预制桩基础课程设计副本Word文件下载.docx

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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，场地内无液化砂土，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，室内外高差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《建筑桩基技术规范》，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，且场地内无可液化砂土，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

承台内力计算：

承台的内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，从角桩内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+

）}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18@145，钢筋数为n=2000/145+1=14

取，14Φ18@145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16@180，钢筋根数为n=2000/180+1=12，

取12根二级直径16@180，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，梁内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《建筑桩基技术规范》，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范围内间距50mm，距桩顶2-4m范围内间距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范围内箍筋加密，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

=1564/467.52=3.3取n=4

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

轴线承台平面尺寸为2.8m×

2.8m，庄中心距取2000mm，桩心与承台边缘距离400mm。

根据粧数及承台尺寸构造要求初步设计矩形承台，设计

轴线承台变长为3.2m×

3.2m，矩形布桩，桩中心距取2400，桩心距承台边缘为400mm。

如图5所示：

6.设计图纸

根据以上计算，可绘制出承台平面图与剖面图、桩基平面布置图和桩基大样图，见附录1所示。

7.参考文献

（1）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），中国建筑工业出版社，2002.

（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）,中国建筑工业出版社，2002.

（3）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）,中国建筑工业出版社，2008.

（4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）,中国建筑工业出版社，2002.

（5）周景星李广信虞石民王洪瑾编著.基础工程.第2版【M】.北京：

清华大学出版社，2007.

（6）张忠苗主编.桩基工程.第一版【M】.北京:

中国建筑工业出版社，2007.

发出任务书日期：

年月日指导教师签名：

计划完成日期：

年月日基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

附录1: