基础工程桩基础课程设计

　基础工程课程设计任务书

　 某办公楼桩基础设计

　 姓名：王怀正

　学号：

　院系：建筑工程学院

　专业：土木工程

　二○一三年十一月

　一、 计算书中需要完成的内容：

　（一）：设计资料 1、建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为四层，物理力学指标见下表。地下水位在地面以下 2.0m，地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。

　建筑安全等级为Ⅱ级，已知作用到基础顶面处的柱荷载：

　轴向力 kN F K 2850  ，力矩 m kN M   0 . 395 ，水平力 kN H 42  。

　2、根据地基条件和施工设备，采用钢筋混凝土预制桩，以黄土粉质粘土为桩尖持力层。

　3、桩身混凝土强度为 C35，承台混凝土强度为 C30。

　4、据地质资料，以黄土粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为**×**，桩长为 10m。

　 5、桩身资料：

　混凝土为 C35，轴心抗压强度设计值 fc ＝ 16.7N/mm2 ，主筋采用：4Φ16，强度设计值：fy＝300N/mm2 。

　6、台设计资料：混凝土为 C30，轴心抗压强度设计值为 fc ＝14.3 N/mm2 ，承台底面埋深：D＝2.0m。

　附：1）：土层主要物理力学指标；

　附表一：

　土层代号 名 称 厚 度 m 含 水 量 ω % 天 然 重 度 γ kN/m3

　孔 隙 比 e 塑性 指数 I p

　液性 指数 I L

　直剪 试验 （快剪）

　压缩 模量 E s（kPa）

　承载力标准值 f ak

　(kPa) 内摩擦角° 粘聚力 C（kPa）

　1 杂填土 2.0

　18.8

　2 灰色粘土 9.0 38.2 18.9 1.02 19.8 1.0 21 12 4.6 120 3 灰黄色粉质粘土 4.0 26.7 19.6 0.75 15 0.60 20 16 7.0 220

　4 粉沙夹粉质粘土 >10 21.6 20.1 0.54 12 0.4 25 15 8.2 260 附表二：桩静载荷试验 Q-s 曲线（如下图）

　（二）设计要求：

　 1、单桩竖向承载力标准值和设计值的计算；

　 2、确定桩数和桩的平面布置图；

　 3、群桩中基桩的受力验算

　 4、承台结构设计及验算；

　 5、桩及承台的施工图设计：包括桩的平面布置图，桩身配筋图， 承台配筋和必要的施工说明；

　 6、需要提交的报告：计算说明书和桩基础施工图，使用 A4 图纸打印。

　三：桩基础设计 （一）：必要资料准备

　1、建筑物的类型及规模：住宅楼

　2、岩土工程勘察报告：见上页附表

　3、环境及检测条件：地下水无腐蚀性，Q—S 曲线见附表 （二）：外部荷载及桩型确定

　1、柱传来荷载：F= 2850kN、M = 395kN·m、H = 42kN

　2、桩型确定：1）、由题意选桩为钢筋混凝土预制桩；

　 2）、构造尺寸：桩长 L＝10m，截面尺寸：400mm×400mm

　 3）、桩身：混凝土强度等级 C35、cf＝16.7 N/mm2 、

　 4Φ16

　yf＝300 N/mm2

　4）、承台材料：混凝土强度等级 C30、cf＝14.3 N/mm2 、

　 tf＝1.43 N/mm2

　（三）：单桩承载力确定 1、单桩竖向承载力的确定：

　1）、根据桩身材料强度（  ＝1.0，配筋Φ16）

　2）、根据地基基础规范公式计算：

　①、桩尖土端承载力计算：

　粉质粘土，L I＝0.60，入土深度为 12.0m

　由书 105 页表 4-4 知，当 h 在 9 和 16 之间时，当L I=0.75 时， 1500 pkq kPa,当L I=0.5时， 2100 paq ，由线性内插法：75 . 0 6 . 0150075 . 0 5 . 01500 2100pkq ②、桩侧土摩擦力：

　 灰色粘土层 1：

　1.0L I

　，由表 4-3，sikq =36～50 kPa ，由线性内插法，取36 kPa

　 灰黄色粉质粘土层 2：

　0.60L I

　，由表 4-3，sikq =50～66 kPa ，由线性内插法可知，75 . 0 6 . 05075 . 0 5 . 050 66sikq， kPa q sik 6 . 59 

　3）、根据静载荷试验数据计算：

　 根据静载荷单桩承载力试验 Q s  曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力

　 单桩承载力标准值：5502752 2ukkNQR  

　 根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载力特征值

　4）、确定桩数和桩的布置：

　①、初步假定承台的尺寸为 3×4 ㎡

　 上部结构传来垂直荷载：

　 F=2850KN

　 承台和土自重：

　   480 20 4 3 2      G kN

　桩数可取为 n=1.1x（F+G）/Ra=1.1x（2850+480）/275=13.32,取 n=16

　桩距 ：

　 S (3～4) d =（3～4）×0.4=1.2～1.6m 取

　S =1.5m ②、承台平面尺寸及桩排列如下图：

　承台平面布置图 1:100 桩立面图 1:100 （四）：单桩受力验算：

　 1、单桩所受平均作用力：

　35 . 2481620 2 3 . 5 3 . 5 2850   nG FQ i <Ra 2、单桩所受最大及最小力：

　3、单桩水平承载力计算：

　625 . 21642  nHH i kN， 125 . 178162850 iV kN， 0147 . 0125 . 178625 . 2 iiVH＜＜121

　即 i V与i H合力 与i V的夹角小于 5

　  单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。

　（五）：群桩承载力验算：

　1、根据实体基础法进行验算：

　1）、实体基础底面尺寸计算：

　 桩所穿过的土层的摩擦角：121

　   9m ，220

　   1m

　取1215.254 4   

　，

　  tan 0.0919

　边桩外围之间的尺寸为：29 . 4 9 . 4 m 

　实体基础底面长、宽均为：

　m 74 . 6 0919 . 0 10 2 9 . 4    

　2）、桩尖土承载力设计值：

　①、 实体基础埋深范围内的土的平均重度（地下水位下取有效重度）

　②、 实体基础底面粉质粘土修正后的承载力特征值为：

　 查表得

　取 0.3b

　 ，

　1.6d

　③、取 320GkN m

　，310mkN m

　，

　 基础自重为：

　④、实体基础底面压力计算：

　○ 1 当仅有轴力作用时：

　kPaAG FP 73 . 20274 . 69 . 6359 285020 ＜akf

　 ○ 2 考虑轴力和弯矩时计算：

　  kPaWMAG FP 23 . 26374 . 66 5 . 1 42 39574 . 69 . 6359 28502 2max    ＜af 2 . 1

　 由以上验算，单桩及整体承载力满足要求。

　（六）、承台设计：

　承台尺寸由图 1 所示，无垫层，钢筋保护层厚取 100mm。进行承台冲切、抗剪及抗弯计算时，均应采用单桩净反力设计值（对由永久荷载效应控制的基本组合，按KS S 35 . 1  ）。

　 1、单桩净反力的计算：

　单桩净反力，即不考虑承台及覆土重量时桩所受的力 1）、单桩净反力的最大设计值：

　2）、平均单桩净反力：

　2、承台冲切验算：

　1）、柱边冲切：

　冲切力：

　kN N F Fi L2850   

　受 冲 切 承 载 力 截 面 高 度 影 响 系 数hp的 计 算 ：

　当 , 8 0 00mm h h p=1.0 ， 当, 2 0 0 00mm h h p=0.9， 由线性内插法可知hp=0.95

　冲夸比  与系数  的计算：

　 满足要求。

　边柱：0 0 01800 h mm b ax x   ，取 mm h b ax x14000 0 0  

　满足要求。

　3、角桩向上冲切：

　75 . 0175 . 0, 75 . 0 , 6 . 01 1 1 1 2 1      x y x ym a a m c c  

　满足要求。

　4、承台抗剪验算：

　斜截面受剪承载力可按下面公式计算：

　 0 0hs tVf b h≤ ， 214 . 04 . 13 . 0, 3 . 0      m a ay x，因为 , 3 . 0   所以取 3 . 0   。

　35 . 11 3 . 075 . 1175 . 1 ， 869. 0140080041 hs

　 A A- -A A 截面处承台抗剪验算：

　边上一排桩净反力最大设计值 kN Q i 785 . 318max  ，按 4 根桩进行计算。

　剪力

　kN Q Vi14 . 1275 785 . 318 4 4max    

　 承台抗剪时的截面尺寸为：

　满足要求

　边桩：

　875 . 01 175 . 1175 . 1

　满足要求 B B- -B B 截面处承台抗剪验算：

　边排桩单桩净反力平均值 kN Q i 24016285035 . 1     ，按 4 根桩计算。

　剪切力

　kN Q Vi960 240 4 4      

　 承台抗剪时的截面尺寸为：

　满足要求。

　边桩：

　875 . 01 175 . 1175 . 1

　满足要求

　 5、承台弯矩计算及配筋计算：

　1）、承台弯矩计算：

　A A- -A A 截面，按 4 根桩计算：

　B B- -B B 截面，按 4 根桩计算：

　2）、承台配筋计算：取 4 . 1 , 4 . 10  K m h

　配筋：

　 26046 . 8433300 1400 9 . 010 85 . 31879 . 0mmf hMAyS  

　 选配Φ22@200

　 25 . 9497 25 9 . 379 mm A s   

　Φ20@200

　22 . 6838 18 9 . 379 mm A s   

　承台配筋图：

　承台配筋图 （七）、桩的强度验算

　 桩的截面尺寸为 mm mm 400 400  ，桩长为 10.0m ，配筋为 4Φ16，为通长配筋， 钢筋保护层厚度选 40mm 。

　因桩的长度不大，桩吊运及吊立时的吊点位置宜采用同一位置，如下图所示，控制 弯矩为吊立时的情况：

　桩的吊点位置 2.00.258.0  

　，

　取动力系数为 5 . 1 ，则

　选用

　2Φ16

　 2402mm A s 

　 桩的配筋构造见图纸。（图纸另附）