四川大学锦城学院基础工程课程设计

②偏心荷载作用下
N
max min
（Fk Gk） / n Mskyi / yj 2 Mskxi / yi 2
896
=（3000+360）/4±200×0.9/（4×0.92）=840±56 = 784 kN Nmax=896＜1.2 R =1338kN，亦满足要求。 由于 Nmin =784kN ＞0，因此桩不受上拔力。 偏心荷载作用下，最边缘桩承载力满足要求，受力安全。
基础工程 课程设计报告
题
目： 某多层住宅小区基础工程设计
土木工程系 2014 级土木工程五班
院 （系） ： 专业班级： 学生姓名： 学 号：
141110508
任杰
指导教师：
2017 年 5 月 10 日至 2017 年 6 月 5 日
课程设计成绩评定表
成绩评定 评定等级 优 良 中 及格 不及格
指导教师（签名） ： 2017 年 6 月 5 日
一、设计题目
某建筑工地桩基础工程设计
二、基本设计资料
1. 工 程 概 况 某建筑工地，拟建高层建筑小区，地基基础采用桩基础，拟建小区面积长 400m，宽 300m。建筑物结构传至柱下端的荷载组合为：荷载标准组合，竖向荷 载 Fk=3000KN，弯矩 Mk=200KN×m，荷载准永久组合，竖向荷载 FQ=2000KN，弯矩 Mk=150KN×m,荷载基本组合，竖向荷载 F=4000KN，弯矩 M=300KN×m。桩径选择 在 0.5~1.2m 之间取值，承台埋深 2m。 2. 地 勘 资 料 地基土物理力学指标 根据钻探揭露情况及上述试验统计成果，并结合当地建筑经验，地基土物理 力学指标评价见下表，地下水位位于地表以下 5m 处。
指 地 层 可塑粉 质粘土 硬塑粉 质粘土 淤泥 硬塑粉 质粘土 强风化 泥岩 5 4.5 5 4.5 以下均是 标 土层厚度 天然重度 3 r(kN/m ) 18.50 20.00 17 20.00 24.00 承载力 特征值 fak(kPa) 140 160 100 160 250 压缩模 量 EsMPa） 4.4 6.0 2 6.0 内聚力 C(kPa) 11 19 8 19 内摩擦 角φ (°) 17 20 5 20 孔隙比 e 0.7 0.4 0.9 0.4 液性指 数 IL 0.6 0.2 1.1 0.2
Nl
F 4000 1000 kN n 4
1x 1y 0.28
0.2 × 286.5 57.3KPa
所以桩的最终沉降量为 21.46mm。 （7）承台设计： 承台混凝土强度 C30， 采用等厚度承台， 高度为 1m， 地面刚劲保护层厚 0.1m （承 台有效高度 0.9m） ，圆桩直径换算为方桩的边长 0.6×0.8=0.48m，承台上柱的尺 寸定为 0.7m× 0.7m。 受弯计算 单桩净反力（不计承台和承台上土重）的平均值为：
q pk 1400 KPa
则：
u=3.14 0.6=1.885m
AP 0.62 / 4 0.283
Q uk Q sk Q pk u q sik li q pk AP 1.885 * (62 × 3 86.4 × 4.5
15 × 5 3 × 86.4) 0.283 × 1400 2190 KN R a Q uk / 2 2190 / 2 1095 KN
x ax / h 0 0.25 / 0.96 0.28
y ay / h 0 0.25 / 0.9 0.28
0x
0.84 0.84 0.84 0y 1.75 x 0.2 y 0.2 0.28 0.2
柱下矩形承台受冲切承载力为：
2 0 x (bc a 0 y ) 0 y (hc 2 1083kN
Mx
N iyi
2 (0.9 0.7 / 2) 1083 1192kN . m
My
N i xi
2 (0.9 0.7 / 2) 1083 1192kN . m
Asy My 1192 10 6 4905 mm 2 afyh 0 0.9 300 900
桩端进入持力层不得小于 1.2m（两倍桩径） ；承台底面埋深 2.0m。桩顶嵌入承台 不宜小于 50mm，此处取 0.1m。 （2）确定单桩竖向承载力特征值 Ra ①根据桩身材料确定，初选 0.5% （当桩身直径为 300-2000mm 时，正截 面配筋率可取 0.2%－0.65%） ， c 0.8 ，计算得：
（6）群桩沉降计算 桩中心距 Sa=1.8m，属于小于 6 倍桩径（ 6d 3.6 m）的桩基，可将群桩作 为假想的实体基础计算， 其最终沉降里计算可采用等效作用分层总和法，等效作 用面位于桩端平面， 等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取 承台底平均附加应力， 等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形理 论。 桩端平面至承台底范围内平均压力（地下水位之上混合重度取 20 kN/m3） ： 计算矩形桩基中点沉降
S e S /
桩端位于地面下 16+2-0.1=17.9m，地下水位-5m。地下水位以下混合重度取 10kN/m3
P （F G） / A 2000 / （3 × 3）
20 × 5 10 × 12.9 451.2kpa
桩端平面处土的自重压力：
PC 18.5 5 10 4.5 (17 10) 5 3.4 10 206.5KPa
桩端平面处桩基对土的平均附加压力：
p0 p pc 451.2 206.5 244.7kpa
取
S a / d 1.8 / 0.6 3
，
l / d 16 / 0.6 26.7
，
le / Bc 3 / 3 1 ，由 E S 10 可知 1.2
由此查 《桩基规范》附录 E（内插值法）得到：C 0 0.059 ，C 1 1.521 ，
2 1.75 2 (0.7 0.5) 1 1.43 103 0.9 10811kN
Fl 4000 kN
故柱对承台的冲切承载力满足要求。 角桩对承载力的冲切验算：
a1 y a1x Nl 1x c 2 1 y c1 hpfth0 2 2
3. 主 要 材 料 1) 混凝土：C30 混凝土 2) 钢筋：主筋用 HRB335，其它选 HPB300。 4. 计 算 方 法 极限状态设计法（正常使用极限状态设计和承载能力极限状态设计） 。 5. 设 计 依 据 与 参 考 资 料 1) 《建筑地基基础设计规范》 （GB5007-2011） ； 2) 《建筑桩基技术规范》 （JGJ94-2008） 3) 《基础工程》教材；
承台 x、y 向配筋为
可选配 16 受冲切计算
20@180 钢筋，则 As =5026 mm 2
Fl 2 0 x (bc a 0 y ) 0 y (hc a 0 x )hpfth0
作用在冲切破坏椎体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值为：
Fl F Qi 4000 0 4000 kN
0.1275 0.6375 0.1114
0.6684
0.0988 0.6916 0.0888 0.7104
桩基沉降计算深度按应力比法确定。 假定取 Zn=6m，Zn 深处的自重应力
C PC Z n 206.5 1 × 10 5 × 14 286.5KPa
Z 4i 0 4 × 0.027 × 244.7 26.43KPa
fak 148 kPa
R R a cfak Ac = 1095 0.07 × 1.97 × 148 1115 KN
（5）桩基承载力验算 ①轴心竖向力作用下
Nk
Ra Gk
n
R
Nk
Ra Gk
n
(3000 360) / 4 840 KN R 1115 KN 满足要求。
4) 提供的技术资料； （1）选择桩型、桩材及桩长 由试桩初步选择直径为 600mm、桩长为 l 3+4.5+5+3.5=16m 的钻孔灌注桩， 水下混凝土用 C30 混凝土，钢筋采用 HRB335 ，经查表得 fc =14.3N/mm2 ， ft =1.43N/mm2；
fy fy 300N/mm2。初选第四层（硬塑粉质粘土）为持力层，
R R a cfak Ac
Sa/d=1800/600=3、Bc/Lc=3/16.5=0.181 查表得： c 0.07 ； 承台底地基土净面积：
Ac （A nAPS ) / n (3 3 4 0.62 π / 4) / 4 1.97m 2
承台下 1/2 承台宽且不超过 5m 深度范围内各土层的地基承载力特征值：
C 2 8.282 ， n b

n . B c / Lc
=
43/3 2
e C 0
0.059
b 1 C 1(b 1) C 2
21 0.161 1.521 × （2 1） 8.282
沉降计算表
i
Zi(m)
zi 2 zi b Bc
i
0.25
zi i
E si
(MPa)
s 4 . e p0 zi i zi 1 i 1
Esi
s（mm）
0 1 2 3 4
0 5 6 7 8
0 3.33 4.00 4.67 5.33
0
6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
0 20.47 0.995 0.745 0.605
0 20.47 21.46 22.21 22.81
在竖向荷载作用下，桩丧失承载能力表现为两种形式：一是桩周土的阻力不足， 桩身发生急剧且量大的竖向位移；或虽位移不急剧增加，但因位移量过大而不适 于继续承载。二是桩身材料强度不够，桩身被压坏或拉坏。因此，桩身承载能力 应分别根据桩身土的阻力和桩身材料强度确定，采用其中最小值。 单桩竖向承载力设计值取上述两项项计算值的最小者，则取 R a 1095 KN 。 （3）确定桩的数量和平面布置 ①不计算承台上覆土重估算桩的数量，因偏心荷载，桩数初定为 n>μFk/Ra=1.2×3000/1095=3.28 根 取桩数 n=4 根。 ②桩的中心距