基础工程课程设计.docx

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1、桩型选择和持力层确定表1-1各地层的厚度和主要力学参数序 号土 名厚度承载力 特征值 fg）预制桩 q=ik(kPa)人工挎孔 桩Q：ik（kPa）预制桩 Qpk(kPa)人工挎孔 桩Qpk （kPa）重度 y (kN/m3)圧缩模量 耳刚J1填土702020192粉质粘土150565640080020853粉质粘土2236767900180020934细砂270585818003200271395粘 土2856767900180020936细砂220585811001200201397圆 粒3201101102400350027180选择7号圆砾为持力层，为消除负摩阻力影响承台制于3号粉质粘

2、土上，桩径为0500桩，预制桩进入持力层深度为5d二，桩长。I验算单桩承载力确定单桩竖向极限承载力标准值孤=Qsk叫=工佥厶+%每Qz单桩极限摩阻力标准值（kN） Qpk单桩极限端阻力标准值（kN） U 桩的横断面周长（m）每一一桩的横断面底面积（nr ）L,桩周各层土的厚度（m）q 桩周第i层土的单位极限摩 sik阻力标准值（kPa ）桩底土的单位极限端阻力标准值（kPa ）u = nd = 3.14x0.5 = 1.57(/?)=毗厂 / 4 = 34x0.52/4 = 0.20( w2)=1.57x(2.8x67 + 1.0x58 + 0.9x67+4.0x58 + 2.5x110)+2

3、400 x 0.20 = 1276.25 + 480 = 1756.25(kN)确定桩数及桩布置确定单桩竖向极限承载力设计值R,并确定桩数N及其布置。 假设先不考虑群桩效应M占算单桩竖向承载力设计值R为：R一单桩竖向极限承载力设计值，kN a单桩总极限侧阻力力标准值，kN Qrk一一单桩总极限端阻力力标准值，kN .桩侧阻力分项抗力系数桩端阻力分项抗力系数 查表得：y =yR = 127625 + = 773.48 + 290.9 = 1064.4W1.65 1.6574: N = 3755.5&MM = 35.5kNmV = 26.4&N;山上部荷载设计值：=B:N = 5753.0kN;M

4、 =305kNm;V = 20kN;7C: N = 45180MM =42kNm;V = 29.5W;7A:P = 3755.5 + 20x0.5 = 3765.53;由此可知：7B:P = 5753.0 + 20x0.5 = 57635kN;7C: P = 4518.0 + 20x0.5 = 452&(WV;设计7A：按轴力P和R估算桩数m为：R 1064.4由于nx3,应考虑群桩效应和承台的效应确定R。姑且先取桩数n二4根，桩的布置按矩形排列，桩距s“ = 3d =3x0.5 = 1.5加， 取边桩中心至承台边缘距离为Id二，布置如图1-1,则承台底面尺寸为：X。下 面按桩数m二4,求单桩

5、竖向承载力设计值R：其中:0警(lek = 2 人叶侧阻群桩效应系数:一一端阻群桩效应系数：一一承台土阻力阻群桩效应系数一一承台内区土阻力群桩效应系数吋承台外区土阻力群桩效应系数rc承台土阻力分项抗力系数O 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),qck承台底1/2承台宽度的深度范围内(/3,应考虑群桩效应和承台的效应确定R。姑且先取桩数n二6根，桩的布置按矩形排列，桩距=3d = 3xO.5 = 1.5?， 取边桩中心至承台边缘距离为Id二，布置如图1-2,则承台底面尺寸为：X。下 面按桩数m二6,求单桩竖向承载力设计值R：弘=2查表得：ys =yp =1.65 yc =1

6、.70久= 120p=1267/=0.1177/ = 0.63qek = 2x 223 = 446代4=2.5x4.0 = 10.0/;?4446x10.06= M3.3kN=（2.5-0.5）x（4.0-0.5）= 7.0/n24r = 4 - A = 100 70 = 30r3 07 063x 丽+ 0.Hx 丽“266/? = 1.20x1276.251.65+ 1.26 卷+0.266X743.31.70= 1411.03 比下面验算取 =6是否合适 承台重：G = 2.5x4.0x20xl.7 = 340.03P + G 5763.5 + 340.0 力“ n = 4.32R1411

7、.03故取6根桩可以，确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-2A Z005 r1zo o5XI-W亠04 ogrSSL图1-2 7B桩的布置及承台尺寸设计7C：4528.01064.4按轴力P和R估算桩数氐为:= 4.25山于n33,应考虑群桩效应和承台的效应确定R。姑且先取桩数n二4根，桩的布置按矩形排列，桩距=3 = 3x05 = l5 取边桩中心至承台边缘距离为ldr布置如图1-1,则承台底面尺寸为：X。下面按桩数m二4,求单桩竖向承载力设计值R：其中：Q =出匕伙11Qck = 2 人查表得：ys = 1.657=1 20M =0.11人=170flP = 1 2677/ = 0.63qe

8、k = 2x 223 = 446代A. = 2.5 x 2.5 = 6.25nr心3A； =(2.5-0.5)x (2.5 一 0.5) = 40A/ = A. - A/ = 6.25-4.0 = 2.25nr/jc = 0.63x +0.1 lx = 0.29726.256.25n1276.25480 八“巾 696.875 十让R = 1.20x1.26x+ 0.2972 x= 1416.56Z:P1.65 1.651.70下面验算取=4是否合适承台重：G = 2.5 x 2.5 x 20 x 1.7 = 212.5kNP + G 4528.0 + 212.5 o 兀 n = 3.35R1

9、416.56故取4根桩可以，确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-35QQ, 15|00 5QaOOLPQJ图1-3 7C桩的布置及承台尺寸桩基中各单桩受力验算对于7A:单桩所受的平均竖向作用力为:N =匕三=376：O + 212Q = 9945 r = 1416.56&N724桩基中单桩最大受力N嗅为:P + G M厂兀M、一一作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值 a;第i桩至y轴的距离，m桩基中单桩最小力为:以上二项都满足要求 山于水平力T = 26.4W o则与竖向的合力与铅锤线夹角tanatanz = 0.0070tan5 ,故可以不验算单桩竖向承载力。对于7B：单桩所受

10、的平均竖向作用力为：P + G 5763.5 + 340N = 1017.25 0以上二项都满足要求 曲于水平力7 = 20.kN。则与竖向的合力与铅锤线夹角tan, = ； = 22_L = 0.0035tan a = 0.0035 tan 5 =,故可以不验算单桩竖向承载力。对于7C:单桩所受的平均竖向作用力为:P + G4528.0 + 212.5N 一二=1185.1/? = 1416.56WNn4桩基中单桩最大受力为:“ +ivJ-1M、一一作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值 a;第i桩至y轴的距离，mNmP + G M -x(42.1 + 29.5x1.7)x0.

11、75=+ / 一 1185.1 + /一 1246.6kNYl.2R-1699.9kNn2x0.752J-I桩基中单桩最小力为：P + G, （42.1 + 29.5x1.7）x0.75U =_1 = 1246.6 _ 4= 1185 KN0n 十 22x0.75-以上二项都满足要求由于水平力T = 29.53。T 9Q S则与竖向的合力与铅锤线夹角tana =二一= 0.0078 P 3765.5tanc? = 0.0078 tan5 ,故可以不验算单桩竖向承载力。承台的抗冲切验算对于7A：取承台1.7m,钢筋混凝土保护层厚度100mm,构造见图14,选用混凝土为G。 其/； =14303/

12、,。取柱的截面尺寸为：420mmX600mm（1）柱对承台的冲切验算0 72 根据公式：久百SaJ“讥；F、=F屮; = A + U.Z式中：%建筑桩基重要性系数，取儿二；F,作用于冲切破坏上的冲切力设计值（kN）,即等于作用于 桩的竖向荷载设计值F减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设讣 值之和；/,承台混凝土抗拉强度设计值（kN）；%冲切破坏锥体有效高度中线号处的周长（加）；仏一一承台冲切破坏锥体的有效高度（加）；&冲切系数；久一一冲跨比，兄=绳/几，心为冲跨，即柱边或承台变阶处到桩 边的水平距离，按圆桩的有效宽度进行计算。当h0 时，取 a0 = hQOF作用于柱（墙）底的竖向荷载设计

13、值；工皿一一冲剪破坏椎体范围内各基桩的净反力（不计承台和承台 上自重）设计值之和。对于圆桩：计算时应将截面换算成方桩，取换算柱或者柱截面 边宽巧=。可求得冲垮比久与冲剪系数a柱的截面尺寸为：600mmX420mm心=/? 一 100 = 1700 -100 = 1600mm = 1.6加F严 F-工汕=3765.5-0 = 3765.53入_如=250x 瓜 1600=0.1560,72心+0.20.720.156+0.2= 2.02&、.= 0.2125 儿 1600弘=工=亠十45心+0.20.2125+0.22+ 如) + % (hc+ aox)仏=2x 0.202 x (0.42m +

14、 0.34am) +1.745 x (0.6m + 0.25/?) x 143Q kPa x 1.6m=7489.86RW A %片=1 .Ox3765.5W = 3765.5RN满足要求7A是四桩承台需进行角桩冲切验算对于7B：取承台1.7m,钢筋混凝土保护层厚度100mm，构造见图14,选用混凝土 为Go其 f, = 1430/w2 o（1）柱对承台的冲切验算n 7? 根据公式：几仏;F、=F-叫 = A + v.Zho = /? 一 100 = 1700 100 = 1600mm = 1.6mF=F_ZM =5763.5-0 = 5763.5W 1000h1600=0.6254t+0.2

15、0.625+0.2舒誥2125= 1.7450.72 _0.72一心+02一 0.2125+0.22 g(Q +為)+ %仇+心)fh=2x0.87x (0.42/? + 0.34m) +1.745 x (0.6m + 1.0/n)x 143QkPa x 1.6m=15801.8W A 汕=1.0x5763.5 = 5763.53满足要求7B非四桩承台，无需进行角桩冲切验算，所以承台不发生冲切破坏。对于7C：取承台1.7m,钢筋混凝土保护层厚度100mm,构造见图3 2,选用混凝土 为 其4303伽 A（1）柱对承台的冲切验算 0 72根据公式：九许/；%他；F、=F-叫 = A + U.Zh

16、o = /? 100 = 1700 100 = 1600mm = 1.6mF=F_Ni = 4528.0-0 = 4528.0_如=250x 几一 1600=0.1560.72+ 20.720.156+0.2= 2.024V= = 0.2125 儿 16000.720.72a。、. 一一一 1.7454,+0.20.2125+0.22%($ + ,)+ % (hc+ a(x)讥=2x p202 x (0.42w + 0.34/?/) +1.745 x (0.6/7? + 0.25/n) x 1430kPa x 1.6m=7489.86=1.0x 4528.0WN = 4528.0W满足要求7C

17、是四桩承台，需进行角桩冲切验算。（2）角桩冲切验算对于7A和7C分析：对于四桩承台，受角桩冲切的承台应满足下式:（a、048Alx + 0.20.48/1| v + 0.2仏N、 ax勺+寸+知式中：N、作用于角桩顶的竖向力设计值（kN）；角桩的冲切系数；仏，几 一一角桩冲跨比，其值满足，人广玉,知二玉; hhCPC2从角桩内边缘至承台外边缘的距离（加）,此处应取桩的 有效宽度；cpc2 5乂，5从承台底角桩内边缘引一 45冲切线与承台顶面 相交点，至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台边阶处位于该45线以内 时，取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。对 7A： =%=1123.问对 7

18、C： N=Nmg=24b6kNaXx = 250” ax v = 340mmc, = c2 = 0.7m 尽=1600mm ,妒卩誥2125ay =0.48亠 0.156 + 0.2= 1.348= 1.16所以:0,480.2125 + 0.2如。2+牛 +,v+ 1.16X0.7 + #1.348x| 0.7 + I 21430x1.6= 4820.2Na%N|对7A和7C均满足要求所以承台7A和7C均不发生冲切破坏。承台剪切验算对7A和7C分析：对于柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面 抗剪承载力即可。桩基规范规定，剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形 成的斜截面，抗

19、剪验算应满足：/oK 式中：匕一一垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一 侧的桩顶净反力设计值总和（kN）;Vv垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪计算截面一 侧的桩顶净反力设计值总和（kN）；Vox垂直于x方向的斜截面抗剪承载力设计值（kN）Vov垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值（kN）剪切系数，当14S2S30时，0 =当 0.3A1.4时，0=二；2 + 0.32计算截面剪跨比，匕二字，A=-o当几3,取2=3；fc混凝土轴心抗压强度设计值（kPG；仏承台计算截面的有效高度（加）；bx,叽承台计算截面处的计算高度（加）。对于I-1截面抗剪验算：b、= Be =2.5%

20、 二对 7A： Vx = 2N = 2x 1123.1 = 2246.2W对 7C：匕=2/Vmax =2x1246.6 = 2493.2QV对7A:VQx =0fjb、h =0.2x14300x2.5x1.6 = 11440.0W /0V = 2246.23 对7C：VQx = 0 bjh = 0.20X14300x2.5x1.6 = 11440.00 /0Vv = 2493.2W 于II-II截面抗剪验算对7A：对7C：4 =4 =25/（）=V. = 2Nz =2x1123.1 = 2246.2kNV. = 2% =2x1246.6 = 24932kN/1600= 0.2125 ZoVv

21、所以7A和7C均满足要求对7B分析：对 于I - I截面抗剪验算：S =约=2.5/()-匕=2% =2x102&03 = 2056.06WV=iooo = O625力儿1600P=0.130.625 + 0.3VQx=Pfc=0.13x14300 x2.5xl.6 = 7436.0JWV /0Vv = 2056.06册于II-II截面抗剪验算II-H截面左侧共3根单桩其反总力为：匕二 3 =3x102&03 = 3084.09RN:%- 人yhu340=-0.2125 =0.2x14300x4.0xl.6 = l8304.0W /()Vv7C满足要求承台的配筋计算混凝土采用C15 ,钢筋用I

22、I级钢筋fy = 3OON/mm2对7A分析：承台 IT 截面处最大弯矩M = 2Nmaxy = 2x 1123.1 x(0.25 + )= 1123.kN.m2A =09人佩1123.1x1()60.9x300x1600=26000”厂每米宽度范围的配筋A、=竺巴=1040沪,选7014,4 = 1077圖 1040/ 52.5_整个承台宽度范围内用筋7x2.5 = 17.5根，取20根承台 11-11 截面处最大距 M = 2/Vmaxy = 2 x 1123.1 x (0.34 + ) = 1325.2kN.tn24 -0.9)-每米宽度范围的配筋A =型兰=1227加加2,选8014,

23、 Av = 1231mm2 221mm2.5_整个承台宽度范围内用筋8x2.5 = 20根，取20根。所以整个承台7A双向布置，即2014 (双向布置)详细见图纸对7B分析: 承台 1-1 截面处最大弯矩 M = 2maxy = 2 x 1028.3 x (1.0 + ) = 2570.7 5k N.m24 M 2570.75 xlO6 cn 1487.75mm2整个承台宽度范圉内用筋6x4.0 = 24根，取24根承台 1I-II 截面处最大距 M = 2NmQ = 2x1028.3 x (0.34 + ) = 1213.0kN.m 2人=_= 3.0x2=2808.0加09f、h0.9x3

24、00x16000202 f)每米宽度范圉的配筋A =竺竺=112咖几 选814,4=123121123” 2.5_整个承台宽度范围内用筋8x2.5 = 20根，取20根所以整个承台7B横向布置24盘18,纵向布置2014.详细见图纸对7C分析：|承台 IT 截面处最大弯矩M = 2NmiiXy = 2x1246.6x (0.25 + ) = 1246.6kN.m2=2886.0/M _ 1246.6x10&O.9/v/?o 0.9x300x1600每米宽度范围的配筋宀尊J g.选 8014, A, = 1231 加加2 i54mm2整个承台宽度范圉内用筋8x2.5 = 20根，取20根承台II

25、-II截面处最大距M = 2心q = 2x1246.6x(0.34 +0.5T=15460kN”M1546.0 xlO6A =一 3579.0/7277?09厶力。0.9x300x1600qc7Q n每米宽度范围的配筋A =二上=143 l.(W,选6创8, 4 = 1527mm2 143 mm2 12.5_整个承台宽度范围内用筋6x2.5 = 15根，取15根所以整个承台7C横向布置20鱼14,纵向布置15电18,详细见图纸7A和7C桩基7B桩基图1-4桩基的平面及剖面图桩基的配筋计算混凝土采用C15,钢筋用HRB335M=O.90（+/S：）N“一一轴向压力承载力设计值；可靠度调整系数（P

26、钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数根据试验结果及数理统讣可得下列经验公式：当 % = 834 时：0 二-0.012%当 % = 3550 时：0 = 0.87-0.012%混凝土设计规范中，对于细长比%较大的构件，考虑到荷载初始偏心 和长期荷载作用下对构件的不利影响较大，0的取值比按经验公式所得到的0值 还要降低一些，以保证安全。对于细长比%比小于20发构件，考虑到过去使用 经验，0的值略微抬高一些。“规范”采用的卩值见表6-1Z.混凝土的轴心抗压强度设计值A构件截面面积/；纵向钢筋的抗压强度设计值；4；全部纵向钢筋的截面面积当纵向钢筋配筋大于3%时，式中A应改用/ = 11.2/h- = 2

27、2.4d查表得0二对7A：（1）求纵筋A；：已知矩形混凝土上截面面积：A=200000 mnr丄3001123.1x100.9 x 0.6-7.2x20xl04 =2133 zn/w2(2)计算配筋/：H A p=*2133=一0.0107 =% 2000004 =2513配筋图如下。故选用8根二级钢筋设计标高值对7B：(1)求纵筋生：已知矩形混凝土上截面面积:A 二200000川 0.90 一 4 丿=30011028 03x10 -7.2x2OxlO4 U1546/n/n20.9 x 0.6(2)计算配筋/：1546200000=0.0077 =%故选用8根空16钢筋人=1608加配筋图如

28、下。设计标高值对7C：(1)求纵筋生：已知矩形混凝土上截面面积:r J 1 1056.0 xlO3札.90A=200000m/n2 -7.2x20xl04 =1719 mm0.9 x 0.6(2)计算配筋/：1719 - = 0.0086 =%A 200000故选用8根16钢筋Ac =1608配筋图如图16o桩基设计说明（1）通过对拟建场地工程地质条件进行了分析、评价，论证了基础方案， 选择出最合理基础型式一一桩基础，并按要求选择预置混凝土圆桩，并进行了设 计。（2）场地地下水的类型主要由第层杂填土孔隙潜水、第层粉砂夹淤泥、 笫层承压水和基岩风化裂隙水组成。上部潜水主要受大气降水和涨潮时地 表

29、水的补给，下部承压水与闽江水有密切水力联系。（3）场地地下水对混凝土结构无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀：浅部孔隙潜水 对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀、承压水对其无腐蚀。（4）拟建建筑物的基础所采用的预制桩桩直径选用500mm ,设计区釆用一 柱四桩型式和一柱六桩式。（7）为确保建筑物的正常施工和安全使用，建议从建筑物基础施工至竣工 使用后的一定时间内，设置适当数量的观测点进行长期观测工作。参考文献1 岩土工程勘察规范（GB50021-94）,中国建筑工业出版社， 1994 年：2 建筑桩基技术规范.（JGJ94-94）,中国建筑工业岀版社，1994 年：3 卢廷浩.土力学.河海大学出版社，2002：4 华南理工大学，东南大学，浙江大学，湖南大学主编地基 及基础中国建筑工业出版社，1998年：5 段新胜.顾湘编着桩基工程.中国地质大学出版社，1998年;6 袁聚云李镜培，陈光敬编着土木工程专业毕业设计指南一 岩土工程分册中国水利水电出版社，1999年；7 林天健.熊厚金.王利群编着桩基础设计指南.中国建筑工业 出版社,1999年;8 陈仲颐叶书麟编着基础工程学中国建筑工业出版社，1990 年；9 周景星王洪瑾.虞石民李广信编着.基础工程清华大学岀 版社，1996年：10 高大钊 桩基础的设计方法与施工技术 机械工业出版社：