桩基础设计案例

桩基础设计框图

设计实例一

1. 设计资料

某多层建筑一框架柱截面为mm

400⨯，承担上部结构传来的荷载设计值为:

800

轴力kN.m

M，剪力kN

50

H。经勘察地基土依次为：0.8m

=

=

2800

=

F，弯矩kN.m

420

厚人工填土，1.5m厚粘土；9.0m厚淤泥质粘土；6m厚粉土。各层物理力学性质指标如下表所示。地下水位离地表1.5m。试设计桩基础。

表各土层物理力学指标

依据：承台的尺寸和结构

(1) 形状 方,矩型,三角形,多边形,圆形 (2) 最小宽度 ≥50 cm (3) 最小厚度 ≥30 cm (4) 桩外缘距离承台边≥15 cm 边桩中心距离承台边≥1.0D (5) 桩嵌入承台 大桩横向荷载≥10 cm, 小桩≥5 cm,钢筋伸入承台30d (5) 混凝土标号≥C15 cm,保护层7cm 2 设计计算

2.1 桩基持力层、桩型、承台埋深和桩长的确定

由勘察资料可知，地基表层填土和1..5m 厚的粘土以下为厚度达9m 的软粘土，而不太深处有一层形状较好的粉土层。分析表明，在柱荷载作用下天然地基难以满足要求时，考虑采用桩基础。根据地质情况，选择粉土层作为桩端的持力层。

根据工程地质情况，在勘察深度范围内无较好的持力层，故桩为摩擦型桩。选择钢筋混凝土预制桩，边长mm 350350⨯，桩承台埋深1.2m ，桩进入持力层④层粉土层2d ，伸入承台100mm ，则桩长为10.9m 。 2.2 单桩承载力确定

（1）单桩竖向极限承载力标准值uk Q 的确定 查相关表格：

第②粘土层：5kPa 7=sik q , m 1.12.15.08.0=-+=i l 第③粘土层：kPa 23=sik q , m 9=i l

第④粉土层：kPa 55=sik q , m 7.035.022=⨯==d l i

kPa 1800=pk q

kN 679=+=∑pk p i sik uk q A l q u Q

（2） 桩基竖向承载力设计值R 。桩数超过3根的非端承桩复合桩基，应考虑桩群、土、承台的相互作用效应，由下式计算： kN 5.3392

==

uk

a Q R 因承台下有淤泥质粘土，不考虑承台效应。查表时取2.0/≤l B c 一栏的对应值。因桩数位置，桩距a s 也未知，先按3/=l s a 查表，待桩数及桩距确定后，再验算基桩的承载力设计值是否满足要求。

c ak c uk

a A f Q R η+=

2

2.3桩数、布桩及承台尺寸 2.

3.1桩数

由于桩数未知，承台尺寸未知，先不考虑承台质量，初步确定桩数，待布置完桩后，再计承台质量，验算桩数是否满足要求。

59.8~87.7)2.1~1.1(=+=R

G

F n 取8=n 2.3.2桩距a s

根据规范规定，摩擦型桩的中心矩，不宜小于桩身直径的3倍，又考虑到穿越饱和软土，相应的最小中心矩为4d ，故取m m 140035044=⨯==d s a ，边距取350mm 2.3.3桩布置形式采用长方形布置，承台尺寸

2.4计算单桩承受的外力 2.4.1桩数验算 承台及上覆土重

kN 2.2822.18.44.220=⨯⨯⨯==Ad G G γ

855.74

.4802

.2822800<=+=+R G F 满足要求。 2.4.2桩基竖向承载力验算 基桩平均竖向荷载设计值：

391.0kN R kN 3.3858

2

.2822800=<=+=+=

n G F N 基桩最大竖向荷载设计值：

作用在承台底的弯矩：kN.m 4802.150420=⨯+=+=Hd M M x

⎩⎨⎧=±+=⎭⎬⎫∑kN 9.333kN

7.4362

max min max i x y y M n G F N N kN 2.4690.3912.12.17.436max =⨯=<=R N

均满足要求。 2.5软弱下卧层承载力验算 因为 m 1.20.6m 4.1=<=d s a

按如下公式验算： )

t a n 2)(tan 2()(2)(00000θθγσt B t A l q B A G F i

sik z +++-+=

∑

q w

uk i z q z γγσ/≤+

各参数确定如下：MPa 07.111=s E ，MPa 1.32=s E ，57.3/21=s s E E ； 持力层厚度：

m 3.57.06=-=t ；0A 、0B 分别为桩群外缘矩形面积的长和宽。 m 55.435.09.40=-=A m 05.235.04.20=-=A

m 03.105.25.05.0m 3.50=⨯=>=B t 由《建筑地基基础设计规范》查得： 5.23≈θ

k P a

0.326)35.04/(3.459/=⨯==∑u Q l q

sk i

sik 下卧层顶以上的土的加权平均有效重度，3kN/m 01.9=i γ， 下卧层软土层埋深m 3.17=d 。 k P a 5.1353.1701.9)

57.23tan 3.5205.2)(57.23tan 3.5255.4(0

.328)05.255.4(2)2.2822800(=⨯+⨯+⨯+⨯+-+=

+

z i z γσ 软弱下卧层经深度修正后的地基承载力标准值按下式计算：

)5.0()3(21-+-+=d b f q d b k w uk ηγηγ

本题中地基承载力标准值取84kPa ，基础底面以下土的有效重度为31kN/m 8.7=γ，基础底面以上土加权平均重度32kN/m 01.9=γ，基础宽度和埋深修正系数查《建筑地基基础设计规范》，0=b μ，0.1=d η，地基承载力修正系数65.1=q γ，

基础底面宽度4

tan

20

00ϕl B b +=，

净桩长m 6.92.18.10=-=l ，内摩擦角 180=ϕ，则