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1、-基础工程课程设计-第 9 页土木工程专业基础工程课程设计任务书桩基础设计一、设计资料1、某建筑场地在钻孔揭示深度内共有6个土层，各层土的物理力学指标参数见表1。土层稳定混合水位深为地面下1.0m，地下水水质分析结果表明，本场地下水无腐蚀性。 建筑桩基设计等级为乙级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载（作用在柱底即承台顶面）：,，H = 50kN；柱的截面尺寸为：400400mm；承台底面埋深：d=1.5m。 2、根据地质资料，以第4层粉质粘土为桩尖持力层，采用钢筋混凝土预制桩 3、承台设计资料：混凝土强度等级为C20，轴心抗压强度设计值为，轴心抗拉强度设计值为，钢筋采用HRB335级钢筋，钢筋
2、强度设计值 4、建筑桩基技术规范(GJG94-2008)二、设计内容及要求： 1、按照持力层埋深确定桩长，按照长径比40-60确定桩截面尺寸；2、计算单桩竖向承载力极限标准值和特征值； 3、确定桩数和桩的平面布置图； 4、群桩中基桩的受力验算； 5、软弱下卧层强度验算； 6、承台结构计算； 7、承台施工图设计：包括桩的平面布置图，承台配筋图和必要的图纸说明； 8、需要提交的报告：任务书、计算书和桩基础施工图。注：1、计算书打印，按照A4页面，上下左右页边距设置为2.0cm，字体采用宋小四号2、图纸采用3号图幅，图纸说明即为图中的说明3、任务书、计算书和桩基础施工图装订成一册4、将电子稿按班打包
3、交上来，每人的电子稿名称按照学号+姓名命名表1 地 基 土 物 理 力 学 指 标 设 计 参 数 表 工程编号： 工程名称： 层序岩土 名称 /层厚(m)含 水 量土 的 重 度孔 隙 比土 的 比 重液限塑限塑 性 指 数液 性 指 数压 缩 系 数固 快法快剪法无侧限 抗 压 强 度建 议 值凝 聚 力摩 擦 角凝 聚 力摩 擦 角 压缩 模量地基承载力特征值预制桩极限标准值桩周土摩擦力桩端土承载力0e0GslpIPIL1-2ccquEs1-2fakqskqpk(%)(kN/m3)(%)(%)(%)(%)(%)(MPa-1)(KPa)( )(KPa)( )(KPa)(MPa)(KPa)(
4、KPa)(KPa)1素填土/1.52粉质粘土/3.038.7 18.3 1.072 2.73 41.0 24.8 16.2 0.862 0.61 18.1 8.3 49.9 3.2 75 24 3淤泥/15.058.5 16.5 1.632 2.74 53.8 26.6 27.2 1.181 1.29 5.5 2.0 8.0 8.8 16.1 1.9 65 14 4粉质粘土/4.027.3 19.5 0.788 2.72 32.9 19.3 13.6 0.592 0.36 21.5 8.0 28.5 16.0 5.2 100 32 1600 5淤泥质粉质粘土/6.042.9 17.6 1.21
5、9 2.73 41.2 26.1 14.5 1.114 0.86 7.3 3.4 10.2 11.6 2.4 75 16 6粉砂/10.08.5 250 60 3000 桩基础设计计算书一、 按照持力层埋深确定桩长，按照长径比40-60确定桩截面尺寸；由地基土物理力学指标设计参数表，桩插入承台的深度50mm。选第四层粉质粘土为持力层，设桩进入持力层深度为1.95m。则桩的长度L=0.05+3.0+15.0+1.95=2.0m。根据长径比40-60选定桩的截面边长b=450mm，显然402000450=44.460。二、计算单桩竖向承载力极限标准值和特征值；Qu= uqiskli+APqpk=4
6、0.45(243+1415+1.9532)+16000.452=943.92KNRa=QuK=943.922=472KN 三、确定桩数和桩的平面布置图；初选桩的根数N=VkRa=3200472=6.72根，暂取7根。易知4.5d=4504.5=2025mm，取桩心距s=2050mm。 采用梅花桩，平面布置如下： 承台的宽度和长度分别为:bc=20502+450+450=5000mmhc=20502+450+450=5000mm 取承台埋深为1.5m。承台及其上填土重，地下水位以下土的重度取浮重度。 Gk=Ad=（201.0+0.520-10）5.05.0= 625KN 单桩的竖向作用力Nk=F
7、k+Gkn=3200+6257=546kNRa=472KN（不可行） 当n=8根时，平面布置如下：Nk=Fk+Gkn=3200+6258=478kNRa=472KN（不可行） 当n=9根时，平面布置图如下：Nk=Fk+Gkn=3200+6259=425kNRa=472KN（可以）综上，应取9根桩。四、群桩中基桩的受力验算；1、 复合桩基竖向承载力特征值R的计算。根据Sa/d=2050/450=4.56，Bc/l=5000/20000=0.25，查表得c=0.20计算基桩所对应的承台底净面积：Ac=A-nApsn=25-90.450.459=2.575mm2承台下1/2承台宽度且不超过5m的深度
8、范围内土的地基承载力特征值为fak=75Kpa，得桩基的竖向承载力特征值 R=Ra+cfakAc=472+0.19752.575=508.7KN2、 桩基顶的竖向荷载。轴心力作用 Nk=Fk+Gkn=3200+3659=425kN偏心竖向力作用 My=Mk+Hk1.2=400+501.2=460kNm Nik=Fk+GknMxyiyi2Myxixi2作用在桩顶的最大、最小竖向力： Nminmax=4724601.8561.852=513.44KN0满足竖向承载力要求。3、 桩基顶的水平荷载。单桩水平承载力特征值计算公式RHa=0.753EIXx0ax0a=10mm，m=4.4MN/mm，C30
9、混凝土的弹性模量为EC=3104N/mm2，HPB335级钢筋的弹性模量Es=2.0105N/mm2。b1m，b0=1.5b+0.5=1.50.45+0.5=1.175m钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值：E=EsEc=2.01053104=6.67，g=0.7%方形截面：W0=b6b2+2E-1gb02 =0.4560.452+26.67-10.7%1.1752 =2.341107mm3桩的抗弯刚度EI=0.85ECI0 ,换算截面惯性矩I0=12W0b0 EI=0.853104122.3411071175=3.51108N/m2水平变形系数=5mb0EI=54.4106N/m41.1753
10、.51108=0.4302（1/m）换算深度h=0.430220=8.6m查表得vx=2.441，所以，RHa=0.750.4302433.511082.44110=85.86KN单桩水平承载力Hk=Hn=509=5.56kNRHa=85.86KN（可以）五、软弱下卧层强度验算； 桩心距6d，可以将桩基础是为实体基础，软弱下卧层的计算公式为：z+mzfaz淤泥质粉质粘土的孔隙比0.85，液性质数IL=0.5290.85，故深度修正系数d=1.6，地下水以下的土的浮重度，根据公式sat=Gs+e1+ww及=sat-w则浮重度=sat-w=（Gs+e1+w-1）w2=（2.73+1.072%1+0
11、.378-1）10=9.76kN/m33=（2.74+1.634%1+0.585-1）10=7.39kN/m34=（2.73+0.788%1+0.273-1）10=11.43kN/m3基础底面以上土的厚度加权平均重度m1=（201.0+100.5+9.763+7.3915+11.431.95）/21.45=8.74 kN/m3按扩散作用基础底面处的附加应力p0k：p0k=pk-C=FK+GKA-c实体深基础底面积A=a0+2ltan4b0+2ltan4，查表的=23A=4.55+219.5tan2344.55+219.5tan234=71.86m2p0k=3200+19-1071.8621.4
12、571.86-8.7421.45=50.11Kpa不考虑扩散作用时基础底面处的附加应力p0k：p0k=pk-C=FK+Gk+GK-2a0+b0qsialia0b0-m1(l+d)p0k=3200+625+204.554.5519.5-29.1344.44.554.55-8.7421.45 0（不可行）软弱层顶面以上土的厚度加权平均重度m2=（201.0+100.5+9.763+7.3915+11.434）/23.5=8.8.97 kN/m3两层土的弹性模量之比为ES1Es2=5.22.4=2.17，查表得桩端持力层的扩散角=18.4。实体基础的计算宽度和长度A0=a0+2ltan4，B0=b0
13、+2ltan4。即有A0=B0=4.943m软弱层顶面的附加应力z=p0kA0+B0A0+2ttan(B0+2ttan) =(50.11(4.9434.943)4.943+22.05tan18.4(4.943+22.05tan18.4) =30.78Kpa经深度修正后的地基承载力faz=fak+dm2（d-0.5）=75+1.68.97（23.5-0.5）=405.10kpa易知， z+mz=30.78+8.9423.5=236.4kpaho=1130mm取a0x=ho=1130mm。0x= a0x h0=1.0同理，a0y=aoy=1130mm，0y=0x=10x=0x=0.84a0x+0.
14、2=0.7由线性内插法的hp=0.96720xbc+a0y+0y(hc+a0x) hpftb0 =20.70.4+1.132 0.976 11001.13 =5197.2KNFl=3840KN满足要求。角桩对承台的冲切计算。C1=C2=675mm，a1x=a1y=1625mm1x=1y=a1x/ho=1625/1130=1.441.0，取1x=1y=1.01x=1y=0.561x+0.2=0.4667 1xC2+a1x/2+1y(C1+a1y/2)hpftb0=0.4670.675+1.6252+0.467(0.675+1.6252)0.97611001.13=1682.65kNmax=535
15、.9kN(可以)2、 承台受剪承载力计算。柱下桩基础独立承台斜截面受剪承载力按下式计算： Vhsftb0h0对A-A截面x=axh0=16251130=1.438 (介于0.3与3之间) hs=800h01/4=80011301/4=0.917 剪力系数 =1.75/（+1.0）=1.75/（1.438+1）=0.7178hsftb0h0=0.9170.7178110051.13 =4090.7KN(535.93)=1607.7KN(可以)3、承台抗弯承载力计算计算柱边x，y方向的钢筋量。 Mx=Niyi=535.931.625=2612.5KNm As=Mx0.9fyh0=2612.51060.93001.13=8563mm2选用1428，实际As=8620mm2，沿x轴方向均匀布置，通长配筋。由对称关系，y方向的配筋与x轴一致。七、承台施工图设计：包括桩的平面布置图，承台配筋图和必要的图纸说明；说明：承台配筋图中，其承台边缘和四角应采用加密钢筋。桩与承台连接处应保证防水构造要求。