资源描述
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灌注桩基础课程设计
1、设计资料
（1）设计题号6，设计轴号（轴、轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数）。
（2）柱底荷载效应标准组合值如下
轴荷载：
轴荷载：
轴荷载：
（3）柱底荷载效应基本组合值如下
轴荷载：
轴荷载：
轴荷载：
（4）工程地质条件
①号土层：素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特征值=95kPa。
②号土层：淤泥质土，层厚3.3m ，流塑，承载力特征值=65kPa。
③号土层：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值=110kPa。
④号土层：粉质粘土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值=165kPa。
⑤号土层：，粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值=280kPa。
（5）水文地质条件
地下水位于地表下3.5m，对混凝土结构无腐蚀性。
（6）场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度为7级，场地内无可液化砂土、粉土。
（7）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。室外地坪高同自然地面，室内外高差450mm，柱截面尺寸400mm400mm，横向承重，柱网布置图如下：
2、灌注桩基设计
建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m，自然地面标高同室外地坪标高。根据建筑类型，该建筑桩基设计等级为丙级，拟采用直径为400mm的混凝土沉管灌注桩，选用⑤号土层粉砂层为持力层，桩尖深入持力层0.6m（对于砂土不小于1.5d），设计桩长15m，桩尖长0.5m，初步设计承台高0.95m，承台底面标高-1.65m，桩顶深入承台50mm。
（1）单桩承载力计算
根据以上设计，桩顶标高为-1.65m，桩底标高为-16.65m，桩长15.0m。
①单桩竖向极限承载力标准值计算
=+=+，查表4.2得：
=3.14400（0.3522+3.328+6.645+4.220+0.675）=872kN
=3.142400=301kN
=872+301=1173kN
②基桩竖向承载力设计值计算
承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此不考虑承台土效应，即承台效应系数，则有：
R===586.5kN
根据上部荷载初步估计桩数为
n===4.59，取设计桩数为6根。
3、桩基的验算
由于桩基所处的长度抗震设防烈度为7度，且场内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。下面进行桩基竖向承载力验算。
桩中心距取3.5d=1.4m，桩心距承台边缘均为400mm，根据桩数确定承台尺寸为2.2m3.6m，矩形布桩（见下图）。
承台及其上填土的总重为=2.23.61.6520=261.36kN
计算时取荷载的标准组合=491.89＜R
566.53kN
417.24kN
因此=566.53 kN＜1.2R=703.8kN
kN＞0
满足设计要求，所以初步设计是合理的。
4、承台设计
承台混凝土选用C25，，，承台钢筋选用HRB335级，。
（1）承台内力计算
承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反力设计值为
（2）承台厚度及受冲切承载力验算
为防止承台产生冲切破环，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.95m，承台保护层后50mm，则。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。
由于基桩为圆形桩，则换算成等效方桩截面边宽为
320mm，承台计算简图如下：
①柱对承台冲切
承台受桩冲切的承载力应满足
冲跨比==0.378（在0.25～1.0之间）
（在0.25～1.0之间）
冲切系数
截面高度影响系数==0.9875
=2[1.45（0.4+0.34）+1.45（0.4+0.34）]0.987512700.9
=4844kN＞kN
故厚度为0.95m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。
②角桩冲切验算
承台受角桩冲切的承载力应满足下式
从角桩内边缘到承台外边缘的距离为
0.56m
0.34，0.34
==0.378（在0.25～1.0之间）
=0.378（在0.25～1.0之间）
=0.987512700.9
=1597kN＞708.38kN
故厚度为0.95m的承台能够满足角柱对承台的冲切要求。
（3）承台受剪承载力计算
承台剪切破环发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于Ⅰ—Ⅰ截面，
=0.378（在0.25～3.0之间）
剪切系数：1.27
受剪切承载力高度影响系数
0.971
Ⅰ—Ⅰ截面剪力为
V=2=1417kN
则=0.9711.2712702.20.9=3101kN＞V=1417kN
故满足抗剪切要求。
（4）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kN，则
21.2=1700kNm
因此承台长边方向选用22@120，则钢筋根数n=19，实配钢筋，满足要求。
对于Ⅱ—Ⅱ截面，取基桩净反力平均值进行计算，
此时950-70=880mm
则947.51 kNm
因此承台短边方向选用16@190，则钢筋根数n=20，实配钢筋，满足要求。
承台计算配筋简图如下：
（5）承台构造设计
混凝土桩桩顶深入承台50mm，两承台间设置联系梁，梁顶面标高-0.7m，与承台顶齐平，梁宽250mm，梁高400mm，梁内主筋上下共412通常配筋,箍筋采用Ф8@200。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，挑出边缘100mm。
5、桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235、级。
（1）桩身轴向承载力验算
桩顶轴向压力应符合
=752kN
计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑屈压影响，故取稳定系数；对于挤土灌注桩，施工工艺系数；C25级混凝土，，
则=10.811.90.253.140.40.4
=1196kN＞=752kN
故桩身轴向承载力满足要求。
（2）桩身水平承载力验算
每根基桩承受水平荷载为=27kN
桩身按构造要求配筋，桩身配6Ф12纵向钢筋，则桩身配筋率为
=0.54%
满足（0.2%～0.65%）之间的要求。
对于配筋率小于0.65%的灌注桩，单桩水平承载力特征值为
桩身为圆形截面，故，。
由于，查表4.12，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25。
圆形桩计算宽度
根据，，
=
=6.583
=6.5830.40.5=1.317
=0.852.81.317=31.34
==0.953m
柱顶最大弯矩系数取值：由于桩的入土深度h=15m，桩与承台固接。＞4，取，查表4.11得=0.926。
=
=0.13
取在荷载效应标准组合下桩顶最小竖向力（此时单桩水平承载力特征值最小），
==30824N
=30.82kN＞=27kN
故桩身水平承载力满足要求。
（3）配筋长度计算
基桩为端承摩擦型桩，配筋长度不小于桩长的，同时不宜小于4.2m，则配筋长度取10m。钢筋锚入承台35倍主筋直径，即3512=420mm。
（4）箍筋配置
采用Ф6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度大于4m，须每隔2m设一道12焊接加劲箍筋。
6、估算、轴线柱下桩数
（1）桩数估算
设计、轴线柱下桩基础的方法与轴线柱下相同，单桩极限承载力标准值1173kN，基桩竖向承载力特征值586.5kN。
轴荷载：
根据初步估计桩数，即
n==3.94
则轴下设计桩数为4根。
轴荷载：
根据初步估计桩数，即
n==5.06
则轴下设计桩数为6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 轴线承台尺寸为2.8m2.8m，桩最小中心距1.4m，桩心与承台边缘距离为0.4m; 设计 轴线承台尺寸为2.2m3.6m，桩中心距1.4m，桩心与承台边缘距离为0.4m。
轴轴承台布置如图：
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