桩身结构强度计算及配筋..............................................................12八、桩顶位移验算..................................................................................13九、绘制桩基础施工详图......................................................................13主要参考资料..........................................................................................141一、桩基础设计题目1.1设计内容桩基础设计：桩基持力层；桩型；承台埋深；桩数；承台尺寸；桩身砼强度及配筋；承台砼强度及配筋；绘制桩身及承台配筋图。1.2设计资料某二级建筑物采用桩基础，作用在桩基承台顶部的荷载：kF=7460+500KN，kM=840+800mKN，kH=250+750KN，相应于荷载效应基本组合时作用于柱低的荷载设计值为：F=1.35kF=10746KN,M=1.35kM=2214mKN,H=1.35kH=1350KN,柱的截面尺寸为mmmm800600，土层分布及物理力学指标情况见下表。地下水位离地表1.0m，基桩水平承载力特征值hR=60KN，试设计此桩基础。（建议采用方形变截面承台，承台顶部高1.5m，承台边缘高1.0m,基桩采用钢筋砼预制桩，其截面尺寸为:mmmm450450，采用第6层土为软弱下卧层，其地基承载力特征值akf=126kpa）表1-2-1土层分布及物理力学指标表土层序号土层名称埋深（m）容重（kN/m3）含水量(%)孔隙比e压缩模量21sE(MP)比贯入阻力sp(MPa)1褐色粉质粘土2.018.027.80.816.40.592灰色淤泥质粉质粘土6.017.838.81.094.50.573灰色淤泥质粘土14.917.053.11.512.10.624灰褐色粉质粘土20.018.035.41.024.82.275草绿色粉质粘土2418.524.70.717.84.766灰色粉质粘土3418.035.51.024.92二、桩的初步确定2.1计算各土层地基承载力根据比贯入阻力计算地基承载力的公式：0269.0104.0sakpf，使用范围为MpapMpas63.0，公式来源：勘测规范（TJ21-77）。各层土计算地基承载力如表2-1-1所示表2-1-1地基承载力计算表土层123456fak88.2686.1891.38262.98521.941262.2工程地质条件评价①褐黄色粉质黏土，处于中密、湿状态，可塑，厚度不大，不宜作为桩基础持力层；②灰色淤泥质粉质黏土，处于稍密、软塑状态，流塑，抗剪强度低，不宜作为基础持力层；③灰色淤泥质黏土，含水量高，孔隙比大，抗剪强度低，属于高压缩性土，不宜作为基础持力层；④灰～褐色粉质黏土，含水量高，处于稍密、软塑状态，具有一定的承载力，可作为基础持力层；⑤草绿色粉质黏土，含水量较低，孔隙比较小，处于可塑状态，承载力较高，可作为基础持力层；⑥灰色粉质黏土，处于很湿，稍密、软塑状态，属软弱土层。暂选定第5层土为持力层——草绿色粉质黏土为该桩基础持力层，akf=522kPa。32.3桩型及承台埋深初步设基桩采用钢筋砼预制桩，桩截面形式采用正方形，边长为：mmbp450，桩端进入持力层深度为1.2m；取桩尖长为mmbp7.045.05.15.1；桩顶嵌入承台深度为0.1m；由于地下水位离地表1.0m，选择承台埋深1.0m，则桩长为l=0.1m+1m+4m+8.9m+2.3m+0.7m=17m取桩身材料：混凝土强度等级为C30，钢筋为HRB335，初选钢筋825图2-3-1桩截面尺寸图2-3-2承台形式三、确定单桩竖向承载力Ps1000KPa时，qsk＝0.05Ps；Ps1000KPa时，qsk＝0.025Ps+25；桩端阻力计算公式为：)(5.021skskskpkpppq。根据桩尖入土深度，取桩端阻力修正系数8.0；1skp为桩端全截面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；2skp为桩端全截面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；为折减系数，因为5/21skskpp，取＝1。4桩径mmbp450，mbp6.38，mbp8.14Ps1=0.59MPa=590KPa1000KPa，qs1k=0.05Ps1=29.5KPaPs2=0.57MPa=570KPa1000KPa，qs2k=0.05Ps2=28.5KPaPs3=0.62MPa=620KPa1000KPa，qs3k=0.05Ps3=31KPaPs4=2.27MPa=2270KPa1000KPa，qs4k=0.025Ps4+25=81.75KPaPs5=4.76MPa=4760KPa1000KPa，qs5k=0.025Ps5+25=144KPa土层123456Ps/kpa59057062022704760qsk/kpa29.528.53181.75144Psk1=（2.27+4.76）/2=3.515MPa=3515kpaPsk2=4.76MPa=4760kpaqpk=0.8*0.5*(3515+4760)=3100kpaQuk=qsik*li+qpk*Ap=4*0.45*（29.5*1+28.5*4+31*8.9+5.1*81.75+1.2*144）+3100*0.45*0.45=2486.7kpaR=K1=2486.7/2=1240kpa四、确定桩数、布桩及承台尺寸4.1确定桩数n则桩数为70..701.7124050074602.11.12.11.1～～～RFnK取桩数n=9根。33对称布置。5图4-1-1承台尺寸及桩布置图4.2初选承台尺寸布桩由设计要求，桩的中心距要求mmmmbsp135045033，承台边长：m5.3)4.035.1(2；承台高度：mh5.1高出地面0.5m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取35mm，则承台有效高度为：mh415.1035.0050.05.10，将承台设计为变截面，边缘高度取1m，承台顶部高1.5m。6图4-2-1承台KNG5.367205.15.35.3五、基桩承载力验算5.1验算基桩竖向承载力验算KNRKNnGFNKK12403.92595.3675007460KNxxMynGFNiKK9.131235.1635.1)5.110001640(95.367500746022maxmaxKNxxMynGFNiKK6.53735.1635.1)5.110001640(95.367500746022maxminKNRKNN14882.19.1312maxmin0N75.2基桩水平承载力验算KNRKNnHHhk1801119/1000/1因此无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值5.3软弱下卧层验算kF=7960KN,kG=367.5KN,mBA15.300141241441.575.819.83145.2815.29isiklqmBmt575.15.040，3.156.19.4/8.7/21ssEEKpaz6.939)3.15tan4215.3(1412)15.315.3(2/3)5.3677960(23/1.841.59.841145.81.589.8748.718118mKNmmz23，azmzfkpaz3.753231.86.93986.4基桩沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基的桩距6Sd，所以可采用分层总和法计算最终沉降量。计算矩形桩基中心沉降时，桩基沉降量可按下式简化计算：nisiiiiicEazazpss1110'4式中p在荷载效应准永久组合下承台底的平均附加应力；ia、1ia平均附加应力系数根据矩形长宽比ba/及深宽比ciiciiBzbzBzbz112,2，可按规范附录D选用竖向荷载标准值：KNFk7960基底处压力：kpaAGFpk8.6795.35.35.15.35.3207960基底自重压力：kpad18181基底处的附加应力：kpadpp8.661188.6790桩端平面下的土的自重应力c和附加应力)4(0pzz计算如下：①0z：kpahiIC5.1702.15.81.589.8748.71811815.3/5.3/bl，0/2bz，25.08.6618.66125.0440pz②mc8.22.14：kpahiIC3.1945.88.25.17015.3/5.3/bl，6.15.3/8.22/2bz，112.0kpapz5.2968.661112.0440③mc8.428.2：kpahiIC3.210823.19415.3/5.3/bl，7.25.3/8.42/2bz，0535.09kpapz6.1418.6610535.0.0440④mc8.628.4：kpahiIC3.226823.21015.3/5.3/bl，9.35.3/8.62/2bz，0285.0kpapz4.758.6610285.0440⑤mc8.828.6：kpahiIC3.242823.22615.3/5.3/bl，0.55.3/8.82/2bz，018.0kpapz6.478.661018.0440⑥mc8.1028.8：kpahiIC3.258823.24215.3/5.3/bl，2.65.3/8.102/2bz，012.0kpapz8.318.661012.0440⑦mz8.1228.10：kpahiIC3.274823.25815.3/5.3/b