预制桩基础课程设计副本Word格式文档下载.docx
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粉砂层,钻孔未穿透,中密-密实,承载力特征值fak=280kPa。
3).岩土设计技术参数
表1地基岩土物理力学参数
土层编号
土的名称
孔隙比
E
含水量
W(%)
液性指数
Il
标准灌入锤击数
N(次)
压缩模量
Es
①
素填土
-
5.0
②
淤泥质土
1.04
62.4
1.08
3.8
③
粉砂
0.81
27.6
14
7.5
④
粉质粘土
0.79
31.2
0.74
9.2
⑤
粉砂层
0.58
31
16.8
表2桩的极限侧阻力标准值qsk
桩的侧阻力qsk
桩的端阻力qpk
22
28
45
60
900
75
2700
4).水文地质条件
1.拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。
2.地下水位深度:
位于地表下3.5m
5).场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度7度,场地无液化砂土,粉土。
6).上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构,长30m,宽9.6m。
室外地坪标高同自然地面,室外高差450mm。
柱截面尺寸均为400×
400,横向承重,柱网布置如图A所示。
4.预制桩基设计
根据荷载和地质条件,以第四号粉质粘土为桩端持力层。
采用截面为400mmX400mm的预制钢筋混凝土方桩。
桩端进入持力层为2.1m,桩长12m承台埋深为1.5m。
1).单桩承载力计
单桩竖向极限承载力标准值按下式计算:
Quk=Qsk+Qpk=up∑qsikli+Apqpk
由于
Qsk=4×
0.4×
(1.5×
22+3.3×
28+6.6×
45+2.1×
60)=824.64kN
Qpk=0.4×
900=144kN
则Quk=791.04+144=968.64kN
2).桩基竖向承载力特征值
承台底部地基土为较松软的填土,压缩性大,因此本工程不考虑成太土效应取ηc=0,则有
R=Ra==968.64/2=484.32kN
根据上部荷载初步估计粧数为n==2280/484.32=4.7
取设计桩数为6根。
3).桩基竖向承载力验算
根据《建筑桩基技术规》,当按单桩承载力特征值进行计算时,荷载应取其效应标准组合值。
由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度,且场地无可液化砂土,因此不进行地震效应的承载力验算。
根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台,取承台变长为2.0m×
2.0m,矩形布桩,桩中心距取3.0d,则s=3×
400=1200mm,取s=1200mm,桩心距承台边缘为400mm。
如图2所示:
承台及其上土壤的总重为Gk=3.0×
3.0×
1.5×
20=270kN
计算时取荷载的标准组合,则
Qk==(2280+270)/6=425﹤R(=484.32KN)
符合要求
Qkmax=Qk+=425+(223+153×
1.5)×
1.1/(6×
1.1×
1.1)=425+70=495KN
因此
Qkmax=499.67<1.2R(=1.2*484.32=581.184)
满足设计要求,故初步设计是合理的。
4).承台设计
F=3560KNM=228KN.mV=175KN
对承台进一步设计,取承台厚0.9m下设厚度100mm,强度等级C25的混凝土垫层,保护层为50mm,则h=0。
85m,混凝土强度等级为C30混凝土的抗拉强度为ft=1.43N/mm,钢筋延用HRB335,fy=300N/mm。
如图所示:
3
承台力计算:
承台的力计算采用荷载效应组合设计值,则基桩净反力设计值为
Qmax=+=3560/6+(371+233×
1.6)×
0.6/4×
0.6×
0.6=Qmin=-=3560/6-182.5=395-182.5=212.5kN
N==1580/4=395kN
5).承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏,承台应具有一定厚度,初步设计厚度0.6m,承台底保护层厚度80mm,则h0=600-80=520mm。
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。
(1).柱的向下冲切验算
承台受桩冲切的承载力应满足下式:
Fl≤2{β0x(bc+aoy)+βoy(ac+aox)}βhpƒth0
式中:
aox=0.2λoy=aoy/h0=0.38β0x=0.84/(0.2+λox)=1.45aoy=0.2
λox=aox/h0=0.38β0y=0.84/(0.2+λox)=1.45bc=ac=0.4mβhp=1.0
2{β0x(bc+aoy)+βoy(bc+aox)}βhpƒth0
=2×
{1.45×
(0.4+0.2)+1.45×
(0.4+0.2)}×
1×
1270×
0.52
=2298.19kN>Fl(=1580kN)
故厚度为0.6m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
(2).角桩的冲切验算
承台受角桩的承载力应满足下式:
N/≤{β1x(c2+)+β1y(c1+)}βhpƒth0
由于Nl=Nmax=577.5kN,从角桩边缘至承台边缘距离为
c1=c2=0.6ma1x=0.2ma1y=0.2mλ1x==0.2/0.52=0.38λ1y==0.38β1x==0.56/(0.38+0.2)=0.97β1y==0.97
抗冲切力={β1x(c2+)+β1y(c1+)}βhpƒth0=896.82kN>N,max(=577.5kN)
故厚度为0.6m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
6).承台受剪承载力验算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处,剪切力V必须不大于抗剪切力,即满足:
V≤βhsβƒtbh0,对于I-I截面:
A1x=0.2mλx==0.2/0.52=0.38β=1.75/λ+1=1.27
βhs=(800/h0)1/4=1.11b=2.0mV=2×
577.5=1155kN
抗剪切力=1.11×
1.27×
2.0×
0.52=1861.93kN>
1155kN
故满足抗剪切要求。
对于II-II截面:
a1y=0.2mλy=0.2/0.52=0.38β=1.75/λ+1=1.27
395=790kN
790kN
7).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N/max=577.5进行计算,则
xi=600-200=400mm=0.4mMy=∑Nixi=2×
577.5×
0.4=462kN.mAsl==462×
106/(0.9×
300×
520)=3291mm2
因此,承台x轴方向选用二级钢筋18145,钢筋数为n=2000/145+1=14
取,14Φ18145实际钢筋As=3562mm2,满足要求。
对于II-II截面,取基桩净反力平均值N=395进行计算,此时
xi=600-200=400mm=0.4m
则Mx=∑Niyi=2×
395×
0.4=316kN.m
As==316×
520)=2251mm2
因此,承台y轴方向选用12二级直径16180,钢筋根数为n=2000/180+1=12,
取12根二级直径16180,实际钢筋As=2412mm2,满足要求。
8).承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为50mm,两承台间设置连系梁,梁顶面标高-0.8m,与承台平齐,根据构造要求,梁宽250mm,梁高400mm,梁主筋上下共四根一级钢筋直径12通长配筋,箍筋采用一级钢筋直径为8间距为200.承台底做100mm厚C10混凝土垫层,垫层挑出承台边缘100mm。
9).桩身结构设计
预制桩的桩身混凝土强度等级选用C30,钢筋选用HRB335级。
根据《建筑桩基技术规》,桩顶轴向压力应符合下列规定:
Nmax≤φψcƒcaps
Nmax=+=(1580+128)/4+(198+150×
0.2/4×
0.22=427+547.5=974.5KN
计算桩基轴心抗压强度时,一般不考虑压屈影响,故取稳定系数φ=1;
对于预制桩,基桩施工工艺系数ψc=0.85;
C30级混凝土,ƒc=14.3N/mm2,则
ΦψcƒcA=1×
0.85×
14.3×
106×
0.42
=1944.8kN>Nmax(=974.5kN)
故桩身轴向承载力满足要求。
10).桩身构造设计
了桩身按构造要求配筋,选用8根直径为14的HRB335级钢筋通长配筋;
箍筋选用直径为6的HPB300级钢筋,间距200mm,距桩顶2m围间距50mm,距桩顶2-4m围间距100mm。
采用打入法沉桩,桩顶设置三层直径为6,间距为50mm的钢筋网,桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上,桩尖0.6m围箍筋加密,间距50mm,桩身主筋混凝土保护层厚30mm。
11).吊装验算
由于桩的长度不大,桩身吊装时采用二点起吊,吊点位置如图4所示。
起吊点距桩两端距离为
a=0.207L=0.207×
11=2.277m
则吊起时桩身最大弯矩为
Ml=0.0214kql2=0.0214×
1.2×
(0.42×
25)×
112=12.43kN.m
桩身配筋验算;
混凝土采用C30级,钢筋采用HRB335级,则ƒc=14.3N/mm2,ƒy=300N/mm2,由于b=400mm,h0=400-40=360mm,每边配3根直径为14的二级钢筋,As=461N/mm2,则
X=fyAS/α1ƒcb=(300×
461)/(1.0×
400)=24.18mm
Mu=α1ƒcbx(h0-)
=1.0×
400×
24.18×
(360-)
=48.12×
106N.mm
=48.12kN.m
所以Mu>Ml
故桩身配筋满足吊装要求。
5.估算B.C轴线柱下粧数
1).桩数估算
设计BC轴线下的桩基础的方法和A轴线下相同。
单桩极限承载力标准值为935.04KN,基桩竖向承载力特征值为467.52KN.
轴柱下荷载标准组合值为Fk=1765kNMk=169kNVk=130kN
根据轴下荷载初步估算轴柱下根数,
n==1765/467.52=3.8取n=4
则轴下设计桩数为4根。
轴柱下荷载标准组合值为Fk=1564kNMk=197kNVk=112kN
根据轴下荷载初步估