三明学院11级土木工程四班岩土方向桩基础设计.docx
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1、桩 基 础 设 计前言1、建筑设计资料(1)、设计原始资料 (2)、建筑基地平面图2、选择桩型、桩端持力层、承台埋深(1)、选择桩型(2)、选择桩的几何尺寸以及承台埋深3、确定单桩极限承载力标准值(1)确定单桩极限承载力标准值4、确定桩数和承台底面尺寸(1)柱桩数和承台的确定(2)计算桩顶荷载5、桩身结构设计计算(1)、桩身结构设计计算(2)、确定复合基桩竖向承载力设计值(3)、九桩承台承载力计算(4)桩顶作用验算,桩承台验算6、承台设计(1)、柱对承台的冲切(2)、角桩对承台的冲切(3) 、斜截面抗剪验算(4) 、受弯计算7. 桩基础沉降验算8构造要求及施工要求(1) 、预制桩的施工(2)
2、、混凝土预制桩的接桩(3) 、混凝土预制桩的沉桩(4) 、预制桩沉桩对环境的影响分析及防治措施9、建议与结论(1)、建议 (2)、结束语10、参考文献1、建筑设计资料(1) 、设计原始资料拟建三明大酒店工程位于三明市东兴五路以南,其东临电子商 城,西侧为居民住宅,房地产公司。南侧为儿童服装设计公司。拟建 建筑物为一框架结构,地面以上9层,地下2层,总建筑面积27000m2。 基坑长约60m,宽约40m,基坑开挖深度8m。本次设计主要是对酒店 的某根柱进行桩基础设计,作用于该柱(600mm X 400mm )柱底面(基 础顶面)处的荷载基本组合设计值有两类:最大轴力组合:轴向力F=6200 kN
3、,柱底弯矩为M= 510 kNm, 水平荷载V =285 kN;桩身采用C30的混凝土浇筑。最大弯矩组合:轴向力F=4715 kN,柱底弯矩为M= 670 kNm, 水平荷载V =385 kN; (M、H作用于柱的长边方向且均为从左指向右)。基坑周边无复杂管线,有利于基坑施工。根据钻探揭露,拟建场区地貌单元为阶地,地形较平坦,场地四 周均无特殊情况分布。在基坑支护影响范围内,自上而下有下列土层: -1层填土:灰色,稍密,主要由碎石、碎砖、建筑垃圾组成, 硬质含量30-60%,填龄大于5年。 层粉质粘土:黄褐色,可塑硬塑,含少量铁锰结核,稍有光 泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等。 层粉质粘土
4、:黄褐色,可塑,局部软塑,稍有光泽,无摇震反 应,干强度中等,韧性中等。 层细砂:褐黄,黄色,细砂为主,含少量粘性土,分选性较好,成分多为石英质,含云母,很湿、饱和,稍密状态。 砂土状强风化花岗岩(Y:c):浅肉红色,原岩结构基本 保留,岩芯呈砂土状,岩芯手可掰碎,遇水易散、易软化,干钻困难, 岩体基本质量等级为V级。该层全场地分布,层厚5.00-16.50m测得孔内初见水位埋深2.006.50m,稳定水位埋深2.20 6.20m。地下水位埋深按3米计算,场地地下水对混凝土无腐蚀性影 响。序号类别(名 称)厚度h(m)重度Y(kN/m3 )场地土体情况一览渗透系数k(m3/d)内摩擦角乳()黏
5、聚力ck(kPa)压缩模 量Es(MPa)承载力标准值fak(kPa)土粒重度以kN/m3)含水率3(%)液限3l塑限1填土粉质1.518.528.520.727.917.70.005810-2粘土粉质6.519.02921.328.318.20.0820185.501253粘土319.929.525.028.718.10.0725309.831704细砂砂土状强520.530.520.8-1.327015.902205风化花岗山 石1221.0-332835.0270(2X建筑基地平面图区北环路S域=公可2、选择桩型、桩端持力层、承台埋深(1) 、选择桩型因为框架跨度大而且不均匀,柱底荷载大
6、,不宜采用浅基础。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件,选择桩基础。 因转孔灌注桩泥水排泄不便,为减少对周围环境污染,采用静压预制 桩,这样可以较好的保证桩身质量,并在较短的施工工期完成沉桩任 务,同时,当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静 压桩提供可能性。(2) 、选择桩的几何尺寸以及承台埋深因为基坑开挖深度为6米;依据地基土的分布,第层灰色的填 土,厚度为1.5米,第层是黄褐色粉质粘土,厚度为6.5米,既不 用考虑;第层是黄褐色粉质粘土,厚度为3米,承载力低,土层太薄, 不宜做持力层;第层是黄褐色、黄色细砂土,厚度为5米,很湿、饱和,稍密 状态,土层比较薄,桩承载力不够
7、,所以不宜做持力层;第层浅肉红色砂土状强风化花岗岩(Y 52(3)c),厚度为12米, 桩端承载力也比较高;所以,综上各方面的情况应该选择第层为持力层。桩端全断面 进入持力层1.0m(2d),工程桩入土深度为h。故:h = 3 + 5 +1 = 9 m选择承台高为1.3m,放置于基坑开挖的平面,桩基的有效桩长 也为9.0m。桩截面尺寸选用:由于经验关系建议:楼层10时,桩边长取 300400,故取d=350mm,正方形桩(不包括桩尖长度在内),实际 桩长比有效桩长长0.5m,这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩 需要嵌入承台一定长度而留有的余地。3、确定单桩极限承载力标准值(1)确定单桩极限承
8、载力标准值本设计属于二级建筑桩基,根据“建筑桩基技术规范JGJ94-2008公 式(5.3.3-1) ”当土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定 单桩竖向极限承载力标准值时,宜按下式计算:Quk = Q sk + Q pk =心 qslkli + q pkApQk 单桩极限摩阻力标准值(kN) q k 单桩极限端阻力标准值(kN) u 一桩的横断面周长(m)A桩的横断面底面积(m 2)I i 桩周各层土的厚度(m)q 一桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值(kP)q pk 桩底土的单位极限端阻力标准值(kP)a经查建筑桩基技术规范JGJ94-2008表5.3.5-1和表5.3.5按经验参数法
9、确定单桩竖向承载力极限承载力标准值:层序经验参数法序数土状qik 啊)q pk (kp a)粉质粘土60细砂35砂土状强风化花岗岩2007500Q =Q +Q =uZ q l +a q A uk sk pksik i pk p=4 x 0.35 xl60 x 3 + 35 乂 5 + 200 乂 1+ 0.75 乂 0.35 2 乂 7500=777 + 689 .063=1466.063kN估算的单桩竖向承载力设计值(Y广丫广1.65 )n Q Q 1466.063 CCCEC7VR = Yk + &冰=1 65 = 888.523kNspR单桩竖向极限承载力设计值,kNQk单桩总极限侧阻力
10、力标准值,kNQpk单桩总极限端阻力力标准值,kN丫 一一桩侧阻力分项抗力系数y 桩端阻力分项抗力系数a桩端阻力修正系数,可按建筑桩基技术规范JGJ94-2008 表 5.3.3-1” 取值;所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值,即采用R = 888.532kN, 初步确定桩数。4、确定桩数和承台底面尺寸下面的荷载计算。柱底荷载设计值如下:最大轴力组合:最大轴力6200kN,弯矩510 kN m,剪力 285kN最大弯矩组合:轴力4715 kN, 最大弯矩670kNm,剪 力 385kN(1)柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载:F=6200kN,M=510kNm,Q=285kN初步估算桩
11、数,由于柱子是偏心受压,故考虑一定的系数,规范中建议取1.11.2,标准荷载值Fk = F/1.35 = 4592.6 KN现在取 1.1 的系数,即:n Fk X 1.2 = 4592 * x 1.2 = 6.202(根)R 888.532取n = 9根,矩形布桩,“建筑桩基技术规范JGJ94-2008表 3.3.3-1 ” 有:桩距 S4d-4x0.35m=1.4m,可取 S=1.4m 承台底面 尺寸为3.5m x 3.5m;假设承台高为1.3m,桩顶伸入承台60mm,钢筋 保护层取80mm,则承台有效高度为h0=1.3-0.08=1.22m如下图所示:5、桩身结构设计计算(1)、桩身结构
12、设计计算采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩 端平面0.293L(L=9m)处,起吊时桩身最大正负弯矩m = 0.0429KqL,, max其中 K=1.3; q = 0.352x25x1.2 = 3.675kN/m.。即为每延米桩的自重(1.2 为恒载分项系数)。桩身长采用混凝土强度C30, HRB335级钢筋,所 以:M max = 0.0429KqL = 0.0429x 1.3 x 3.675 x 92 = 16.6kNm根据“建筑桩基技术规范JGJ94-2008 4.1.5”预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。取桩身保护层的厚度40mm, 则桩身截面有
13、效直径d0= 0.35 - 0.08 = 0.27mas 全部纵向钢筋的截面面积;fy 纵向钢筋的抗压强度设计值;桩侧阻力分项抗力系数根据“建筑桩基技术规范JGJ94-2008 ”取标准值值=0.9。桩身 受拉主筋 A = max = 227.709mm2桩身受拉工筋,丫 f匕 0.9x300x270根据“建筑桩基技术规范JGJ94-2008 4.1.6 ”静压法沉桩 时,最小配筋率不宜小于0.6%,主筋直径不宜小于巾14,打入桩桩 顶以下45倍桩身直径长度范围内箍筋应加密,并设置钢筋网片。最小配筋率计算 A= 0.6%x3502 = 735mm2227.709mm2,所以S min桩的配筋去
14、最小配筋率A = As min = 735mm 2所以,4 16(As = 4x3.14xI62 + 4 = 803.84mm2735mm2)其他构造要求配筋见施工图。桩身强度:啊 fA+f A ) =1.0x(1.0x14.3x2702 + 300x803.84) c c y s=1283622N = 1283.622WR = 888.532KN故满足要求(2) 、确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩,并n3,承台底面下并非欠固结土,新填土等,故承台底面不会于土脱离,所以宜考虑桩群、土、承台的相 互作用效应,按复合基桩计算竖向承载力设计值。目前,考虑桩基的群桩效应的有两种方法。地基
15、规范采用等 代实体法,桩基规范采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数 法计算复合基桩的竖向承载力设计值(3) 、九桩承台承载力计算承台净面积:1 =3& 9x0.352 = 11.148m2。承台底地基土极限阻力标准值:q k = 2 fa = 2 x 170 = 340 KPaQck=340 X 11 .148 = 421 .147 kN nQ k = u z q= 777 kNQ k = a A q = 689 .063 kN分项系数邛 s =丫 p =1.65, Y c =1.7。因为桩分布不规则,所以要对桩的距径比进行修正,修正如下:S = 0.886 齐=0.886 35 x %5
16、= 2.953 d带bv9 x 0.35根据建筑桩基规范JGJ94-2008群桩效应系数查表4.1.2.7-2 得:丑=0.8 , 丑=1 .67A iA e承台底土阻力群桩效应系数:丑c =丑c寸+丑e ccn侧阻群桩效应系数门端阻群桩效应系数n 承台土阻力阻群桩效应系数c承台内区土阻力群桩效应系数 承台外区土阻力群桩效应系数Y c 承台土阻力分项抗力系数Q桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值(kN),q k承台底2承台宽度的深度范围内(/ 5m),地基土极限抗力标准值,可按地基规范中相应的地基土承载力标准值乘以2取值,(kN);A承台底地基土净面积(m 2)。A i 承台内区的
17、净面积A e 承台外区的净面积承载力特征值,kP承台外区净面积 Ae = 3.52 -(3.5-0.35)2 = 2.3275m2 C承台 内 区 净 面积A i = 3.52- 9x 0.352 - 2.3275= 8.818m 2根据建筑桩基规范JGJ94-2008群桩效应系数查表4.1.2.7-3查表得:门c = 0.14,门:=0Ai Ae8.8182.3275门 =n i +n e =0.14 x+ 0 x= 0.110Acc Ac11.38511.385那么,C复合桩基竖向承载力设计值R:R =n 乌 +n % +n A = 0.80x777 +1.67x 689.063 + 0.
18、110x 421.127 = 1101.393kNs Y p Y c Y1.651.651.70那么,C复合桩基竖向承载力设计值R:取R = 888.538KN(4)桩顶作用验算,桩承台验算荷载取 C 柱的 Nmax组合:F=6200 kN,M= 510kN m,Q=285 kN承台高度设为1.3m等厚,荷载作用于承台顶面,桩顶伸入承台60mm,钢筋保护层取80mm,则承台有效高度为h0=1.3-0.08=1.22m,承台的平均埋深d = 2m ;但因为基坑开挖深度为6米,地下水位埋深 按3米计算,所以承台埋置于地下水位以下。本工程安全等级为二级,建筑物的重要性系数人0=1.0.则作用在承台底
19、形心、处的竖向力有F、G,但是G的分项系数取 为 1.2.F + G = 4592.593 + 3.52 x 1.3 x(24 10)x 1.2 = 4860.133S作用在承台底形心处的弯矩 M =510 + 285x1.3 = 880.5kN桩顶受力计算如下:QmaxQminF+ Gk +nF + G _n M x y/ max (y 2) i4860.133 880.5 x1.4+96 x1.42=644.836kN M x y/ max (y 2)i4860.133 880.5 x1.496 x1.42=335.193kNQ = F *Gk = 4860133 = 540.015kNR
20、 = 888.538KN 符合要求x n9付口要求Q = 644 .8366 kN 0 满足要求M x作用于承台底面的外力对通过群桩形心的x轴的力矩设计值y i第i桩至X轴的距离。荷载取 m max 组合:F=4715 kN,M= 670kN m,Q=385 kN F + G = 4715 + 3.52 x 1.3 x(24 10)x 1.2 = 4715 + 267.54 = 4982.54kN M = 670 + 385 x 1.3 = 1170.5kN桩顶受力计算如下:NmaxZ M x y7 maxZ (y2)4982.54 1170.5 x1.6+96 x1.62=553.616 +
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