预制桩基础课程设计副本.docx

1、预制桩基础课程设计副本基础工程课程设计1.设计题目本次课程实际题目：框架结构桩基础设计2.设计荷载15号 B轴（1）柱底荷载效应标准组合值如下。轴荷载：Fk=2280kN Mk=223kN.M Vk=158kN (3)柱底荷载效应基本组合值如下。轴荷载：F=3560kN M=228kN.M V=175kN3.地层条件及其参数1）.地形 拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。2）.工程地质条件 自上而下土层依次如下：1号土层：素填土，厚度1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。2号土层：淤泥质土，厚度3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。 号土层：粉砂，厚度6.6m，稍

2、密，承载力特征值fak=110kPa。 号土层：粉质粘土，厚度4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa 号土层：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素填土-5.0淤泥质土1.0462.41.08-3.8粉砂0.8127.6-147.5粉质粘土0.7931.20.74-9.2粉砂层0.58-3116.8表2 桩的极限侧阻力标准值qsk土层编号土的名称桩的侧阻力qsk桩的端阻力qpk素填土22-淤泥质土28-粉砂45-粉质粘土

3、60900粉砂层7527004）.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3.5m5）.场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度度，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400400，横向承重，柱网布置如图A所示。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

4、：Quk= Qsk+ Qpk = upqsikli+ Apqpk由于Qsk=40.4（1.522+3.328+6.645+2.160）=824.64kNQpk=0.40.4900=144kN则 Quk=791.04+144=968.64kN2）.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c=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

5、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2.0m2.0m，矩形布桩，桩中心距取3.0d，则s=3400=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 =3.03.01.520=270kN计算时取荷载的标准组合，则Qk=(2280+270)/6=425R（=484.32KN）符合要求Qkmax= Qk+=425+(223+1531.5) 1.1/(61.11.1)=425+70=495KN 因此Qkmax=499.671.2R(=1.2*484.32=5

6、81.184)满足设计要求,故初步设计是合理的。 4）.承台设计 F=3560KN M=228KN.m V=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+2331.6) 0.6/40.60.6= Qmin=-=3560/6-182.5=395-182.5=212.5kN N=1580/

7、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： Fl20x（bc+aoy）+oy（ac+aox）hpth0式中：aox=0.2 oy= aoy/ h0=0.38 0x=0.84/(0.2+ox)=1.45 aoy=0.2 ox= aox/ h0=0.38 0y=0.84/(0.2+ox)=1.45 bc=ac=0.4m hp=1.020x（bc+aoy）

8、+oy（bc+aox）hpth0=21.45（0.4+0.2）+1.45（0.4+0.2）112700.52=2298.19kNFl（=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/1x（c2+）+1y（c1+）hpth0由于Nl=Nmax=577.5kN，从角桩内边缘至承台边缘距离为c1=c2=0.6m a1x=0.2m a1y=0.2m 1x=0.2/0.52=0.38 1y=0.38 1x=0.56/(0.38+0.2)=0.97 1y=0.97抗冲切力=1x（c2+）+1y（c1+）hpth0=896.82kN

9、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:Vhstbh0 ,对于I-I截面：A1x=0.2m x=0.2/0.52=0.38 =1.75/+1=1.27hs=(800/ h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2577.5=1155kN抗剪切力=1.111.2712702.00.52=1861.93kN1155kN故满足抗剪切要求。对于II-II截面：a1y=0.2m y=0.2/0.52=0.38 =1.75/+1=1.27hs=(800/

10、 h0)1/4=1.11 b=2.0m V=2395=790kN抗剪切力=1.111.2712702.00.52=1861.93kN790kN故满足抗剪切要求。 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=0.4m My=Nixi=2577.50.4=462kN.m Asl=462106/(0.9300520)=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，1418145实际钢筋As=3562mm2，满足要求。对于II-II截面，取基桩

11、净反力平均值N=395进行计算，此时 xi=600-200=400mm=0.4m则 Mx=Niyi=23950.4=316kN.m As=316 106/(0.9300520)=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10

12、0mm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：NmaxccapsNmax=+=(1580+128)/4+(198+1501.6) 0.2/40.22=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=1；对于预制桩，基桩施工工艺系数c=0.85；C30级混凝土，c=14.3N/mm2，则ccA=10.8514.31060.42 =1944.8kNNmax（=974.5kN）故桩身轴向承载力满足要求。10).桩身构造

13、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=0.20711=2.277m则吊起时桩身最大弯矩为Ml=0.0214kql2=0.02141.2（0.4225）112=1

14、2.43kN.m桩身配筋验算；混凝土采用C30级，钢筋采用HRB335级，则c=14.3N/mm2，y=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/1cb=(300461)/(1.014.3400)=24.18mm Mu=1cbx（h0-） =1.014.340024.18(360-) =48.12106N.mm =48.12kN.m所以MuMl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

15、桩竖向承载力特征值为467.52KN.轴柱下荷载标准组合值为Fk=1765kN Mk=169kN Vk=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=1564kN Mk=197kN Vk=112kN根据轴下荷载初步估算轴柱下根数， n=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2.8m2.8m，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

16、3.2m3.2m，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(GB 50009-2001)，中国建筑工业出版社，2002.(2)建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002),中国建筑工业出版社，2002.(3)建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008),中国建筑工业出版社，2008.(4)混凝土结构设计规范(GB 50010-2002),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: