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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录10 专心-专注-专业柱下独立承台钢筋混凝土预制桩基础设计 1 设计资料 1.1 上部结构资料某教学实验楼，上部结构为十层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。上部结构传至柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载如下：竖向力：4500kN， 弯矩：50 kN m， 水平力：30kN拟采用预制桩基础，预制桩截面直径为500mm。1.2 场地工程地质条件拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响；不考虑承台效应。场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基
2、的土层分布情况及各土层物理、力学指标见下表：地基各土层物理、力学指标表土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）天然重度（kN/m）天然含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）内聚力（kPa）内摩擦角( 0 )压缩模量(MPa)地基承载力特征值(kPa)1杂填土1.51.515.52粉质黏土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103黏土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.21004粉土27.15.318.328.00.8833.018.016.922.111.01605淤泥质黏土27.116.945.31.26.04.
3、71.2502 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深2.1 桩型 根据任务书的说明，拟采用混凝土预制桩基础，桩截面形式采用圆形，半径为R=500mm。2.2桩长依据地基土的分布：第二层为厚8.3M的粉质粘土，地基承载力为110kpa。第三层为12M厚的黏土，地基承载力为100kpa。第四层为厚5.3M的粉土，地基承载力为160kpa。宜选择第第四层为桩基础持力层，桩端全断面进入持力层2m。桩长确定有以下考虑因素： 尖全截面进入持力层的厚度不小于2R,此处取2000mm2R=1000mm 桩顶伸入承台长度不小于50mm，取60mm; 尖的锥尖长度（1.31.5）R,取1.4R=1.4500=700m
4、m 设计承台埋深为1.5m 桩的计算长度：8300+12000+2000=22300mm 桩身总长度:22300+60+700=23060mm，近似取为23m3 确定单桩极限承载力标准值 3.1 计算单桩竖向承载力l 根据地基基础规范经验公式 桩侧土的极限侧阻力标准值（KPa）查建筑桩基技术规范JGJ 94- 2008 5.3.5内插法如下表土层液性指数孔隙比粉质黏土层0.870.9047黏土层0.611.0661粉土层0.670.88632593.3l 由地基基础规范经验公式： 则单桩竖向承载力特征值： 4 桩数和平面布置的确定4.1 荷载组合 荷载组合：4.2 初步估算桩数由于柱子是偏心受
5、压，故考虑一定的系数，规范中建议取，现在取1.1的系数，即：初步曲取n4根4.3 初选承台尺寸承台的最小宽度不应小于500。为满足桩顶嵌固及抗冲切的需要，边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150，所以桩的外边缘至承台边缘的距离取200mm桩距: ，满足构造要求。承台长边承台短边为满足承台的基本刚度、桩与承台的连接等构造需要，柱下独立桩基础承台的最小厚度为300，其最小埋深为500。暂取承台埋深为1.5m，承台高度h为1m ，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm,则承台有效高度为：承台底面尺寸为 ：。确定桩数：,所以取4根桩。 5 桩顶作用验
6、算（1） 荷载取组合：. 承台高度设为1.2m等厚，荷载作用于承台底面。（2） 基桩平均竖向力：（3）桩顶受力计算 作用在承台底形心处的弯矩 桩顶受力计算如下：（4）验算，,故满足要求。（5）单桩水平承载力计算单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。6 桩基软弱下卧层承载力验算 软弱下卧层经深度z修正后的地基承载力特征值公式: 该软弱下卧层为淤泥质土，查地基基础设计规范GB5007-2002,表5.2.4 则faz=50+0+17.68（27.1-0.5）=264.3kpa 桩群外围桩边包络线内矩形长,宽分别为: ,硬持力层厚度,持力层与软弱下卧层之比为, 查桩基规范JCJ94-2008表
7、5.4.1,内插法求得。对于桩距不超过的群桩基础,桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力的软弱下卧层时,可按照下列公式验算软弱下卧层的承载力:取,软弱下卧层顶面土的自重应力为: 所以: ,满足要求。7 桩基础沉降验算7.1计算沉降量 采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用修正后的分层总和法计算最终沉降量。 竖向荷载标准值 基底处压力 基底自重压力 基底处的附加应力桩端平面下的土的自重应力和附加应力计算如下:. 在时:. 在时: . 在时: . 在时: . 在时: . 在时: . 在时: . 在时: 将计算资料整理于下表:表3 的计算结果
8、Z(mm)0.20.001.000.000.25000180.8478836.1681000.001.000.830.19625189.14618.5837.8282000.001.001.670.10675197.44336.47639.4883300.001.002.750.05875208.23185.1841.6464000.001.003.330.03405213.06107.325642.6125000.001.004.170.02530219.9679.745643.9926000.001.005.000.01800226.8656.73645.3727000.001.005.8
9、30.01382233.7643.5606446.752在处, ,满足要求。将计算资料整理于表4表4计算沉降量Z(mm)(mm)010.00 0.2500 788.000 0.000 100010.83 0.2332 735.046 233.200 233.2001100066.8224200011.67 0.2007 632.480 401.320 168.12048.330012.50 0.1451 485.566 462.150 60.8309.400013.33 0.1248 393.244 499.040 36.8901200167.500014.17 0.1079 340.164
10、539.600 40.560106.5376600015.00 0.0906 285.571 543.600 4.00010.700015.83 0.0828 260.986 579.600 36.00094.56分层总和法计算桩基中点沉降S(mm)504.7.2 确定沉降经验系数等效沉降系数：其中： , ，.内插法得到：,. 计算桩基沉降经验系数： 表6压缩模量当量值计算层号(m)000.000011000233.20.616705.622000168.12.5612043.505453300033.8326658.042423.4400063.8950345.3241954.4333355
11、00040.5631961.2826634.4660004.0031522626.7700036.002836823640=.8=.0636Es=Ai/Ai/Esi3.（查桩基规范5.5.11），计算桩基沉降：满足规范要求。8桩身结构设计计算8.1单点起吊两端桩长各23m,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=6m)处，起吊时桩身最大正负弯矩，其中K=1.3; 即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。图8.2 单点吊运计算图 桩身长采用混凝土强度C30,钢筋采用，所以:桩在用两点平吊至预定桩位时，需要采用单点吊立就位。截面设计:桩身长采用混凝土强度
12、C30可知：，。,.受力筋为II级钢筋HRB335()，箍筋为HPB300级（），所以：桩身截面有效高度故满足适筋条件；算所需钢筋截面面积:桩身受拉主筋，选用（），满足要求。因此整个截面的主筋用，总其他构造要求配筋见施工图。8.2桩身强度验算 混凝土预制桩取满足要求。箍筋采用8200,在桩顶和桩尖应适当加密，桩尖长，取，桩顶设置三层850钢筋网，层距，具体见桩身结构施工图。9 承台设计承台混凝土强度等级采用C30，由荷载规范采用基本组合的荷载分项系数，取1.35。相应于荷载效应基本组合时作用于柱底的荷载设计值为：承台预设高1m，桩顶伸入承台60mm，钢筋的保护层取按有垫层取为50mm。则承台有
13、效高度： 。承台混凝土强度等级采用C30。 9.1柱对承台的冲切（冲切锥内无桩体） ，冲切力： ，承台厚度H=1.2m,计算截面处的有效高度：。冲跨比， 冲切系数满足要求。9.2 角桩对承台的冲切扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值：从角柱内边缘至承台边缘距离为：， 角桩冲垮比： 角桩的冲切系数： 满足要求。9.3 斜截面抗剪验算剪跨比与以上冲跨比相同。剪跨比 剪切系数 受剪切承载力截面高度影响系数 计算：对锥形承台1-1斜截面： 满足要求。对锥形承台2-2斜截面与1-1斜截面相同。9.4 受弯计算承台最大弯矩受力筋为II级钢筋HRB335()。 选用（），满足要求。 钢筋间距，满足间距
14、要求。沿平行x，y轴方向均匀布置。详细配筋图见所附施工图。参 考 文 献1 中华人民共和国国家标准. 建筑桩基设计规范 （JGJ94-2008）. 北京：中国建筑工业出版社，20082 中华人民共和国国家标准. 混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）.北京：中国建筑工业出版社，20023 中华人民共和国国家标准. 建筑地基基础规范 （GB50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，20024 东南大学，浙江大学，湖南大学，苏州科技学院，土力学. 北京：中国建筑工业出版社，2005 5 莫海鸿，杨小平，基础工程. 北京：中国建筑工业出版社，20086梁兴文，史庆轩，混凝土结构设计原理. 北京: 中国建筑工业出版社，2007