桩基础设计

一、工程概况

某工业厂房，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度72m ，室内外地面高差0.30米。柱截面5001000mm mm ⨯。建筑场地地质条件见表1。

表1 建筑场地地质条件

注：地下水位在天然地面下2.5米处，本场地下水无腐蚀性。

桩身参考资料： 混凝土为35C ，轴心抗压强度设计值16.7c a f MP ＝ ，弯曲强度设计值为16.5y a f MP ＝，主筋采用：416Φ，强度设计值：210y a f MP =

承台设计参考资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为14.3c a f MP ＝，弯曲抗压强度设计值为 1.5m f MPa = 。

桩静载荷试验曲线

1、设计桩基础（包括桩、承台设计及验算、群桩中基桩的受力验算，群桩基础计算等）；

2、绘制施工图，包括基础平面布置图、桩身弯矩、剪力图；和及必要的施工说明（配筋、施工）等；（A1图纸594mm×841mm）。

3、计算书内容应详尽，数据准确，排版规范（按附件的排版规范执行）。图纸应符合制图规范相关要求，表达完整、准确。

参考设计步骤：

1）、确定桩的类型、长度（包括确定桩端持力层）、截面尺寸，初步选择承台底面标高（要考虑预制桩的要求）；

2）、确定单桩承载力；

3）、确定桩数及布置；

4）、群桩基础计算；

5）、桩身设计；

6）、承台设计；

7）、绘制施工图和桩身内力图。

4、需要提交的报告：计算说明书和图示。

由上结构传至桩基的最大荷载设计值为：3368N kN =，123 M kN m =，

72V kN =

表1 建筑场地地质条件

注：地下水位在天然地面下2.5米处 二、设计内容

1、选择桩端持力层、承台埋深

根据表1地质条件，以粉质粘土层为桩尖持力层，采用预制混凝土方桩，桩长20L m =，截面尺寸为450450mm mm ⨯，桩尖进入粉质粘土层为2m 。桩身材料：混凝土，35C 级， 216.7/c f N mm =；钢筋，二级钢筋，2'210/y y f f N mm ==。承台用30C 混凝土，214.3/c f N mm =；21.43/t f N mm =，承台底面埋深 2.0d m =。

2、确定单桩极限承载力标准值 根据地基基础规范经验公式

uk sk pk p sik i pk P Q Q Q u q l q A =+=+∑

桩侧土的极限侧阻力标准值kPa （）

查表得： 淤泥质粘土层：12230s k Pa q k =-，取121.34s k q kPa =。 灰色粘土层： 1.00L I =时，24055s k Pa q k =-，取255s k q kPa =。 亚粘土层：60.0=L I 时，35570s k Pa q k =-，取357.14s k q kPa =。 粉质粘土层：60.0=L I 时，45570s k Pa q k =-，取457.14s k q kPa =。 桩的极限端阻力标准值，可按查表取值：

粉质粘土层，60.0=L I （可塑），混凝土预制桩桩长20m 取19002800pk kPa q -=，取2028.57pk q kPa =

240.45(23.1410.655 3.757.14 2.757.142)2028.570.451702.001uk

sk pk p sik i pk P

Q

Q Q u q l q A kN

=+=+=⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑

单桩竖向承载力特征值：

a R =/1702.001/2851uk Q K kN == 水平承载力特征值：

300.75Ha

a x

EI

R X V α=

α=

085.0EcI EI =，4

012

b I = (1(1)11.50.5)1f f

k b b m b k b b m +>⎧=⎨+≤⎩

由于混凝土预制桩桩型为方形，故f k 取1.0

m 地基土横向抗力系数的比例系数，取3

3

10

70.450.450.85 3.1510=9.1491012

EI ⨯=⨯⨯⨯⨯

0.502a === OX V 桩顶水平位移系数，0.5022010.044h α=⨯=>取4h α=，则0.940OX V =

则370.750.5029.149100.0192.3510.94

Ha

R kN ⨯⨯⨯=⨯=

3、确定桩数和承台尺寸 1.1 1.23368 5.22851

k a F n R ⨯⨯≥

==,取6n = 桩距440.45 1.8s d m ≥=⨯=,取 1.8s m = 。 承台尺寸(0.4 5 1.45m 28).a ⨯+==

2(0.450.9) 2.7b m =⨯+=

承台高取0.8m 。

确定承台平面尺寸及桩的排列如图1所示。

图1

4、桩顶作用效用验算

单桩所受的平均作用力（取承台及其上的土的平均重度3/20m kN g =γ):

3368

2.7 4.520(20.30)

1.35508.9528516k k a k F G N kN R kN n +⨯⨯⨯++===<=

单桩所受的最大作用力：

max

max 2

2

12380(0.8) 1.8

() 1.35 1.35508.9524 1.8528.191 1.21021.2k k k k i a M H h x N N x kN R kN

+⨯⨯+=+

=+⨯=<=∑

基桩水平力设计值

180

13.33392.3516

k k Ha H H kN R kN n =

==<= 故无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力。 5、桩基础沉降验算