桩基础优秀课程设计计算任务书.doc

基 础 工 程
课程设计任务书

题 目 名 称 桩基础设计
课 程 名 称 基础工程
学 生 姓 名
学 号
系 、专 业
指 导 教 师

年 4月30 日

基础工程课程设计任务书
年级专业

学生姓名

学 号

题目名称
桩基础课程设计
设计时间
一周
课程名称
基础工程
课程编号

设计地点

一、 课程设计（论文）目标
地基基础设计目标是依据上部结构使用功效和结构形式在确定场地条件下选择适宜地基基础方案并确定其技术细节，使设计地基基础在预定使用期限内和要求使用条件下能够安全正常地工作，在此基础上满足降低造价和保护环境要求。
基础工程是土木工程专业学科基础课，在土木工程学科知识体系中占据了关键地位。课程设计对了解和掌握工程基础原理含有十分关键作用，也是同学们由理论学习通往工程实践一座桥梁。所以，经过此次课程设计，同学们能够愈加好地了解和巩固学习到多种理论和方法，有意识地培养自己工程意识和处理实际工程问题能力。
二、 已知技术参数和条件
1、上部结构资料
某教学试验楼，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3.4m（局部10m，内有10t桥式吊车，其它层高3.3m，底层柱网平面部署及柱底荷载图2所表示。
2、建筑物场地资料
（1）拟建建筑物场地在市区内，地势平坦，建筑物平面位置图1所表示

图1建筑物平面位置示意图
（4）柱网平面部署及柱底荷载示意图（图2所表示）
三、 任务和要求
（一）设计任务：
1、选择桩型、桩端持力层、层台埋深；
2、确定单桩承载力标准值；
3、确定桩数、桩位部署，确定承台底面尺寸；
4、确定复合基桩竖向承载力设计值；
5、桩顶作用验算、桩基沉降验算和桩身结构设计计算；
6、承台设计；
7、绘制桩基施工图（桩平面部署图、承台配筋图、预制钢筋混凝土静压桩截面配筋图）。
（二）设计要求
1、完成计算书1份，课程设计计算说明书要求和撰写规范严格根据“淮阴工学院课程设计（论文）管理措施”实施；手绘或CAD绘图一张。
2、独立完成，不得剽窃她人设计结果。
3、课题选题要求：
分为三大组，每一大组均按学号次序选择柱号（共46个柱，每人1个柱号），第一大组桩边长取为300mm， 第二大组桩边长取为350mm，第三大组桩边长取为400mm。

基 础 工 程
课程设计指导书

题 目 名 称 桩基础设计
课 程 名 称 基础工程
学 生 姓 名
学 号
系 、专 业
指 导 教 师

年 月 日

内容提要

本设计是某教学试验楼第—A号桩设计，不考虑地震影响。桩承台尺寸为2300mm×2300mm×1000mm，桩采取静压预制桩，桩长22米，分两段，每段长11米。本设计内容包含到桩承台承载力计算、桩顶作用验算、桩基础沉降验算、桩身结构设计计算、承台设计和预制桩施工图绘制等。这些内容全部是对我们土力学桩基础设计和钢筋混凝土设计复习和巩固，使我们对CAD等绘图软件利用愈加熟练，锻炼了我们独立思索和自主创新能力。本设计为我们以后从事桩基础施工和设计奠定了基础。
关键字：承台 静压预制桩 承载力 沉降

目 录

1 .设计资料 1
1.1 上部结构资料 1
1.2 建筑物场地资料 1
2 .选择桩型、桩端持力层 、承台埋深 2
2.1 选择桩型 2
2.2 选择桩几何尺寸和承台埋深 2
3 .确定单桩极限承载力标准值 3
3.1 确定单桩极限承载力标准值 3
4 .确定桩数和承台底面尺寸 4
4.1 —A柱桩和承台确实定 4
5 .确定复合基桩竖向承载力设计值 5
5.1 无桩承台承载力计算（—A承台） 6
6 .桩顶作用验算 7
6.1 五桩承台验算（—A承台） 7
7 .桩基础沉降验算 8
7.1 A柱沉降验算 8
8 .桩身结构设计计算 10
8.1 桩身结构设计计算 10
9 .承台设计 11
9.1 五桩承台设计（A柱） 11
10.参考文件 14

1． 设计资料
1.1 上部结构资料
某教学试验楼，上部结构为七层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。底层层高3.4m（局部10m，内有10 t桥式吊车），其它层高3.3m，底层柱网平面部署及柱底荷载见附图。
1.2 建筑物场地资料
拟建建筑物场地在市区内，地势平坦,建筑物场地在非地震区，不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，依据已经有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1.1。
表1.1地基各土层物理、力学指标
土层
编号
土层名称
层底埋深
（m）
层厚
（m）
天然
重度
（kN/m）
含
水量（%）
孔
隙
比
液
限
（%）
塑
限
（%）
内聚力
内摩擦角
压缩
模量
(MPa)
地基
承载力
(kPa)
1
杂填土
1.5
1.5
15.5

2
灰褐色粉质粘土
9.8
8.3
17.3
32.0
0.90
34.0
19.0
15.0
20.0
5.4
110
3
灰褐色泥质粘土
21.8
12.0
16.2
33.8
1.06
44.0
18.0
13.8
17.5
3.2
100
4
黄褐色粉土夹粉质粘土
27.1
5.3
18.3
30.0
0.88
33.0
18.0
16.9
22.1
11.0
148
5
灰-绿色粉质粘土
>27.1

18.9
25.3
0.72
32.5
18.8
33.0
24.7
8.2
198

2. 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深
2.1 选择桩型
因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大 ，不宜采取浅基础。
依据施工场地、地基条件和场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为降低对周围
环境污染，采取静压预制桩，这么能够很好确保桩身质量，并在较短施工工期完成沉桩任务，同时，当地施工技术力量、施工设备和材料供给也为采取静压桩提供可能性。
2.2 选择桩几何尺寸和承台埋深
依据地基土分布，第②层是灰褐色粉质粘土，第③层是灰色淤泥质粉质粘土，且比较厚，而第④层是黄褐色粉土夹粉质粘土，所以第④层是较适合桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），工程桩入土深度为h。
故：
因为第①层厚1.5m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第②层土0.6m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为22.8-2.1=20.7m。
桩截面尺寸选择：因为经验关系提议：楼层<10时,桩边长取300～400,故取350mm×350mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长11m，下段长11m（不包含桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1.3m，这是考虑持力层可能有一定起伏和桩需要嵌入承台一定长度而留有余地。桩基和土层分布示意图2.2.1。

图2.1土层分布示意
3 .确定单桩极限承载力标准值
3.1 确定单桩极限承载力标准值
本设计属于二级建筑桩基，当依据土物理指标和承载力参数之间经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：

式中 --- 桩侧第层土极限侧阻力标准值如无当地经验值时可按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94
中表5.2.8-1（桩极限侧阻力标准值）取值。
---― 极限端阻力标准值如无当地经验值时可按表《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94中表GE5.2.8-2（桩极限端阻力标准值）取值。
对于还未完成自重固结填土和以生活垃圾为主杂填土不计算其桩侧阻力。
依据表1.1地基各土层物理、力学指标，按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94查表得极限桩侧、桩端阻力标准值（表2.1）。
表2.1 极限桩侧、桩端阻力标准值
层序
液限指数
经验参数法

I

②
粉质粘土
0.867
42.552

③
淤泥粉质粘土
0.608
56.912

④
粉质粘土
0.800
38.800
1391.428
按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：

＝
＝
＝
估算单桩竖向承载力设计值（）

所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采取，初步确定桩数。
4 .确定桩数和承台底面尺寸
柱底荷载设计值以下：
最大轴力组合： 最大轴力4043kN， 弯矩104 kNm， 剪力56kN
最大弯矩组合： 轴力 3963 kN， 最大弯矩203 kNm， 剪力81kN
最大轴力标准值：3110 kN
4.1 -A柱桩数和承台确实定
最大轴力组合荷载：F=4043 kN ，M= 104kNm，Q=56 kN
初步估算桩数,因为柱子是偏心受压，故考虑一定系数，规范中提议取，
现在取1.1系数， 即：

取n＝5根，桩距 ,桩位平面部署图4.1，承台底面尺寸为
2.3m×2.3m

图4.1五桩桩基础

5. 确定复合基桩竖向承载力设计值
该桩基属于非端承桩，并n>3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会和土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。
现在，考虑桩基群桩效应有两种方法。《地基规范》采取等代实体法，《桩基规范》采取群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算复合基桩竖向承载力设计值
5.1五桩承台承载力计算（—A承台）
承台净面积：。
承台底地基土极限阻力标准值：

分项系数：
因为桩分布不规则，所以要对桩距径比进行修正，修正以下：

群桩效应系数查表得：
承台底土阻力群桩效应系数:
承台外区净面积：
承台内区净面积：m2
查表

那么，A复合桩基竖向承载力设计值R:
6 .桩顶作用验算
6.1五桩承台验算（—A承台）
（1）荷载取A柱组合：F= 4043kN ，M= 104kNm，Q=56 kN
承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。
本工程安全等级为二级，建筑物关键性系数=1.0.
因为柱处于①轴线，它是建筑物边柱，所以室内填土比室外高，设为0.3m，即室内高至承台底2.4m，所以承台平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=2.25m
作用在承台底形心处竖向力有F,G,不过G分项系数取为1.2.

作用在承台底形心处弯矩：·m
桩顶受力计算以下：

满足要求
（2）荷载取组合：F=3936kN ，M= 203kN·m，Q=81 kN

桩顶受力计算以下：

满足要求
7． 桩基础沉降验算
采取长久效应组合荷载标准值进行桩基础沉降计算。因为桩基础桩中心距小于6d，所以能够采取分层总和法计算最终沉降量。
7.1 -A柱沉降验算
竖向荷载标准值
基底处压力
基底自重压力
基底处附加应力
桩端平面下土自重应力和附加应力（）计算以下：
①．在z=0时：

=172.54

②．在时：

③．在时

④．在时

将以上计算资料整理于表7.1
表7.1计算结果（5-A柱）
Z(m)

0
172.54
1
0
0.25
604.272
2
189.14
1
1.74
0.10152
208.23
4.3
208.23
1
3.74
0.0305
73.721
5.7
220．69
1
4.96
0.01818
43.94
在z=5.7m处，，所以本基础取计算沉降量。
计算如表7.2
表7.2计算沉降量（-A柱）

Z(mm)

平均附加应力系

0
1
0
0.25
0

1
1.74
0.18675
373.5
373.5
11000
82.07
4300
1
3.74
0.11787
506.86
133.36
11000
29.79
5700
1
4.96
0.09941
536.65
29.79
8200
6.545
故：S’=82.07+29.79+6.545=117.915mm
桩基础持力层性能良好，去沉降经验系数。
短边方向桩数，等效距径比，长径比，承台长宽比，查表得：

所以，五桩桩基础最终沉降量= 满足要求
8．桩身结构设计计算
8.1 桩身结构设计计算
两端桩长各11m,采取单点吊立强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293L(L=11m)处，起吊时桩身最大正负弯矩，其中K=1.3; 。即为每延米桩自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采取混凝土强度C30, 级钢筋，所以：

桩身截面有效高度

桩身受拉主筋
选择，所以整个截面主筋用，配筋率为％>％。其它结构要求配筋见施工图。
桩身强度 =915.40
故满足要求
9． 承台设计
承台混凝土强度等级采取C20,承台是正方形，双向配筋相同。
9.1五桩承台设计（-A柱）
因为桩受力可知，桩顶最大反力，平均反力,桩顶净反力：

9.11 柱对承台冲切
由图9.1，，承台厚度H=1.0m,计算截面处有效高度，承台底保护层厚度取80mm.
冲垮比：

当，满足0.2—1.0
∵=325mm ＞0.20= 0.20mm且=325mm＜920mm 故取＝325mm。
即：冲垮比
冲切系数
A柱截面取，混凝土抗拉强度设计值
冲切力设计值

（满足要求）
9.12 角桩对承台冲切
由图9.1，
角桩冲垮比， 满足0.2—1.0，故取＝0.3533。
角桩冲切系数

满足要求
9.13斜截面抗剪验算
计算截面为I-I，截面有效高度，截面计算宽度，混凝土抗压强度，该计算截面最大剪力设计值：

剪跨比 （介于0.3～1.4之间） 当初，取＝0.3；
当初，取 故取
剪切系数
满足要求
9.14受弯计算
承台I-I截面处最大弯矩
二级钢筋,.

选择
整个承台宽度范围内用钢筋取18根，即（双向部署）
9.15承台局部受压验算
A柱截面面积，
局部受压净面积，
局部受压计算面积
混凝土局部受压强度提升系数
满足条件

图9.1五桩承台结构计算图

10、参考文件
【1】 中国国家标准.《 建筑桩基础技术规范（JGJ94—94） 》.北京，中国建筑工业出版社，
【2】 中国国家标准.《建筑地基基础设计规范（GB50007—）》.北京，中国建筑工业出版社，
【3】 中国国家标准.《 混凝土结构设计规范（GB0—）》.北京，中国建筑工业出版社，
【4】 丁 星 编著.《桩基础课程设计指导和设计实例》.成全部：四川大学建筑和环境学院，
【5】 王 广 月，王 盛 桂，付 志 前 编著.《地基基础工程》.北京：中国水利水电出版社，
【6】 赵 明 华 主编，徐 学 燕 副主编.《基础工程》.北京：高等教育出版社，
【7】 陈 希 哲 编著.《土力学地基基础》.北京：清华大学出版社，
【8】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，贾 正 甫 编著.《结构设计原理》.北京：科学出版社，