基础工程灌注桩设计说明.docx
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基础工程灌注桩设计说明
基础工程课程设计
题目灌注桩基础设计
学部城建学部
专业土木工程
班级
学号
学生
指导教师
日期2014-12-05
第一章桩基础地质条件概述
1.1
地形
拟建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾
1.2工程地质条件
第一层土：
素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特征值f=95kPa
第二层土：
淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa
第三层土：
粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa
第四层土：
粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa
第五层土：
粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa
1.3岩土设计参数
表1-1地基岩土物理参数
土层
编号
土的
名称
含水率W（％）
液性指数
标注灌入锤击数Ｎ（次）
压缩模量（MPa）
孔隙比e
1
素填土
——
——
——
5
——
2
淤泥质土
62.4
1.08
——
3.8
1.04
3
粉砂
27.6
——
14
7.5
0.81
4
粉质粘土
31.2
0.74
——
9.2
0.79
5
粉砂层
——
——
31
16.8
0.58
表1-2桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk单位：
kPa
土层编号
土的
名称
桩的侧阻力qsk
桩的端阻力
1
素填土
22
——
2
淤泥质土
28
——
3
粉砂
45
——
4
粉质粘土
60
900
5
粉砂层
75
2400
1.4水文地质条件
拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性
地下水位深度：
位于地表下3.5m
1.5场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地无可液化砂土、粉土
1.6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，室外差450mm。
柱截面尺寸为400mm×400mm，横向承重，柱网布置如图1-1
图1-1网布置图
1.7上部结构荷载
上部荷载（柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值）如表1-3、1-4
表1-3柱底荷载效应标准组合值
题
号
FK（kN）
MK（kN×m）
VK（kN）
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
9
2310
2690
2970
275
231
238
165
162
153
表1-4柱底荷载效应基本组合值
题
号
F（kN）
M（N*m）
V（kN）
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
A轴
B轴
C轴
9
2910
3790
3430
286
251
266
204
188
196
1.8材料
混凝土材料强度等级为C25-C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。
第二章灌注桩设计
1）灌注桩基设计设计方案
初步选择持力层，确定桩型和尺寸
室外地坪标高为-0.45m，自然地坪标高同室外地坪标高。
不再进行沉降计算，拟采用直径为500mm的混凝土沉管灌注桩。
选用第五层土粉砂层为持力层，由《建筑桩基设计规》可知，桩尖深入持力层的长度不宜小于1.5（1.5d=0.675m），这里取0.75m，设计桩长15.0m，承台高0.95m，承台底面埋置深度-1.5m，桩顶伸入承台50mm，桩顶标高-1.55m，桩底标高为-16.55m，桩长为15.0m。
2）单桩承载力计算
查《建筑桩基设计规》得表2-1:
表2-1土侧（端）阻标准值及其深度
土层
编号
侧（端）阻标准值qsk（kN×m）
入土深度
l（m）
1
22
0.15
2
28
3.3
3
45
6.6
4
60
4.2
5
75
0.75
（1）单桩竖向极限承载力标准值计算
单桩竖向极限承载力标准值计算：
（3-1）
（3-2）
（3-3）
（2）基桩竖向荷载承载力设计值计算
承台底部地基土较为松软的填土，压缩性大，因此不需考虑承台土效应，即
，则
（3-4）
根据上部荷载初步估计桩数为：
（3-5）
初步设计桩数为4根。
桩基验算
根据《建筑桩基设计规》，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取效应的标准组合值
由于装机所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。
根据初步设计桩数采用正方形承台，由《建筑桩基设计规》桩间距为设计为3d，桩中心距承台边缘为d，则承台初步设计为2500mm×2500mm，如图2-1
图2-1承台平面布置
（3-6）
计算时取荷载标准组合，则
故而如此设计是合理的
承台最终验算
计算时取荷载标准组合，则
（3-8）
（3-9）
满足设计要求，故此次设计是合理的。
3）承台设计
根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.5m×2.5m如图2-2，初步设计承台厚0.95m，承台混凝土选用C25，ft=1.27N/mm2,fc=11.9N/mm2；承台钢筋选用HRB335级，fy=300N/mm2。
图2-2承台平面布置
4）抗弯计算与配筋设计
承台力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为：
各桩平均竖向力
最大竖向
对于
I-I断面：
钢筋面积
采用20根直径为22mm钢筋，
，平行于X轴布置。
对于
断面：
钢筋面积
采用15根直径为20mm钢筋，
，平行于Y轴布置。
5）承台厚度及受冲切承载力验算
承台保护层厚度50mm，则h0=950-50=900mm
由于基桩为圆形桩。
计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为：
1、柱对承台冲切
由《建筑桩基设计规》承台受桩冲切的承载力应满足：
柱边至最近桩边水平距离：
冲垮比：
冲切系数：
承台受冲切承载力截面高度影响系数：
则有
故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求
2、角桩冲切的验算
承台受角桩冲切的承载力应满足：
角桩侧边缘至承台外边缘距离：
柱边至最近桩边水平距离：
角桩冲垮比：
（在0.25-1.0之间）
角桩冲切系数：
则有
故厚度为0.90的承台能够满足柱对承台的冲切要求
6）承台受剪承载力计算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处
受剪面承载力截面高度影响系数：
计算截面剪跨比：
（在0.25-3.0之间）
剪切系数：
故满足抗剪切要求
取基桩净反力最大值：
由《建筑桩基设计规》“承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm，柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%”
承台纵横方向选用直径为18mm的HRB钢筋间距为140mm，则钢筋根数为n=2500/140+1=19,实际钢筋As=19
254.5=4835.5mm2
最小配筋率:
故配筋满足要求
7）承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m，与承台顶齐平，梁宽250mm，梁高400mm。
承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
8）桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，钢筋选用HPB235级
9）桩身水平承载力验算
由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为Vk=149kN
则每根基桩承受水平荷载为
桩身按构造要求配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配8Φ12纵向钢筋，As=904mm2
桩身配筋率为：
满足0.2%-0.65%之间的要求
由于0.57%<0.65%,则单桩水平承载力特征值计算公式：
桩身为圆形截面，故
根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN/m4
圆形桩桩身的计算宽度为:
对于C25级混凝土:
对于HPB235级钢筋:
扣除保护层后的桩直径为
MN·m²
桩顶最大弯矩系数vM取值：
由于桩的入土深度h=15.2m，桩与承台为固接，αh=0.709
15.2=10.7768m>4m故而αh=4
则vM=0.926
Nk取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力（用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小），则Nk=391.3kN
故桩身水平承载力满足要求
10）配筋长度计算
由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3（即2/3×15.2=10.1m），同时不宜小于4.0/α=4.55m，则配筋长度取10.1m
钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35×12=420mm
3.8.4箍筋配置
采用Φ6200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需要每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋
四、课程设计参考资料
（1）《建筑结构荷载规》（GB50009-2010），中国建筑工业
（2）《建筑地基基础设计规》（GB50007-2011）,中国建筑工业
（3）《建筑桩基技术规》（JGJ94-2008）,中国建筑工业
（4）《混凝土结构设计规》（GB50010-2010）,中国建筑工业
（5）《基础工程》（第2版）周景星广信虞石民王洪瑾编著清华大学
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