土力学地基基础课程设计

土力学地基基础课程设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

1. 设计资料

上部结构资料

某教学实验楼，上部结构为7层框架，其框架主梁、次梁均为现浇整体式，混凝土强度等级C30。底层层高（局部10m，内有10t桥式吊车，其余层高，底层柱网平面布置及柱底荷载如图2所示。

建筑物场地资料

（1）拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置如图1所示

图1建筑物平面位置示意图

（2）建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。

场地地下水类型为潜水，地下水位离地表，根据已有分析资

料，该场地地下水对混凝土无腐蚀作用。

（3）建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1。

表1 地基各土层物理、力学指标表1 地基各土层物理、力学指标

2. 选择桩型、桩端持力层、承台埋深

选择桩型

根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。采用预应力高强混凝土薄壁管桩，这样可以较好的保证桩身质量，

并在较短的施工工期完成沉桩任务。桩截面尺寸选用：D=500mm ，壁厚t=50mm 。混凝土强度C30。

考虑承台埋深 m ，以4层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层，桩端进入持力层深度2倍桩径即，桩顶嵌入承台。这时桩端一下持力层厚度大于4倍桩径，满足要求。 3.确定单桩承载力特征值

初步设计时，单桩竖向承载力特征值估算

sia p pa a q U q R +=i

l kN 4296.0241273.812(5.014.325.014.316002=⨯+⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=

作施工图设计时，根据单桩竖向静荷载试验，得到单桩竖向承载力特征值kN R a 429=

4.确定桩数、桩位布置、拟定承台底面尺寸

先不计承台及承台上覆土重及偏心荷载估算桩的数量 94.5429

2547

==≥

a K R F n 取桩数n=6根 为进一步减轻挤土效应，软土中桩距取4倍径，即2m ，桩的布置如图，承台尺寸m m m 135⨯⨯，满足构造要求。承台及上覆重度取

320m kN ，则

kN G K 4505.13520=⨯⨯⨯= 现在按偏心受荷，验算桩数 86.5242

254292.1450

25472.122

max =⨯⨯-⨯+=-+≥

∑i

i yk K K x x M R G F n

取n=6是合理的

5.确定复合基桩竖向承载力设计值

该桩属于非端承桩，并n>3，承台底面下并非欠固结土、新填土等，故承台底面不会与土脱离，所以宜考虑桩群土承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值 六桩承台承载力计算

承台净面积222.1425.014.3435m A c =⨯⨯-⨯= 承台底地基土极限阻力标准值

kPa

f q k ck 22011022=⨯==

6桩顶作用验算

荷载取A 柱的max N 组合：F=2547kN ,M=25m kN ⋅，Q=14kN 承台高度1m 等厚，荷载作用于承台顶面。建筑物的重要性系数

0.10=λ

作用在承台底型心外的竖向力有F,G ，但是G 的分项系数取 F+G=30872.1205.1352547=⨯⨯⨯⨯+kN

作用在承台底型心处的弯矩 ∑⋅=⨯+=m kN M 8.412.11425 桩顶受力计算如下： kN y y M n G F N i

52875.0475

.08.416308722max max =⨯⨯+=⨯++=

∑∑ kN y y M n G F N i

50175.0475.08.41630872

2max min

=⨯⨯-=⨯-+=∑∑ kN n G F N 5156

3087==+=

kN N 528max 0=γ<=1025kN

0min 0>N γ

kN R kN N 2.8545150=<=γ 满足要求

7.桩基承降验算 8.桩身结构设计计算 9.承台设计 桩承台抗弯验算

承台抗弯计算截面位于柱边，桩的竖向力设计值i N 计算时应扣除承台上覆土自重。

承台右侧第1列桩的竖向力值1N 为 kN x x M n F N i i k 4282

422542547221=⨯⨯+=+=

∑ 承台中间第2列桩的竖向力值N 2为 N 2=

n

F

=425kN 承台左侧第3列桩的竖向力值3N 为 kN x x M n F N i i k 4212

422562547322=⨯⨯-=-=

∑ 柱边计算截面弯矩 ∑=⨯⨯==kN x N M i i y 149875.14282 ∑=⨯⨯==kN y N M i i x 94775.04213 沿x 轴，y 轴方向配筋都可计算

设承台混凝土强度等级为25C ,轴心抗压强度设计值c f MPa 9.11=，保护层厚度，钢筋为HRB335，强度设计值MPa f y 300=，承台有效高度m h 1.10=，承台截面宽度b=2m 。根据《混凝土结构设计规范》，有

沿x 轴方向配筋 b=3m 则

)2

(01x h bx f M c y -≤α

1498)2

9.0(310009.111x x -⨯⨯⨯≤ 得到受压区高度 m x 048.0= 钢筋截面积 215712300

048

.039.111mm f bx

f A y

c s =⨯⨯⨯=

=α

选配200@328Φ

沿Y 轴方向配筋 b=5m ，则

)2

(01x

h bx f Mx c -≤α

947=⨯⨯⨯⨯（）

X=

213570300

018

.059.111mm f bx

f A y

c s =⨯⨯⨯=

=

α

承台抗冲切验算

500φ的周桩按周长等效为边长400mm 的方桩，包括柱冲切、角桩冲切 a. 柱冲切

[]

o t ph ox c oy oy c ox l h f a h a b F βββ)()(2+++≤ i l Q F F ∑-=

)2.0/(84.00+=x ox λβ )2.0/(84.00+=y oy λβ

--l F 扣除承台和其上填土自重，作用在冲切破坏椎体上相应于荷

载效应基本组合的冲切设计值；