基础工程桩基础课程设计(西南交通大学)

课程名称：《基础工程B 》

设计题目：建筑桩基础设计

院系：土木工程系

专业：

年级：

姓名：

指导教师：

西南交通大学峨眉校区

年月日

一：设计资料

1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.0m,地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。

建筑安全等级为二级， 选择第二组数据：

KN F 3150=, m KN M ⋅=410，H = 56kN ； 柱的截面尺寸为：400×400mm ；

2、根据地质资料，以黄土粉质粘土或粉沙夹粉质粘土为桩尖持力层，

3、每组编号为1至5号的同学，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300×300mm ，承台底面埋深：m d 50.2=

4、根据附表2静载荷单桩承载力试验Q s -曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力550u

kN Q =，也可以有已知条件计算得知u

Q 。360380ck q =至之间取值。

5、桩身资料： 混凝土为C30，轴心抗压强度设计值c f ＝ 15MPa ，弯曲强度设计值为MPa f m 5.16=，主筋采用：4Φ16，强度设计值：MPa f y 310=

6、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为c f ＝15MPa ，弯曲抗压强度设计值为MPa f m 5.1=。 附：1）：土层主要物理力学指标； 2）：桩静载荷试验曲线。

桩静载荷试验曲线

设计内容：

1． 确定桩端持力层和承台埋深

根据资料确定承台埋深为2.2m 。采用钢筋混凝土预制方桩，桩的截面尺寸为300300mm mm ⨯。根据底层资料，选粉砂夹粉质粘土层作为持力层。桩端进入持力层的深度，对于粘性土不宜小于2倍桩径，选择440.3 1.2d m m =⨯=，这样承台底面以下桩的长度为14m

2． 确定单桩竖向极限承载力标准值n

采用公式（5-21）：Q Q Q u q l q A uk sk pk sik i pk p =+=+∑。

查表5-6可得：501Q kP s k = =56.4kP 2Q s k =75.6kP 3Q s k

Q u q l sk sik i

=∑

40.3(508.856.4475 1.2)=⨯⨯⨯+⨯+⨯ 907.584kN = 查表5-7知：2800q

kPa pk

=，则

28000.30.3252pk Q q

A kN pk p

==⨯⨯=

3．初步估计所需装数n

在估算桩数时，首先需计算单桩竖向承载力设计值R 。

由于桩的布置和桩数还未知，先不考虑承台效应和群桩效应，用公式（5-67）计算R 。从表5-19查得 1.65s p γγ==，故得

//907.584/1.65252/1.65702.778R Q Q kN sk s pk p

γγ=+=+=

确定桩数时，由于承台尺寸还没有确定，可先根据单桩承载力设计值和上部结构

物荷载初步估算确定。中心荷载时，估算桩数F

n R μ=，式中μ为经验系数，建

筑桩基可采用1.1~1.2 。本题取μ=1.1，3150F kN =，则得

1.13150

4.93702.778

n ⨯=

=，

为了方便布置，选取6n =，即采用6根桩。 4．进行桩位布置和确定承台尺寸

桩在平面上采用行列式布置，桩中心距(3~4)0.9~1.2a s d m ==，取x 方向中心距为0.9m ，y 方向中心距为1.2m 。取边桩中心至承台边缘的距离为10.3d m =，承台边缘至桩的外面缘为150mm ，符合有关要求。桩的布置和承台平面尺寸如图所示。

5、计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R 并验算桩数是否合适

根据式（5-67）知

///s p c R Q Q Q sk s pk p ck c

ηγηγηγ=++

其中

ck c

q A Q ck

n

= （1）求系数s η和p η。这两个系数可根据/a s d 和/c B l 由表5-20查得，但由于x 和y 两个方向的a s 不相等，查表时可采用平均值，即 (0.9 1.2)/2

/ 3.50.3

a s d +=

=，/ 1.8/140.128c B l ==

以/ 3.5a s d =和/0.128c B l =，按桩周为粘土，用内插法从表5-20得出 0.85s η=， 1.495p η= （2）求系数c η

c η按式（5-70）计算。首先求出承台内区、外区的净面积i c A ，e c A 和承台底地基土的净面积c A

22.4 1.860.30.3 3.78c A m =⨯-⨯⨯= 22.1 1.560.30.3 2.61i c A m =⨯-⨯⨯= 23.78 2.61 1.17e i c c c A A A m =-=-=

i c η，e c η可根据/a s d 和/c B l 由表5-21查得.，按/ 3.5a s d =和/0.128c B l =，用内插法得0.125i c η=，0.69e c η=

按式（5-70）得 2.61 1.170.1250.690.33.78 3.78

i e

i e c c

c c

c c c A A A A ηηη=+=⨯+⨯=

（3）求R

从表5-19查得 1.65s p γγ==， 1.70c γ=，且

380 3.78239.46

ck c q A Q kN ck n ⨯=== 于是得基桩竖向承载力设计值

///s p c R Q Q Q sk s pk p ck c

ηγηγηγ=++

907.584252239.4

0.85 1.50.3738.881.65 1.65 1.70

kN =⨯

+⨯+⨯= （4）验算考虑承台土重和群桩效应下的桩数。考虑地下水，承台及其土重

2.4 1.8202 2.4 1.8(2010)0.2181.44G kN =⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯=

3150181.44

n 4.5738.88

F G R ++=

==根， 说明取n 6=根可以满足要求。 6、求算桩顶荷载

竖向力3150181.443331.44F G kN +=+=；取承台的高度为1.0m ，则承台底所受的弯矩（绕y 轴）为

41056466.y M M H h kN m =+⨯=+=

按式（5-60），各基桩所受的平均竖向压力设计值为

3331.44

555.246

F G N kN n +===

按式（5-61），基桩最大和最小竖向压力设计值为 2

max

622

1

4660.9

555.2420.92(0.9)y i i i M x F G N n x =+⨯=+=+

⨯+⨯-∑ 555.24129.44684.68kN =+=