基础工程课程设计

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：798

指导老师：黄生根

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±，承台底标高控制在，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Q

uk

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R

及各桩顶荷载设计值N，验算基桩竖向

a

承载力；计算基桩水平承载力R

并验算；

Ha

4.确定单桩配筋量；

5.承台设计计算；

设计内容

一．确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值uk Q

1.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 =++++++++++2-2=

2.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uk Q ：

pk uk

sk pk sik i p si p Q Q Q u q l q A =+=ψ+ψ∑ （1-1）

其中桩的周长u =d π=；桩端面积p A =2/4d π=㎡；si ψ、p ψ为别为大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，si ψ=()1/5

0.8/d =1，p ψ=()1/5

0.8/D =1。

根据所给土层及参数，计算uk Q ：

uk Q =×1×[23×+20×+28×+40×+28×+48×+66×+

58×+60×+52×+60×2]+1×710×=

确定单桩极限承载力标准值uk Q 后，再按下式计算单桩竖向承载力特征值：

1

a uk R Q K

= （1-2）

其中K 为安全系数，取K =2。 则a R =2=。

二．确定桩中心间距及承台平面尺寸

桩数n =F/a R =9200/=，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a S 为，边桩中心距承台边缘的距离取为。 则承台长度c L =2×+=，承台宽度c B =2×+=。 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ha R 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，应按下式确定其复合基桩的竖向承载力特征值：

a c ak c R

R f A η=+ （3-1）

其中c η为承台效应系数，可根据a S /d 、c B /l 等参数查表得到。当计算桩为

非正方形排列时，a S =，A 为承台计算域面积，n 为桩数。

a S ，/ 2.124/0.8a S d ==，/ 4.1/32.5c B l ==， 通过查表，可取c η为。

ak f 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，ak f 为80kPa 。

c A 为计算基桩所对应的承台底净面积，()/c ps A A nA n =-，ps A 为桩身截面面积。则c A =××/6=㎡。

则复合基桩的竖向承载力特征值

a c ak c R R f A η=+=+×80×=

2.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：

2

2

yk i

k k xk i ik j j M x F G M y N n y x +=±±∑∑

（3-2）

式中k F 为荷载效应标准组合下作用，作用于承台顶面的竖向力；k G 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；xk M 、yk M 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；i x 、j x 、i y 、j y 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，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：

14k k N N ==(9200+2×××10)/6+[(410+300× ×]/(4××

=

2k N 5k N ==(9200+2×××10)/6=

36k k N N ==(9200+2×××10)/6-[(410+300× ×]/(4××

= 由计算结果可得：

min k N =＞0，基桩不受上拔力。

max k N =＜R ,基桩竖向承载力满足要求。

3.计算基桩水平承载力ha R 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%的灌注单桩水平承载力特征值：

()0

0.75 1.25221m t N ha g m

m t n f W N R f A αγρζνγ⎛⎫

=

++ ⎪⎝

⎭

（3-3） α

为桩的水平变形系数，α=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，()00.91.50.5b d =+；

EI 为桩身抗弯刚度，对于钢筋混凝土桩，00.85c EI E I =，c E 为混凝土弹性模量，

0I 为桩身换算截面惯性矩：圆形截面000/2I W d =；0W 为桩身换算截面受拉边缘的截面模量，此处2200[2(1)]32

E g d

W d d παρ=

+-；0d 为扣除保护层的桩直径；E

α为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；g ρ为桩身配筋率； m γ为桩截面模型塑性系数，圆形截面m γ=2；t f 为桩身混凝土抗拉强度设计值；m ν为桩身最大弯矩系数；N ζ为桩顶竖向力影响系数，竖向压力取；n A 为桩身换算截面积，圆形截面2

[1(1)]4

n E g d A παρ=

+-；N 为在荷载效应标准组合下桩顶的竖向力。

m =[×6+×9+×13+×15+×12+3×28+×25+×25+×14 +×37+2×14]/=4m