地基与基础土力学灌注桩课程设计模板.docx

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
灌注桩基础课程设计
2.1.1设计资料
( 1) 设计题号5, 设计轴号Ⓐ( Ⓑ轴、 Ⓒ轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数) 。
轴网尺寸为6800mm
( 2) 柱底荷载效应标准组合值如下
Ⓐ轴荷载: Fk=2040kN Mk=242kN.M Vk=145kN
Ⓑ轴荷载: Fk=2280kN Mk=223kN.M Vk=158kN
Ⓒ轴荷载: Fk=2460kN Mk=221kN.M Vk=148kN
( 3) 柱底荷载效应基本组合值如下
Ⓐ轴荷载: F=2754kN M=326.7kN.M V=195.75KN
Ⓑ轴荷载: F=3078kN M=301.05kN.M V=213.3kN
Ⓒ轴荷载: F=3321kN M=298.35kN.M V=199.8kN
( 4) 工程地质条件
①号土层: 素填土, 层厚1.6m, 稍湿, 松散, 承载力特征值fak=98kPa 
②号土层: 淤泥质土, 层厚3.1m, 流塑, 承载力特征值fak=69kPa
③号土层: 粉砂, 层厚6.3m, 稍密, 承载力特征值fak=115kPa 
④号土层: 粉质黏土, 层厚4.5m, 湿, 可塑, 承载力特征值fak=170kPa 
⑤号土层: 粉砂层, 厚度未揭穿, 中密-密实, 承载力特征值fak=285kPa
( 5) 水文地质条件
地下水位于地表下3.5m, 对混凝土结构无腐蚀性。
( 6) 场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度为7级, 场地内无可液化砂土、 粉土。
( 7) 上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构, 长5A, 宽9.6m。室外地坪高同自然地面, 室内外高差350mm, 柱截面尺寸500mm×500mm.

2.1.2灌注桩基设计
建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩, 具体设计方案如下: 室外地坪标高为-0.35m, 自然地面标高同室外地坪标高。根据建筑类型, 该建筑桩基设计等级为丙级, 拟采用直径为500mm的混凝土沉管灌注桩, 选用⑤号土层粉砂层为持力层, 桩尖深入持力层1m, 设计桩长14.85m, 桩尖长0.5m, 初步设计承台高0.9m, 承台底面标高-1.65m, 桩顶深入承台50mm。
( 1) 单桩承载力计算
根据以上设计, 桩顶标高为-1.65m, 桩底标高为-16.5m, 桩长14.85m。
①单桩竖向极限承载力标准值计算
=+=+, 查表4.2得:
=3.14×0.5×( 3×28+6.3×46+4.5×61+1×73) =1133kN
=××3.14×2450=481kN
=1133+481=1614kN
②基桩竖向承载力设计值计算
承台底部地基土为较松软的填土, 压缩性大, 因此不考虑承台土效应, 即承台效应系数, 则有:
R===807kN
根据上部荷载初步估计桩数为
n===2.53, 取设计桩数为4根。
2.1.3桩基的验算
由于桩基所处的长度抗震设防烈度为7度, 且场内无可液化砂土、 粉土问题, 因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。下面进行桩基竖向承载力验算。
桩中心距取3.5d=1.75m, 桩心距承台边缘均为500mm, 根据桩数确定承台尺寸为2.75m×2.75m, 矩形布桩( 见下图) 。

承台及其上填土的总重为=2.75×2.75×1.65×20=249.56kN
计算时取荷载的标准组合=＜R
＜1.2R
>0
因此=694.02 kN＜1.2R=968.4kN
kN＞0
满足设计要求, 因此初步设计是合理的。

2.1.4承台设计
承台混凝土选用C25, , , 承台钢筋选用HRB335级, 。
( 1) 承台内力计算
承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值, 则基桩净反力设计值为

( 2) 承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破环, 承台应具有一定的厚度, 初步设计承台厚0.9m, 承台保护层后50mm, 则。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算, 以验算承台厚度的合理性。
由于基桩为圆形桩, 则换算成等效方桩截面边宽为
400mm, 承台计算简图如下:

①柱对承台冲切
承台受桩冲切的承载力应满足

冲跨比=( 在0.25～1.0之间)
( 在0.25～1.0之间)
冲切系数

截面高度影响系数==0.99

=2[1.2( 0.5+0.875) +1.2( 0.5+0.875) ]×0.99×1270×0.85
=5555kN＞kN
故厚度为0.9m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
②角桩冲切验算
承台受角桩冲切的承载力应满足下式

从角桩内边缘到承台外边缘的距离为
0.7m
0.425, 0.425
=( 在0.25～1.0之间)
( 在0.25～1.0之间)

=
故厚度为0.9m的承台能够满足角柱对承台的冲切要求。
( 3) 承台受剪承载力计算
承台剪切破环发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处, 对于Ⅰ—Ⅰ截面,
( 在0.25～3.0之间)
剪切系数:
受剪切承载力高度影响系数

Ⅰ—Ⅰ截面剪力为
V=2×
则=0.98×1.27×1270×2.75×0.85=2851kN＞V=1662.36kN
故满足抗剪切要求。
( 4) 承台受弯承载力计算
承台计算截面弯矩如下:
对于Ⅰ—Ⅰ截面, 取基桩净反力最大值kN, 则
2×831.18×0.625=1039kN/m

因此承台长边方向选用16@120, 则钢筋根数n=, 实配钢筋, 满足要求。
对于Ⅱ—Ⅱ截面, 取基桩净反力平均值进行计算,
此时900-70=830mm
则 kN/m

因此承台短边方向选用18@190, 则钢筋根数n=, 实配钢筋, 满足要求。
承台计算配筋简图如下:

( 5) 承台构造设计
混凝土桩桩顶深入承台50mm, 两承台间设置联系梁, 梁顶面标高-0.7m, 与承台顶齐平, 梁宽250mm, 梁高400mm, 梁内主筋上下共4Ф12一般配筋,箍筋采用Ф8@200。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层, 挑出边缘100mm。
2.1.5桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土, 预制桩尖选用C30混凝土, 钢筋选用HPB235、 级。
( 1) 桩身轴向承载力验算
桩顶轴向压力应符合

=kN
计算桩身轴心抗压强度时, 一般不考虑屈压影响, 故取稳定系数; 对于挤土灌注桩, 施工工艺系数; C25级混凝土, ,
则=1×0.8×11.9×0.25×3.14×0.5×0.5
=1868.3kN＞=831.18kN
故桩身轴向承载力满足要求。
( 2) 桩身水平承载力验算
每根基桩承受水平荷载为kN
桩身按构造要求配筋, 桩身配6Ф12纵向钢筋, 则桩身配筋率为

满足( 0.2%～0.65%) 之间的要求。
对于配筋率小于0.65%的灌注桩, 单桩水平承载力特征值为

桩身为圆形截面, 故, 。
由于, 查表4.12, 取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25。
圆形桩计算宽度
根据, ,

=
=6.753
=6.753×0.5×0.5=1.688
=0.85×2.8××1.688×=40.17
=m
柱顶最大弯矩系数取值: 由于桩的入土深度h=14.85m, 桩与承台固接。＞4, 取, 查表4.11得=0.926。

=
取在荷载效应标准组合下桩顶最小竖向力( 此时单桩水平承载力特征值最小) ,

==39801N
=39.801kN＞=36.25kN
故桩身水平承载力满足要求。
( 3) 配筋长度计算
基桩为端承摩擦型桩, 配筋长度不小于桩长的, 同时不宜小于, 则配筋长度取10m。钢筋锚入承台35倍主筋直径, 即35×12=420mm。
( 4) 箍筋配置
采用Ф6@200螺旋式箍筋, 由于钢筋笼长度大于4m, 须每隔2m设一道12焊接加劲箍筋。

2.1.6估算Ⓑ、 Ⓒ轴线柱下桩数
( 1) 桩数估算
设计Ⓑ、 Ⓒ轴线柱下桩基础的方法与Ⓐ轴线柱下相同, 单桩极限承载力标准值1173kN, 基桩竖向承载力特征值586.5kN。
Ⓑ轴荷载: Fk=2280kN Mk=223kN.M Vk=158kN
根据初步估计桩数, 即
n=
则Ⓑ轴下设计桩数为4根。
Ⓒ轴荷载: Fk=2460kN Mk=221kN.M Vk=148kN
根据初步估计桩数, 即
n=
则Ⓒ轴下设计桩数为4根。
( 2) 承台平面尺寸确定
根据估算的桩数和承台构造要求, 设计Ⓐ轴线承台尺寸为2.75m×2.75m, 桩最小中心距1.75m, 桩边与承台边缘距离为0.5m; 设计Ⓒ轴线承台尺寸为2.75m×2.75m, 桩中心距1.75m, 桩心与承台边缘距离为0.5m。
Ⓑ、 Ⓒ轴承台布置如图: