灌注桩基础课程设计讲课教案.pdf

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1、 灌注桩基础课程设计 1、设计资料（1）设计题号6,设计轴号B（A轴、6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 A轴荷载：B轴荷载：6轴荷载：（3）柱底荷载效应基本组合值如下 A轴荷载：B轴荷载：6轴荷载：（4）工程地质条件 号土层：素填土，层厚1.5m,稍湿，松散，承载力特征值f二95kPa。ak 号土层：淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值f二65kPa。ak 号土层：粉砂，层厚6.6m,稍密，承载力特征值f=110kPao ak 号土层：粉质粘土，层厚4.2m,湿，可塑，承载力特征值f=165kPao ak 号土层一粉砂层，钻孔未穿透，中密密实，承载力特

2、征值f二280kPa。ak（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9.6mo室外地坪高同 自然地面，室内外高差450mm,柱截面尺寸400mmxX）mm,横向承重，柱网 布置图如下：F=2310kN；k F=2690kN；M=275kNjm；V=165kN k k M=231kNnm；V=162kN k k M=238kNDm；V=153kN F=2910kN；F=3790kN；k F=3430kN；k M=286kNQm；

3、V=204kN k k M=251 kN Cm；V=188kN k k M=266kN m；V=196kN k k 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1.5dX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-16.65

4、m,桩长15.0m。单桩竖向极限承载力标准值计算 Q=Q+Q=u q|+A q,查表42得：uk sk pk p sik i p pk Q=3.14X 400X（0.35 X 22+3.3 X 28+6.6 X 45+42 X 20+0.6 X 75）=872kN sk 1 Qp=2x 0.42X3.14X2400=301 kN Q=872+301=1173kN uk 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7=0,则有：C R 二吁齐字二586.5kN 根据上部荷载初步估计桩数为 二黑二459,取设计桩数为6根。R 586.5

5、a 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二1.4m,桩心距承台边缘均为400mm,根据桩数确定承台尺 寸为2.2mX 3.6m,矩形布桩（见下图）。6000 c3CC 690C 6000 6CC0 承台及其上填土的总重为 6 二22X3.6X 1.65X20二261.36kN k 计算时取荷载的标准组合N二I肿 2690+261.36二与i 89VR k n 6 N=N+=491.89+(162x0.95+231)=56653kN ikmax k 乙2 4x1.4

6、2 N=N-=581.06-(179x-5248)=417.24kN ikmin k 7 丿屮 因此 N=566.53 kN0 kmin 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,f=1.27N/mm2,f=11.9Nyhim2,承台钢筋选用 HRB335 级，f=300N/mm2。y（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,4x1.42 N(251+188x0.95)x1.4=70838kN 4x1.42 N1 min-

7、F 3790 i _ N=554.96kN 631.67kN 承台保护层后50mm,则h=950-50=900诃。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 柱对承台冲切 承台受桩冲切的承载力应满足 F F=F-S N=3790-0=3790 kN 故厚度为0.95m的承台能够满足柱对承台的冲切要求。角桩冲切验算 b=0.8d P 320mm，承台计算简图如下:4 400 口 4 c CD n 三-v 400 ln 3斗0400340560 o 承台受角桩冲切的承载力应满足下式 a a N 708.38kN 故厚度为0.95m的承台

8、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-亠=空=0378（在0.253.0之间）勾09 剪切系数：a=._175_=127 入+1 0378+1 受剪切承载力高度影响系数 800 Pu=（）025=0.971 hs h o II截面剪力为 V二2X N =70838x2=1417kN max 则 P af bh=0.971 X1.27 X1270X 2.2 X 0.9=3101 kN V=1417kN hs t 0 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：I截面,对于I 一 I截面，取基桩净反力

9、最大值N1=708.38kN，贝 max M=S N y=2X 708.38X1.2=1700kNZm x i i M 1700 x10 A=小小“c“c=6996mm2 si 0.9 f h 0.9 x 300 x 900 y o 因此承台长边方向选用 22120,则钢筋根数n二嚮+1=19,实配钢筋 A=19x380.1=7222mm2,满足要求。S 对于II II截面,取基桩净反力平均值N =631.67kN进行计算,此时 h=950-70二880mm o 则 M 二N x=3x631.67x0.5=947.51 kNm y i A M 947.51x10 A=-=3988mm2 s2

10、0.9 f h 0.9 x 300 x 880 y o 因此承台短边方向选用 16190,则钢筋根数n=辔+1=20,实配钢筋 A=20 x 201.1=4022mm2,满足要求。S 承台计算配筋简图如下：400 I 3600（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,650 1400 4D(2cbe 1400 o in e 100 与承台顶齐平，梁宽250mm,梁高400mm,梁内主筋上下共4 12通常配筋,箍筋采用8200。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C3

11、0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N N 二752kN max 故桩身轴向承载力满足要求。徐MWWflrt确亠 nk=lfe=27kN ik 桩身按构造要求配筋，桩身配612纵向钢筋，则桩身配筋率为 A 678.6 nr Ao/P=s=-=0.54%9 A,3.14x0.42 4 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 圆形桩计算宽度 b=0.9x(1.5d+0.5)=0.99m o _ 根据 El=0.85E I,I c 0 0 Wo=d2+2(aE-1)p d2”0.4_,2.1x105=

12、“0.42+2x(32 2.8x104 n f KI mt 0 V M 桩身为圆形截面，i 工 Vmb 曲于a二5 0,El T fbA(125+22p)(1+k)g mtn 匚=0.5 o N 查表412,取桩侧土水平抗力系数的比例系数m二25 MN m4o E s E c-1)x0.54%x(0.4-0.07)2 =6583x10-3 nV Io=6.583x1O-3XO.4XO.5=1B17x1O-3m4 EI=O.85ECIO=O.85X2.8X1O4X1317X1O-3=31.34MN 彤 柱顶最大弯矩系数u取值：由于桩的入土深度 h二15m,桩与承台固接。M ah=0.953x15

13、=143 4,取讣=4,查表 411 得u 二0.926。M A兀d 2 A=11+(a-1)p J n 4 E g=巴1+(31-1)0.54%4 2.8=0.13 N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 k I、D 0.75ay f W M 9-“C.N 小)，R=-mt o(1 25+22p)(1+一N$)ha u g Y f A M mtn 0.75x0.953x2x127x106x6.583x10-3“门心厂八“0.5x491.89x10s x -五-(1.25+込0.0054)(1+鮎刀伽心亍)二30824N=30.82kN H 二27kN ik 故桩身

14、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 Z=4.2m,则配筋长度取10m。钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35X 12=420mmo(4)箍筋配置 采用6200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度大于4m,须甸隔2m设一道 12 焊接加劲箍筋。6、估算A、6轴线柱下桩数(1)桩数估算 设计A、6轴线柱下桩基础的方法与B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。倉轴荷载：F=2310kN；M=275kNjm；V=165kN k k k 根据初步估计桩数，即imb=0.953m _ F 2310 n=-R 5

15、86.5 则A轴下设计桩数为4根。6 轴荷载：F=2970kN；M=238kNZm；V=153kN k k k 根据初步估计桩数，即 _ F 2970 nk-=-R 586.5 则6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A轴线承台尺寸为2.8mX2.8m,桩 最小中心距1.4m,桩心与承台边缘距离为0.4m;设计G轴线承台尺寸为2.2m x 3.6m,桩中心距1.4m,桩心与承台边缘距离为0.4ITI。A轴6轴承台布置如图：=3.94 二 5.06 22 00 LT J _ 5-D c)E a c )ft 700 bt _ t _ 700 400 400