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桩基础设计任务书
本科生课程设计
课
程基础工程课程设计
题目:
柱下钢筋混凝土预制桩基础设计
学院建筑工程学院
年级、专业2011级土木工程
学号2011450081
姓名宗振宇
指导教师张建辉
—、工程地质资3
二、桩基础设计资料3
三、确定持力层,桩型,承台,埋深4
四、确定单桩承载力(根据规范的经验公式)4
4.1按桩周岩土的阻力确定单桩竖向承载力4
4.2按材料强度确定单桩竖向承载力4
五、桩身结构验算5
六、确定桩数和承台尺寸5
七、群桩承载力计算6
7」桩顶作用效应验算6
7」桩顶作用效应验算6
7.3软弱下卧土层承载力验算7
八、群桩沉降计算7
九、承台设计计算9
9」柱边冲切验算9
92角桩向上冲切验算10
9.3承台受剪且承载力验算10
9.4承台受弯承载力验算10
9・5•局部受压验算11
十、参考文献11
—、工程地质资料
建筑场地土层按其成因、土性特征和物理力学性质的不同,自上而下划分为4层,
物理力学性质指标见表1-1,勘察期间测得地下水混合水位埋深为2.0mo地下水水质
分析结果表明,本场地地下水无腐蚀性。
土
层
编
号
名称
厚
度
m
含
水W
(%)
天然
重度Y
(kn/
m3)
孔
隙比e
P8mpa
塑性指数lP
液性
指数
i
直剪试验
(直快)
压缩
模・
E.
(mp
a)
承载力
标准值
Mkpa
)
内摩
擦角
粘聚力c(kpa)
1-
2
杂填土
2.0
18.8
2-
1
灰色粉
质粘土
9.0
38.
2
18.9
1.0
2
0.3
4
19.
8
1.0
21
12
4.6
120
2-
2
灰黄色
粉质粘
土
4.0
26.
7
19.6
0.7
5
0.6
15
0.60
20
16
7.0
220
3
粉砂夹
粉质粘
土
>1
0
21.
6
20.1
0.5
4
1.012
0.4
25
15
8.2
260
土层的主要物理力学指标表1-1
二、桩基础设计资料
(1)地基基础设计等级为乙
(2)级;
(2)已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合:
轴力Fk二(3200+20
X81)二4820kN,弯矩Mk=(400+10x81)=1210kNm,剪力Hk二(50+2x
81)=212kN0(其中,Mk、Hk沿柱截面长边方向作用);•
(3)柱的截面尺寸为:
400mmx600mm;
(4)承台底面埋深:
d二2.0m;
(5)根据地质资料,以灰黄色粉质粘土为桩尖持力层,钢筋混凝土预制桩断面尺寸
300x300mm,桩长10.0m;
(6)桩基沉降量容许值:
[s]=200(mm);
(7)沉桩方式:
静压;
(8)桩身材料:
混凝土为C30,轴心抗压强度设计值fc=15mpa,弯曲抗压强度设计
值V16.5mpa;主筋采用知16,其强度设计值fy=310mpo.(起吊安装验算)
(9)承台材料:
混凝土为C30,轴心抗压强度设计值fc=15mpa,弯曲抗压强度设计
值fm=16.5mpa;抗拉强度设计值ft=1.5mpa・
三、确定持力层,桩型,承台,埋深
通过分析以灰黄色粉质粘土为桩尖持力层,钢筋混凝土预制桩断面尺寸
300x300mm,桩长10.0m,承台埋深确定2.0m,考虑到桩顶要伸入承台50mm,
所以桩有效桩长为9・95n%
杂填土—
、
O
•灰色粉质粘土
灰黄经粉质粘土
■
粉砂夹粉质粘土
桩基础示意图:
四、确定单桩承载力(根据规范的经验公式)
4」按桩周岩土的阻力确定单桩竖向承载力
—般预制桩及中小直径灌注桩,单桩竖向极限承载力标准值Q戚可按下式计算:
Q“k=Qsk+QPk="工血厶+qAP
彳讹桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,qpk极限端阻力标准值。
经查《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》可知灰色粉质粘土qstk=AQkPa灰黄色粉质粘土qsik=MkPao
Quk=2(+Q/tk讥厶+幻说4=4x0.3(40x9+64x0.95)/,+15OOxO.32=639.96AJV
单桩竖向承载力特征值尺,=%(K=2安全系数),所以«=空学=320册。
K2
4.2按材料强度确定单桩竖向承载力
N<(P^cfc^P+0.9/.4)
其中0=1.0匕=0.85X=\5MPaA=O.32/772/v=3\0MPa九=也匚
4
N«0血“%+0.9/vA」=1372RN
N(竖向力设计值)二4820xl.2=5784kN。
结论:
按地基土单桩竖向承载力比按材料单桩竖向承载力小,故单桩竖向承载
力特征值心=320册。
五、桩身结构验算
采用两点起吊,吊点位責距桩顶、桩尖0.207L二0.207x10二2.07m。
起吊时桩身最大负弯矩M/maU=0.0214其中q二0.3x0.3x25二2.25kN/m为每延米桩的自重,所以MrmaxI=0.0214ql:
=0.0214x2.25x102K(K为考虑在吊运过程中桩可能受到的冲击和振动而取的动力系数K二1.3)
M/maxX=0.0214如2=0.0214x2.25xIO2x1.3=6.26kN•m
=M,=MrmaxJt=6.26kNm
桩身弯矩设计值M二1.2M严1.2x6.26二7.512kN.m,桩身混凝土强度C30,桩身受
设桩身主筋混凝土保护层厚度取35mm,所以九=300-35=265mm
A&=-=804mm2>=10220故满足起吊要求。
六、确定桩数和承台尺寸
桩数估算“==导=19.5(1.3为考虑偏心荷载,将按轴心荷载确
320
定桩数增加)故取20根。
采用4x5布責,桩距(根据规范桩最小中心距Sn=3.0d(d桩直径或边长),考虑
对于大面积桩群,尤其是挤土桩,桩的最小中心距还应适当增大)所以Sfl=4x
0.3=1.2m,桩心距承台边缘距离不应小于桩直径或边长所以取0・3rn
B(=3x1.2+0.3x2=4.2/z?
L=4x1.2+0.3x3=5.4/n
七、群桩承载力计算
承台及上覆土重量G,Ad(7承台与上覆土的平均重度,取20kN/m3)
Gk=/Ad=20x5.4x4.2x2=907.2^
基础总重与轴心荷载Fk+Gk=4820+907.2=57272kN
7」桩顶作用效应验算
1轴心竖向力作用叫==112222=286.36^^ n20 2偏心竖向力作用 桩顶效应满足要求。 7.2考虑承台效应时复合基础的承载力特征值R 不考虑地震作用时,R=J+伉氏心根据规范Sfl=1.2md=0.3mB,=42” L=10m(桩长) 查《基础工程》表4-7生=0.42丄=3所以乙取0.085人(计算基桩所对应的承台底地基土净面积) 二(A-t]Apx)/n=(5.4x4.2-20x0.09)/20=1.04 fak(承台底0・5承台宽度深度内各层土地基承载力特征值按厚度加权平均值) B42d取二=上=2」加,所以fak=1.35fk=l.35X120=162kPa 22 所以R=320+0.085X162X1.04=334.3kN>Ra 7.3软弱下卧土层承载力验算 由于持力层下的土层的地基承载力大于持力层的fk,所以不需要验算下卧土 层承载力。 八、群桩沉降计算 有规范可知计算矩形桩基中心沉降时,桩基沉降量简化公式 P.(在荷载作用准永久组合承台底的平均附加应力) 桩端平面下压缩层厚度zn按应力比法确定,计算深处的附加应力bz与土的自重应力 m 々, j.i P.J(基础桩底面的各角点附加应力) 乙(为从桩端面深度开始的附加应力系数) 所以Z二(4—0.95)=3.05m 所以巧=4x0.142x215=122・2kPa 丁=18.8x2+(18.9-10)x9+(19.6-10)x4=156./(考虑地下水的影响)当1=7-=-^-=3.38-=—=1.29杳规范=0.046 b4.2/2b4.2— 所以bz=4x0.046x215=39倔 6=156.1+10・lx(7・1+0.95・4)=197.005kPa 所以0・2b「=39.401"“,所以最终深度取7」m。 n7zy—7a根据规范公式5=屮屮3=4屮屮£迄卢, ;ESi 匕(桩基等效沉降系数)匕7+#匕 心(矩形布桩时短边桩数)g=4 查《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》得 桩基沉降计算表(几=215好么) 位責 Z(m) a ? z 4瓦 4(Z.a.-Z^a.^) 码(kPa) ASr(m) 4.2/2 桩端平面 0 1.29 0 1 — — 持力层底面 3.05 1.29 1.45 0.838 2.556 7000 0.079 深度Z” 7.1 1.29 3.38 0.547 1.328 8200 0.035 0(桩基沉降经验系数) S=1.2x0.341x(0.079+0.035)=4.66cmVS]二20cm。 所以沉降满足要求。 九、承台设计计算 9.1柱边冲切验算 承台高h取950mm,/i0=0.95-0.05-0.035=0.865m(混凝土保护层厚度取35mm)。 400lx / 、 X X11oO z ✓1650 * * □ □ □nn V — K 0i*rft □1 □匚 ]□ s 匚 H -1 □n □ 匚 □ □□口 >————J / 冲垮比: A>.V= 管幣241所以5】 B获: =084=0.7 1+0.2 = /i0865 B。 〉,: 0.84八r==0.7 1+0.2 h=950mm>800mm,所以hp=0.996bc(柱短边长)九(柱长边长) 所以2瓦血+仏)+%•仇+仏)归切/A二2x[0.7(0.4+1.45)+0.7(0.6+1.95)]X0.996 X1500X0.865二7961.06kN>F,=1.35(4820-4820/20X6)二4554.9kN 9・2•角桩向上冲切验
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