桩基础设计计算报告书.doc

基础工程桩基础设计资料
⑴上部结构资料某教学试验楼，上部结构为十层框架，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，上部结构传至柱底对应于荷载效应标准组合荷载以下︰
竖向力:4800 kN , 弯距:70 kN·m, 水平力:40 kN
拟采取预制桩基础， 预制桩截面尺寸为 350mm * 350mm。
⑵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地域，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，力学指标见下表：

表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
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
粘土
21.8
12.0
16.2
33.8
1.06
44.0
18.0
13.8
17.5
3.2
100
4
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
淤泥质粘土
>27.1

16.9
45.3
1.2

6.0
4.7
1.2
60

基础工程桩基础设计计算

1. 选择桩端持力层 、承台埋深
⑴.选择桩型
由资料给出，拟采取预制桩基础。
还依据资料知，建筑物拟建场地在市区内，为避免对周围产生噪声污染和扰动地层，宜采取静压法沉桩，这么不仅能够不影响周围环境，还能很好地确保桩身质量和沉桩精度。
⑵.确定桩长度、埋深和承台埋深
依据地基土分布，第3层是粘土，压缩性较高，承载力中等，且比较厚，而第4层是粉土夹粉质粘土，不仅压缩性低，承载力也高，所以第4层是比较适合桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），工程桩入土深度为h，h=1.5+8.3+12+1=22.8m。
因为第1层厚1.5m，地下水位离地表2.1m，为使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第2层土0.3m，即承台埋深为1.8m。
桩基有效桩长即为22.8-1.8=21m。
桩截面尺寸由资料已给出，取350mm×350mm，预制桩在工厂制作，桩分两节，每节长11m，（不包含桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m，是考虑持力层可能有一定起伏及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图1。
2.确定单桩竖向承载力标准值
按经验参数法确定单桩竖向极限承载力特征值公式为：

根据土层物理指标，查桩基规范JGJ94-表5.3.5-1和表5.3.5-2估算极限桩侧，桩端阻力特征值列于下表：

极限桩侧、桩端阻力特征值
层 序
经验参数法

2
粉质粘土
47

3
粘土
61

4
粉土夹粉质黏土
43
1320

单桩竖向承载力极限承载力特征值为：

估算单桩竖向承载力设计值（安全系数K=2）

3.确定桩数和承台底面尺寸
⑴.初步估算桩数，考虑柱子可能偏心受压，取一定系数，数值为1.1，则有
，暂取6根。
⑵.初选承台尺寸
桩距按规范取，桩距 ，
承台长边：，
承台短边：。
在1.⑵中已取承台埋深为，承台高度暂取为，桩顶伸入承台，钢筋保护层厚度取，则承台有效高度为：
。
桩位平面部署，承台尺寸图2。
4.单桩承载力验算
桩顶荷载计算（取承台及其上土平均重度）
轴心竖向力作用下：
；
偏心竖向力作用下：

单桩水平力承载力计算：
；
因为 ；即水平荷载和竖向荷载协力和竖直线夹角小于5°。
所以单桩水平承载力满足要求，不需要深入验算。
5.软弱下卧层承载力验算
⑴.软弱下卧层经深度z修正后地基承载力特征值公式：
，
由资料查地基基础设计规范GB5007-，表5.2.4，得，则

⑵.桩群外围桩边包络线内矩形长、宽分别为：，
持力层厚度 ，
持力层和软弱下卧层弹性模量之比为 ，
查桩基规范JGJ94-表5.4.1，用内插法求得，桩端持力层压力扩散角。
作用于软弱下卧层顶面附加应力为：

软弱下卧层顶面土自重应力为

所以有

满足要求。
6.桩基础沉降验算
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。
竖向荷载为
基底处压力
基底自重应力
基底处附加应力
桩端平面下土自重应力和附加应力计算结果以下：
①.在时，

②.在时，

③.在时，

④.在时，

⑤.在时，

⑥.在时，

将以上计算结果整理于下表

计算结果
Z(m)

0
172.54
1.2
0
0.25
647.6
2
189.14
1.2
1.6
0.124
321.2
3
197.44
1.2
2.4
0.073
189.1
4.3
208.2
1.2
3.44
0.041
106.7
5
213
1.2
4
0.032
82.9
7
226.9
1.2
5.6
0.017
45.1

在处，，所以本基础取计算沉降量。
计算以下表

计算沉降量

Z(mm)

0
1.2
0
0.25
0

1.2
1.6
0.
401.2
401.2
11000
94.5
3000
1.2
2.4
0.1657
497.1
95.9
11000
22.6
4300
1.2
3.44
0.1324
569.1
72
11000
16.9
5000
1.2
4
0.1189
594.5
25.4
1200
54.8
7000
1.2
5.6
0.0916
641.2
46.7
1200
100.8

桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数。
短边方向桩数，等效距径比，长径比，承台长宽比，查查桩基规范JGJ94-，附录E得：
。

所以，桩基础最终沉降量 ，
满足要求。
7.桩身结构设计
两段桩长各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，起吊时桩身最大正负弯矩，其中吊桩动力系数为：；每延米桩自重（1.2为恒载分项系数）为：。
桩身材料采取C30混凝土，取，HRB335级钢筋，取，桩身尺寸已给出：，钢筋保护层厚度取，所以：
，
桩身截面有效高度，

桩身受拉主筋
选择，采取对称配筋，所以整个截面主筋为，配筋率。因桩为受压构件，对箍筋配置无严格要求，故取同级钢筋在桩身中点处，最大正负弯矩处配置。
桩身强度验算
满足要求。
桩身截面配筋图，桩身弯矩图图5、图6。

8承台设计
承台混凝土强度等级取C25，取，配置HRB335级钢筋，取，
在3.⑵中已假定，承台底面尺寸为，高为，其埋深为，钢筋保护层取，有效高度为。
假定柱子尺寸为。
⑴.对应于荷载效应基础组合时作用于桩底荷载设计值为：

（1.35为由永久荷载效应组合控制分项系数）
单桩净反力平均值为：
单桩净反力最大值，最小值为：

⑵.承台受冲切承载力验算
承台结构计算图图3。
①. 柱边冲切；
冲切力
受冲切承载力截面高度影响系数计算

冲跨比和系数计算

，取

满足要求。
②.角桩向上冲切；
。

满足要求。
⑶.承台受剪切承载力计算
剪跨比和⑵中剪跨比相同。
受剪切承载力截面高度影响系数计算

对Ⅰ-Ⅰ斜截面
（介于0.3-3之间）
剪切系数

满足要求。
对Ⅱ-Ⅱ斜截面
，取
剪切系数

满足要求。
⑷.承台受弯承载力计算
沿方向：

选择，沿平行轴方向均匀部署。
沿方向：

选择，沿平行轴方向均匀部署。
承台配筋图4。
⑸.承台局部受压验算
因承台混凝土强度等级低于柱混凝土强度等级，所以还需验算柱下承台局部受压承载力。
查混凝土结果设计规范7.8.1和7.8.2得；
柱子截面面积
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
则

满足要求。
9.施工说明
⑴. 混凝土预制桩制作
①.混凝土预制桩可在施工现场预制，预制场地必需平整、坚实。
②.制桩模板宜采取钢模板，模板应含有足够刚度,并应平整，尺寸应正确。
③. 灌注混凝土预制桩时，宜从桩顶开始灌筑，并应预防另一端砂浆积聚过多。
⑵. 混凝土预制桩起吊、运输和堆放
①. 混凝土设计强度达成70%及以上方可起吊，达成100%方可运输。
②. 桩起吊时应采取对应方法，确保安全平稳，保护桩身质量。
③. 水平运输时，应做到桩身平稳放置，严禁在场地上直接拖拉桩体。
④.当桩叠层堆放超出2 层时，应采取吊机取桩，严禁拖拉取桩。
⑤.三点支撑自行式打桩机不应拖拉取桩。
⑶.混凝土预制桩接桩
①. 桩连接可采取焊接、法兰连接或机械快速连接（螺纹式、啮合式）。
②. 焊接接桩时，下节桩段桩头宜高出地面0.5m。
③. 焊接接桩时，下节桩桩头处宜设导向箍。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。接桩就位纠偏时，不得采取大锤横向敲打。
④. 桩对接前，上下端板表面应采取铁刷子清刷洁净，坡口处应刷至露出金属光泽。
⑤.焊接宜在桩四面对称地进行，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊；焊接层数不得少于2 层，第一层焊完后必需把焊渣清理洁净，方可进行第二层（）施焊，焊缝应连续、饱满。
⑥.焊好后桩接头应自然冷却后方可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8min；严禁采取水冷却或焊好即施打。
⑦.雨天焊接时，应采取可靠防雨方法。
⑧.焊接接头质量检验，对于同一工程探伤抽样检验不得少于3 个接头。
⑷. 静压沉桩
①. 采取静压沉桩时，场地地基承载力不应小于压桩机接地压强1.2 倍，且场地应平整。
②. 静力压桩宜选择液压式和绳索式压桩工艺；宜依据单节桩长度选择顶压式液压压桩机和抱压式液压压桩机。
③. 压桩机每件配重必需用量具核实，并将其质量标识在该件配重外露表面；液压式压桩机最大压桩力应取压桩机机架重量和配重之和乘以0.9。
④. 当边桩空位不能满足中置式压桩机施压条件时，宜利用压边桩机构或选择前置式液压压桩机进行压桩，但此时应估量最大压桩能力降低造成影响。
⑤. 压桩过程中应测量桩身垂直度。当桩身垂直度偏差大于1％时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。
⑸.若施工中出现技术问题，请施工单位立即和建设单位或设计单位联络。

参考文件
【1】 中国国家标准·《 建筑桩基础技术规范（JGJ94—） 》·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】 莫海鸿 杨小平主编·《基础工程》· 北京，中国建筑工业出版社
【5】 四校合编·《土力学》·北京，中国建筑工业出版社