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1、 桩基础课程设计题 目：某机械厂粗加工车间桩基设计指导老师： * 班 级： * 姓 名： * 学 号： * 组 别： * 建筑工程学院 6 月 2 日某机械加工车间桩基设计一、设计资料1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300400mm2)传至基础顶面最大荷载为：轴力Fk=2500KN，弯矩Mk=300KN.m，剪力Hk=30KN。2、工程地质勘察汇报中指出：地基土工程地质条件。（1）地形、地貌：该场地内原建有平房两幢（现已拆除），场地内地形平坦，相对高度不足1m。在黄河泛滥平原，冲洪积形式，表层覆盖有少许植被和杂填土。 地层岩性： 依据钻探编录，室内试验和标准贯入试验将场地内所揭露地层分为六层
2、。其岩性自上而下为：表土、软而可塑粉质粘土、软塑粘土、流塑淤泥质粘土、软塑粉土、同一硬度粉质粘土，现分述以下： A、表土：以橘黄色粉土为主，局部为杂填土，含植物根、砖渣等，分布场地表面，厚度约0.3m（因为有高低之分，所以以剖面为准），据目测有机含量不高。 可塑、湿、中压缩性B、软可塑粉质粘土：褐黄色，褐灰色，含少许铁质浸染和结核，含植物根，腐殖根，厚度约为2m，全区全部有分布。 软流塑、湿饱和、高中压缩性C、软塑粘土：褐色，含少许生物碎屑及铁质结核，厚度约为2.5m，分布于全区。 软流塑、饱和、高中压缩性D、流塑淤泥质粘土：呈黑灰色，含多量有机质，有臭味夹有薄层粉砂或细砂，偶见贝壳，为三角洲
3、冲积物。厚度约为5m。 软塑、饱和 E、软塑粉土：褐黄色，灰黄色，含砂质团块，自上而下颜色逐步变深，有淡臭味，含少许生物碎屑，云母片，该层厚约4.2m,区内全部有分布 。（大于5d 可做持力层但需考虑。） 软流塑、饱和、中等压缩性F、同一硬度粉质粘土：呈棕红色，有紫红色和白色斑点，层厚很深。 硬塑、稍湿（2）水文地质条件：据外业施工期间，测得地下水埋深约为0.5m其类型属于潜水，地下水流向自东北向西南。因为现在是枯水季节，到丰水期时，地下水位还会上涨约0.2m，场地内局部会渗出地表。据邻近资料判定，该水不具侵蚀性。3、地基土工程地质性质评价 场地内地层分布比较稳定，从水平方向上改变不大，垂直方
4、向上改变有规律，因为地下水位较高，使地基（2）（3）（4）（5）层均为饱和状，呈软流塑状态，地基强度较低，变形值高。4、结论和提议(1) 依据建筑物情况，从经济、实用上考虑可采取柱下十字交叉梁基础或桩基础，但应尤其注意承载力不足赔偿和降低沉降值问题，提议建筑设计部门依据建筑物实际情况定酌。第一层表土因其不均匀且厚度较小，此次勘察未加评价。(2) 因场地内地基土变形值高，关键持力层呈软流塑状，提议建筑物上部结构在设计时应考虑和基础共同工作，避免造成建筑物不均匀沉降。(3) 地下水埋深0.5m左右，丰水期还会上升。但其对基础无侵蚀性。(4) 因为场地内地基土粘粒含量较高，通常在60%以上，所以，不
5、考虑其地震液化性。(5) 依据市地震小区划分要求，该建筑物地震烈度按6度设防。5、土层名称及厚度以下图所表示，地下水位为-0.50m。附表： 土物理力学性质指标表层次土层名称含水量%重度(kN/m3)液性指数IL塑性指数IP孔隙比e压缩模量Es(Mpa)内摩擦角()地基承载力特征值fak(kpa)桩端端阻力特征值qpa(kpa)桩侧阻力特征值qSa(kpa)1杂填土2软可塑粉质粘土3019.30.7512.51.16.57.37119/203软塑粘土36.718.50.919.21.14.014.080/19.24流塑淤泥质粘土34.918.31.111.31.153.59.070/12.55
6、软塑粉土33.518.60.86.70.977.24.612050019.36同一硬度粉质粘土24.919.40.2515.60.917.78.0190145037二、设计过程1、确定桩形、截面依据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制桩，其截面尺寸为400400mm2。2、选择桩长选择桩长即选择适宜持力层。选择承台埋深1.5m。桩长桩顶进入承台+中间段+桩端进入持力层厚+桩尖。 桩顶应嵌入承台一定长度，对中等直径桩宜大于等于50mm，以确保群桩和承台之间连接整体性。暂取桩顶进入承台长度为50mm。 选择地基土土层为同一硬度粉质粘土，因为桩端进入持力层深度（1-3倍桩径时，粘
7、性土、粉土大于等于2d；持力层较厚时，粉土、粘性土为26d）。取桩端进入持力层厚度： 3.375d=3.375400mm=1.35m中间段： h1= 14.50-1.50=13.00m桩尖： （1.3-1.5）b=（0.520.6）m ,取0.6m初估算： 桩长L=0.05+13.00+1.35+0.6=15.00m3、初步设定承台地面标高，承台底面面积，选择桩和承台混凝土强度等级承台高度1.0m，钢筋保护层厚度35mm。因为地下水位离地表0.5m，为了使地下水位对承台没有影响，且依据地基基础规范要求600mm,故选择承台埋深1.5m,即底面标高为-1.50m。承台有效高度为h0=1.0-0.
8、035=0.965m，承台底面定为3.2m3.2m。为便于施工，桩和承台混凝土强度等级均取C30。4、确定单桩承载力5、确定桩数 6、桩平面部署 初选承台尺寸 桩距：取桩距s=（3-4）d=（1.2-1.6）m,取s=1.2m承台边长：a=1.2+1.2+0.4+0.4=3.2m则桩部署图以下图所表示：7、单桩承载力验算轴心受压时：偏心受压时：水平荷载下： 取，远小于单桩水平承载能力特征值,所以无需验算群桩效应基桩水平承载力。8、软弱下卧层验算因为轴心受压时持力层不存在软弱下卧层，故不需要进行软弱下卧层验算。9、桩基沉降验算因为本设计属于丙级建筑物，当所选持力层适宜时，可不进行桩基沉降验算。1
9、0、桩基负摩阻力验算故桩负摩阻力满足要求。11、桩身结构验算桩截面尺寸为400mm400mm，桩长15m，箍筋为HPB235，钢筋保护层厚度为40mm，混凝土C30，桩采取双点起吊，所以起吊点位置a=0.207L=0.20715=3.105m。依据结构选择桩身钢筋，并满足以下要求：1桩身强度应符合下式要求： , 满足要求。2预制桩尚应满足吊桩强度要求：桩水平起吊： 桩吊立：桩起吊方法选择：水平起吊。桩主筋验算控制弯矩为起吊时情况，动力系数为K=1.3桩身有效截面高度:又因为需要满足最小配筋故采取则整个截面主筋采取。箍筋：中间区段， 桩顶和桩尖区加密， 其它桩身桩水平起吊: 桩吊立：桩身强度验算
10、（因为是混凝土预制桩，取0.85)满足桩身强度要求。桩箍筋计算则根据结构要求配筋，满足要求。12、承台设计 承台尺寸4.0m4.0m；承台埋深1.5m；承台高1.0m；柱顶伸入承台0.05m。钢筋保护层厚度0.35m。承台有效高度: ，混凝土强度等级为C30，混凝土轴心抗拉强度,轴心抗压强度。钢筋选择HRB335级，以下图所表示。（1）承台受冲切承载力验算柱边冲切：分别为x,y方向柱边离最近桩边水平距离，当；当。因为h=1000mm,所以可插空取 角桩向上冲切：（2）承台受剪切承载力计算该剪跨比和以上冲垮比相同（3）承台受弯承载力计算选择2216，沿平行和Y轴方向均匀部署选择，沿平行于X轴方向
11、均匀部署三、设计说明1、工程地质条件引自课程设计指导书，其特征如表格所表示2、桩和承台混凝土强度等级均为C30，配筋采取二级钢筋HRB3353、桩采取预制桩，长度为15m，截面尺寸为400400mm2。4、施工方法： (一)打桩设备打桩设备关键是桩锤和桩架。桩锤有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，现在应用最多是柴油锤。柴油锤是利用燃油爆炸推进活塞往复运动而锤击打桩，活塞重量从几百千克到数吨。用锤击沉桩，为预防桩受冲击应力过大而损坏，宜用重锤轻击。如用轻锤重打，锤击功大部分被桩身吸收，桩不易打人，且桩头易打坏。锤重和桩重应有一定比值，或控制锤击应力，以防把桩打坏。桩架是支持桩身和桩锤，沉桩过程中引导
12、桩方向，并使桩锤能沿着要求方向冲击打桩设备。 常见桩架有多能桩架和履带式桩架，多用后者。履带式桩架以履带式起重机为底盘，增设了立柱和斜撑用以打桩。(二)打桩打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工地上和地下障碍物；平整施工场地；定位放线。柱基轴线定位点应设置在不受打桩影响地点，打桩地域周围需设置不少于2个水准点，在施工过程中可据此检验桩位偏差和桩人土深度。打桩时应注意下列部分问题：1打桩次序 打桩次序应依据地形、土质和桩部署密度决定。因为桩对土体产生挤压，打桩时先打人桩常被后打人桩推挤而发生水平位移，尤其是在满堂打桩时，这种现象尤为突出。所以在桩中心距小于4倍桩直径时，应确定合理打桩次序。当逐排
13、打设时，打桩推进方向应逐排改变，以免土朝一个方向挤压，造成土壤挤压不均匀。对同一排桩而言，必需时可采取间隔跳打方法进行。大面积打桩时，可从中间先打，逐步向四面推进，若从四面向中间打设，则中间部分土壤受到挤压，使桩难于打入，分段打设能够降低对桩挤动，在大面积打桩时较为适宜。2打桩方法在桩架就位后即可吊桩，垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，位置要正确。在桩顶扣好桩帽或桩箍，使桩稳定后，即可除去吊钩，起锤轻压并轻击数锤，随即观察桩身和桩帽、桩锤等是否在同一轴线，接着可正常施打。在沉桩过程中，要常常注意桩身有没有移和倾斜现象，如发觉问题，应及早纠正。为了预防击碎桩顶，除用桩帽外，如桩顶不平，可用麻袋
14、或厚纸垫平，落锤高度不宜大于lm。如用送桩法将桩顶打入土中时，桩和送桩纵轴线应尽可能在同一直线上。拔出送桩后，桩孔应立即回填。沉桩到靠近要求时，即需进行观察，看是否满足贯入度或沉桩标高要求。如达成设计要求，即做好统计，并将桩架移至新桩位施工。3打桩质量控制打桩质量视打人后偏差是否在许可范围之内，最终贯入度和沉桩标高是否满足设计要求和桩顶、桩身是否打坏而定。桩垂直偏差应控制在1之内，平面位置偏差除上面盖有基础梁桩和桩数为12根或单排桩基中桩外，通常为121个桩直径或边长。 摩擦桩人土深度控制，以标高为主，而以贯人度作参考；端承桩入土深度控制，以贯入度为主，而以标高作参考。贯入度指最终贯入度，即最
15、终10击桩平均入土深度。4、质量检测：（1）单桩静载试验工程桩施工前应进行单桩静载试验，在同一条件下试桩数量，不宜少于总桩数1%，且不应少于3根（见建筑地基基础设计规范GB50007-第8.5.5条）。工程桩施工后，应取一样方法和数量进行单桩静载试验，当总桩数少于50根时，不应少于2根。（2）桩身质量检测应力波法基础原理：基桩低应变动力检测反射波法基础原理是在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传输，当桩身存在显著波阻抗差异界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面面积改变（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接收放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不一样部位反射信息，据此计算桩身波速
16、，以判定桩身完整性及估量混凝土强度等级。还可依据视波速和桩底反射波抵达时间对桩实际长度加以查对。检测步骤以下：l 清理整平桩头； l 调试仪器，选择合适参数； l 将加速度传感器垂直安放在桩头平整部位； l 用小棰在桩头选择合适能量激振； l 选择较为理想波形曲线并存放； l 将数据传输至计算机，对统计曲线进行分析、计算，并评价 桩身质量。用低应变动力检测法对桩身质量应进行检验，灌注桩抽检数量不应少于总数30%，且不应少于20根；其它桩基工程抽检数量不应少于总数20%，且不应少于10根；对混凝土预制桩及地下水位以上且终孔后经过核验灌注桩，检验数量不应少于总桩数10%，且不得少于10根。每个柱子
17、承台下不得少于1根 应力波反射波法是现在中国基桩质量检测中使用最普遍和最具代表性低应变动测方法。它特点是：方便快捷、检测费用低、可对工程桩随机抽检。对桩身缺点程度只作定性判定。有效检测长度有限。具体工程有效检测长度，应经过现场试验，依据能否识别桩底反射信号，确定该法是否适用。深部小缺点难以测到，尤其是裂缝缺点。多缺点时，通常只能识别第一个缺点，等间距缺点识别难度更大。应力波在管桩接头位置出现反复反射时判别尺度极难掌握，很轻易引发误判或漏判。无法检测平行于桩轴线垂直裂隙。5、其它未尽事宜请参摄影应规范四、参考资料1. 教材土力学、基础工程，高等教育出版社；2.建筑地基基础设计规范（GB50007
18、）；3.建筑桩基技术规范（JGJ94）；4.岩土工程勘察规范（GB50021）；5.土工试验方法标准（GB/T501231999）；6. 浙江大学等四校合编地基和基础；7. 建筑结构，1994.8，桩承台设计计算多个问题；8. 建筑结构，1994.8，在计算基础弯距时应考虑柱轴力在基础中传输过程扩散作用；9. 建筑结构，1992.6，多桩承台设计计算；10. 陈仲颐、叶书麟，基础工程学，中国建筑工业出版社；11.高大钊等，桩基础设计方法和施工技术，机械工业出版社，；12.冯忠居，基础工程，人民交通出版社，；13.张在明，地下水和建筑物基础工程，中国建筑工业出版社，；14.黄强，桩基工程若干热点技术问题，中国建材工业出版社，1996；15.赵明华等，土力学和基础工程，武汉理工大学出版社，；16.韩煊、张乃瑞，北京地域群桩基础桩土荷载分担现场试验研究J，岩土工程学报，27(1)7480；17.桩基工程手册编委会.桩基工程手册M，北京，中国建筑工业出版社，1995；18.赵春风、于明章、吴水根等，试桩未达破坏状态时单桩极限承载力估算方法J，同济大学学报，1999，27(4):474477。