桩基础设计

桩基础设计

一、选择桩的类型及几何尺寸

1．桩的类型

选用表1中A组数据作为计算数据，则有：

基本组合：竖向力F=8000KN 弯矩M=700KN·m 水平力F’=800KN

标志组合：竖向力Fk=6640KN 弯矩Mk=560KN·m

由表2可知，最上部的地层为杂填土，不宜作为持力层，若采用方形浅基础，可以选择粉质粘土层作为持力层，假设基础埋深d=2.5m，且仅考虑竖向荷载的作用（标=8000kN，由计算结果可知，采用浅基础所需的基础尺寸>6*6m2，大于两桩之准组合）F

k

间的间距，显然不适用于此法。可采用深基础方案，选用钢筋混凝土预制桩，该场地位于西南某城市东郊，交通较便利，打入桩时噪音对人们的生活影响较小，且由顶层往下35m没有坚硬土层，有利于桩入土。

故综合上诉考虑，根据建筑物荷载特征和场地工程地质条件与环境条件，该工程适合采用深基础，初步确定采用用钢筋混凝土预制桩基。

2．桩尺寸的初步确定

根据所给资料选择桩的类型为打入式预制桩，截面尺寸选400×400mm，选择第四层黄褐色粉土夹粉质粘土层为桩端持力层。

桩长全截面进入持力层的厚度不小于2d(d为桩径)，此处取3000mm>2d=800mm；

桩尖伸入承台的长度不小于50mm，此处取60mm；

桩尖的锥尖长度为(1.3～1.5)b(b为桩的边长)，取1.4b=1.4×400=560mm。

设承台埋深为2.5m；故桩身计算长度为：

1500mm+3500mm+6500mm+3000mm=12000mm；

桩身总长度为：12500mm+560mm+60=12620mm,近似取13m。

二、确定单桩竖向承载力

由静力触探试验确定混凝土预制桩单桩竖向承载力标准值，按下式计算：

Q uk =Q sk+Q pk=u∑q sik l i+αq sk A p

=4×0.4×(70×5.5+50×3.5+80×3)+2500×0.4×0.4

=1680kN

故单桩竖向承载力特征值为：R a=Q u k/2=840K N

三、确定桩数及平面布置

1.桩的根数

对于建筑物桩基础的桩数进行初步估计时，先不考虑承台土效应，可按下述方法初步估算桩数。

考虑偏心作用的影响，可将轴心作用计算的桩数乘以增大系数ξ，桩数n可按下式估算：n=ξ(Fk+Gk) /Ra

由于布桩未定，所以G k 亦不能确定，先按n=ξ(Fk+Gk) /Ra初步确定桩数，然后按2，3布桩，确定承台尺寸，再按n=ξ确定桩数，经过调整后可初步确定桩数：n=1.1×（（6640+5.88.2×4.2×2.5×2.0))/840=10.29，取n=12（根）；

2.桩的中心距

桩的间距（中心距）一般采用3～4倍桩径。此处取4倍桩径（4×400=1600mm）。

3.桩的平面布置及承台尺寸确定

对于柱下桩基平台，桩在平面内可以布置成方形，结合初步估算的桩的根数（12

根），桩布置平面如图所示

根据承台的构造要求，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或变长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm，此处取300mm，则承台边长尺寸：

l c=5.8m,B c=4.6m

承台埋深2.5m,预设承台高1m,钢筋保护层按有垫层考虑，取60mm，则承台有效高度h0=0.94m。

四、基桩竖向承载力验算

基桩竖向承载力取淡妆书香特征值，因而基桩竖向承载力：R=1100.8kN。

桩顶作用效应计算

1.计算基桩平均竖向力

N k=(Fk+Gk) /n=(4640+4.6×4.6×2.5×20)/9=654.83KN

2.计算基桩最大竖向应力

根据弯矩和剪力的方向可判断桩4,8,12的竖向作用力最大，桩1,5,10竖向作用力最小，则

N kmax=N4K=N8K=N12K=(Fk+Gk)/n+MX4/ξX4×X4=654.83+560×2.4/(0.8×0.8×6+2.4×2.4×6) =689.83KN

3.验算

N k=654.83kN

N kmax=689.83<1.2R=1008kN

竖向承载力满足要求。

五、桩基沉降验算

对于桩中心距S a小于或等于6倍桩径的桩基，其最终沉降量可以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体理论。矩形桩基内任意点的最终沉降量可用角点法按下式计算：s=ψ×ψe×s＇＝ψ×ψe× (5-1)

承台底附加应力：

p0=F+G/ lc×Bc-r m d=-8000+5.8×4.2×2.5×20/5.8×4.2-17.86×2.5=333.76kPa

矩形承台长宽比：lc/Bc=1.38

1.确定沉降计算深度

地基沉降计算深度按应力比法确定，处的附加应力与土的自重应力应满足：

<0.2

沉降计算深度核算见下表1

表1

由表计算结果可知，计算至桩尖全截面下6.5m处满足附加应力与土的自重应

力之比=0.199<0.2，满足条件。

2.用等效作用分层总和法计算的沉降量s＇见下表2

表2

3.桩基等效沉降系数的确定

桩基等效沉降系数按下式确定

查表得:

桩基等效沉降系数:ψe=C0+n b-1/(C1(n b-1)+C0)=0.075+(3-1)/(1.302×(3-1)+6.486)=0.295

查表得：ψ=0.9；