桩基础课程设计

桩基础课程设计
一设计题目：桩基础课程设计
二设计荷载：柱底荷载标准组合与柱底荷载效应基本组合见桩基础设计任务书表3，表4。

1 题号：4号
2 柱底荷载效应标组合值
A轴：F k=2040KN M K=242KN.M V K=145KN。

B轴：F k=2280KN M K=223KN.M V K=158KN。

C轴：F k=2460KN M K=221KN.M V K=148KN。

3 柱底荷载效应标准组合值
A轴：F k=2650KN M K=253KN.M V K=193KN。

B轴：F k=3560KN M K=228KN.M V K=175KN
C轴：F k=3120KN M K=244KN.M V K=188KN。

4 地层条件及其参数
地基各土层物理性质参数
5.场地水文地质条件
场地内地下水位位于地表下3.5米处。

地下水对混凝土结构无腐蚀性。

四．桩的选型
疏桩布置经济承载力高，此处地层中无高压缩性土，不考虑承台作用，拟采用Φ500灌注桩，持力层选择粉沙层。

桩入土深度1.0米（不小于2d），设计桩长15.6米，伸入承台50mm，承台底置于淤泥质土顶面，拟选承台高1200mm。

室外地坪标高为—0.45m，自然地面标高同室外地坪标高。

土层分布图
（一）单桩承载力计算
1单桩竖向承载力极限值Quk
Quk=Qsk+Qpk=U∑q si l i+A p q pk
=π×0.5×（2.0×26×0.8+1.3×28+6.6×45+4.2×65+1.0×75）+ π×(0.5/2)^2×2400=1606.1kn
2基桩竖向承载力特征值R
承台底部为淤泥质地基土，压缩性大，不考虑承台效应ηc=0，
则有R=Ra=Ruk/K=1606.1/2=803.05KN
根据上部荷载初步估计桩数为：n=Fk/R=3.06 取4根
（一）桩基竖向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008),当按单桩竖向承载力特征值进行计算时，荷载应取效应标准组合值，由于桩基所处场地设防烈度为7度，且场地内无可液化沙土，粉土问题，因此不进行地震效应承载力验算。

根据桩数及承台尺寸构造要求，初步设计矩形承台，取承台边长为3000mm×3000mm，矩形形式布桩，桩距4d=2000mm，桩形距承台边缘为500mm。

C轴线下承台平面图
承台及其上部填土的总重为：Gk=3.0×3.0×1.5×20=270Kn
计算时取荷载标准组合，则
Nk=（Fk+Gk）/2=682.9＜R
Mkmax=Nk+Mymax/Σyi^2=682.9+99.65=782.9KN＜1.2R
Mkmin=Nk+Mymax/Σyi^2=682.9-99.65=583.3KN＞0
因此，满足承台要求，故初步设计是合理的
(三) 承台设计
根据以上的假设和拟定，承台尺寸为3000mm×3000mm。

厚1200mm，承台选用C30混凝土：fc=14.3Kn/mm^2。

承台钢筋选用HRB335级钢筋，fy=300N/mm^2
1 承台内力计算
承台捏里计算采用荷载效应基本组合，则基桩净反力设计值为：Nmax=F/n+Mymax/Σyi^2=897.15Kn
Nmin=F/n-Mymax/Σyi^2=662.85Kn
N=F/n=3120/4=780Kn
2 承台厚度及受冲切承载力计算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，已经初步拟定为1200mm，承台底保护层取70mm，则h0=1200-70=1130mm，冲切分为边桩冲切和角桩冲切，应分别验算以保证承台厚度和合理性。

（a）柱对承台冲切计算
（b）角桩对承台冲切结算图
（c）承台受剪计算图
图承台计算图
（1）柱对承台冲切验算
承台受柱冲切的承载力应满足:
Fl≤2[β0x×(b c+a oy)+βoy×(h c+a ox)]βhp f t h o
A ox=a oy=550mm,h o=1130mm,h c×b c=400mm×400mm
h c=b c=400mm.
带入数据：λ=550/1130=0.5 β0=0.84/0.7=1.2
Βhp=0.9+(400/1200)×0.1=0.933
Fl≤2[β0x×(b c+a oy)+βoy×(h c+a ox)]βhp f t h o=7368.5kn＞3120Kn
厚度为1200mm满足要求
（2）角桩冲切验算
承台受角桩冲切承载力满足下式：
N l≤2[β1x(c2+a1y/2)+β1y(c1+a1x/2)]βhp
λ1x=λ1y=550/1130=0.5,a1x=a1y=550mm,N1=Nmax=782,6Kn
c1=c2=725mm,β1x=β1y=0.56/0.7=0.8
带入数据: N l≤2[β1x(c2+a1y/2)+β1y(c1+a1x/2)]βhp
=4824Kn＞782.6kn
显然,承台厚度满足角桩对承台的冲切要求
(3) 承台承受剪力计算
承台剪切破坏发生在桩边与柱边边线形成的斜截面,对于该结构两各
方向上的截面情况相同.
Λoy=aoy/ho=550/1130=0.5
剪切系数:а=1.75/(λ+1)=1.17
受剪承载力高度影响系数计算：βns=（800/1130）^(1/4)=0.917 Ⅰ-Ⅰ截面剪力为:v=2Nmax=2×728.6Kn=1565.2Kn
B0×h0=3.0m×1.13m=3.39m^2
则βhsа1ftboho=0.917×1.17×1.43×3.39×10^6=1565.2kn 故满足抗剪要求
（4）承台受剪承载力计算
1，对于Ⅰ-Ⅰ截面取基桩净反力最大值Nmax=782.6kn进行计算，则
Yi=800mm，Mx=ΣNiyi=2×782.6×0.8=1252.2kn.m
As=Mx/（0.9fyh0）=1252.2/（0.9×300×1130）=4104.3mm^2 因此承台长边选用Φ16@150.钢筋根数为n=3000/150+1=21根。

取21Φ16@150,实配钢筋As=21×201.1=4223.1mm^2
2,对于截面Ⅱ-Ⅱ，取桩基净反力平均值N=780kn进行计算。

此时，h0=1200-70=1130mm，xi=800mm。

则 My=ΣNixXi=2×800×682.9=1092.64kn.m
As=My/(0.9fyh0)=3581.3mm^2
因此承台短边方向选取Φ16@180，则钢筋根数为3000/180+1=18根，
实配钢筋面积为：3619.8mm^2(18Φ16@180),
（四）桩身结构设计
灌注桩的桩身混凝土选用C30级，钢筋选用HRB335级。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的相关规定，桩顶轴向压力应符合规定：
Nmax＜φcφfcAps=(F+G)/n+Myyi/Σyi^2=1095.8kn
计算桩身轴心抗压强度时，不考虑屈曲影响，稳定系数取 1.对于灌注桩，基桩施工系数φc=0.75.
φcφfcAps=1×0.75×14.3×10^6×0.25×1/4×3.14=2104.8kn＞1095.8kn
故桩身承载力满足要求
（五）桩身构造设计
桩身按构造要求配筋：取配筋率为0.6%。

则
As=3.14×（500/2）^2×0.6%=1177.5mm^2
选用8Φ14级HRB335钢筋，实配钢筋As=1230mm^2.满足要求。

间距160mm，桩主筋锚入承台500mm（35d）。

桩顶4m范围内，主筋间距100mm，该范围内箍筋采用Φ8@100一级钢筋，放在主筋外则。

4m一下采用Φ8@200，桩身混凝土保护层厚度40mm
（六）估计A,B轴下桩数
1，桩数估算
设计A,B轴下桩基方法与C轴相同，单桩极限承载力值为1606.1kn，基桩竖向承载力特征值为803.05kn
A轴轴线下荷载标准值：F k=2040KN M K=242KN.M V K=145KN。

根据A轴荷载初步估计A轴柱下桩数：n= F k/ R=2.54，取3根。

B 轴轴线下荷载标准值：F k=2280KN M K=223KN.M V K=158KN。

根据B轴荷载初步估计B轴柱下桩数: n= F k/ R=2.84，取4根。

考虑到B轴柱传来的荷载基本组合值Fk=3560kn，大于C轴相应荷，故取桩数为4根。

2 承台平面尺寸确定
根据估计的桩数和承台构造要求，设计A轴线下承台平面边长为2300mm，等腰三角形布置。

B轴线下承台平面尺寸与C轴线相同，柱中心距取2000mm，桩心距承台边缘500mm。

承台形式如图：
（a）A轴承台
（b）B轴承台
（c）C轴承台
A，B，C轴线下承台布置示意图
（七）根据以上计算，可以绘制出桩基平面布置图，施工图样如图所示。

桩基平面布置图
C轴线下承台平面图
C轴线下承台剖面图
桩身大样图
灌注桩基施工图
设计说明：
1，图中单位未说明均以mm计。

2，根据工程地质报告和上部荷载情况，本工程采用灌注桩，选用
⑤号土层粉沙层作为持力层。

采用Φ500钢筋混凝土灌注桩，
设计桩长15.6m，桩长进入持力层不小于1.0m，单桩竖向承载力Quk=1606.1kn，桩基承载力特征值R=803.05kn。

3，混凝土选用C30级。

钢筋：承台和桩身纵向选用HRB335级钢筋，桩身箍筋选用HPB235级钢筋。

4，保护层承台50mm，桩身35mm。

5，承台下做65mm厚素混凝土垫层，出承台边100mm。

6，桩顶嵌入承台50mm。

7，。