桩基础设计实例

1桩基设计实例某城市中心区旧城改造工程中，拟建一幢18层框剪结构住宅楼。场地地层稳定，典型地质剖面图及桩基计算指标见表8-5。柱的矩形截面边长为400mm×500mm，相应于荷载效应标准组合时作用于柱底的荷载为：5840kFkN，180xkMkN·m，550ykMkN·m，120xkHkN。承台混凝土强度等级取C30，配置HRB400级钢筋，试设计柱下独立承台桩基础。表8-5地质剖面与桩基计算指标土层种类层厚(m)单桩布置(m)桩基计算指标(kPa)预制桩沉管桩冲、钻孔桩paqsiaqpaqsiaqpaqsiaq粘土3.0252022淤泥10.4655粉质粘土3.513003010002060022淤泥质土9.31077卵石3.0550080280050120060强风化岩未见底400050220036100050解：（1）桩型选择与桩长确定人工挖孔桩：卵石以上无合适的持力层。以卵石为持力层时，开挖深度达26m以上，当地缺少施工经验，且地下水丰富，故不予采用。沉管灌注桩：卵石层埋深超过26m，现有施工机械难以沉管。以粉质粘土作为持力层，单桩承载力仅240~340kN，对16层建筑物而言，必然布桩密度过大，无法采用。对钻（冲）孔灌注桩，按当地经验，单位承载力的造价必然很高，且质量控制困难，场地污染严重，故不予采用。经论证，决定采用PHC400-95-A（直径400mm、壁厚95mm、A型预应力高强混凝土管桩），十字型桩尖。由于该工程位于城市中心区，故采用静力法压桩。初选承台埋深d=2m。桩顶嵌入承台0.05m，桩底进入卵石层≥1.0m，则总桩长2L=0.05+1.0+10.4+3.5+9.3+1.0≈25.3m。（2）确定单桩竖向承载力①按地质报告参数预估isiaPppaaLquAqR4596910.1803.9105.3304.1061254.044.055002=1150kN②按当地相同条件静载试验成果uQ的范围值为2600~3000kN之间，则1500~13002/uaQRkN，经分析比较，确定采用13502/uaQRkN。（2）估算桩数与平面布桩①初选桩的根数3.413505840akRFn＞根，暂取5根。②初选承台尺寸桩距2.14.00.30.3dsm，并考虑到xkyk＞MM，故布桩如图8-29所示：(a)平面(b)立面图8-29承台尺寸及荷载图3初选承台埋深d=2m，承台高度h为1.2m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm，则承台有效高度为：13.107.02.10hm=1130mm采用平板式承台，取承台及其上土的平均重度20GkkN/m3。则有2400.20.30.220bldGGkkkN（4）桩基受力验算①单桩竖向承载力验算1350121652405840akkk＜RnGFQkN2max2maxminmaxiykixkkkkkxxMyyMnGFQ221.141.12.11205506.046.0180524058407.157751216=1448.7＜16202.1aRkN1016＞0②单桩水平承载力验算按式（8-13）估算的单桩水平承载力特征值28haHkN在承台的抗弯刚度远大于基桩的条件下，柱底水平力均分至承台下各桩，则有2451201nHHkkkN≤28haHkN可以满足要求。③桩基沉降本工程为乙级建筑桩基，对沉降要求一般，且为体型简单、桩端下无软弱下卧层的端承型桩，故不必验算沉降。（5）桩身结构承载力验算按《预应力混凝土管桩》（03SG409）标准图，选用PHC400-95-A，单节长度≤12m，混凝土强度等级C80的管桩。这一规格的管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力特征值1650aRkN＞16202.1aRkN，故桩身结构承载能力满足要求。（6）承台设计①桩顶反力计算相应于荷载效应基本组合时，作用于柱底的荷载设计值为：47884584035.135.1kFFkN24318035.135.1xkxMMkN·m9.936)2.1120550(35.12.135.1xkykyHMMkN·m桩顶反力计算桩号nF2maxixyyM2maxiyxxMiN11576.8101.3212.91891.021576.8101.3-212.91465.231576.8-101.3-212.91262.641576.8-101.3212.91688.451576.8001576.8②承台受冲切承载力验算（图8-30）(a)柱边冲切冲切力2.63078.15767884ilNFFkN受冲切承载力截面高度影响系数hp计算967.08001200800200090.00.11hp图8-30承台计算平面尺寸详图图8-31管桩顶与承台连接详图冲跨比与系数的计算50.1611.013.169.0000＜haxx036.12.0611.084.02.084.000xx25.025.0212.013.124.00000yyy，＜ha取867.12.025.084.02.084.000yy000002hfahabthpxcyycx13.11430967.069.05.0867.124.04.0036.129016kN＞2.6307lFkN（满足要求）(b)角桩向上冲切56.021ccm，xxaa01，xx01，yyaa01，yy01691.02.0611.056.02.056.011xx244.12.025.056.02.056.011yy01111212/2/hfacacthpxyyx13.11430967.02/69.056.0244.12/24.056.0691.02493kN＞1891maxNkN（满足要求）③承台受剪切承载力计算按式（8-35）及（8-36）计算，剪跨比与以上冲跨比相同。受剪切承载力截面高度影响系数hs计算：917.01130800800414/10hhs对Ⅰ-Ⅰ斜截面611.001xx（介于0.25~3之间）6剪切系数086.11611.075.113.121430086.1917.000hbfths3218kN＜4.35794.1688189141NNkN（不满足要求）对Ⅱ-Ⅱ斜截面212.001yy25.025.00y，＜取剪切系数4.1125.075.113.12.314304.1917.000hbfths6638kN＞2.33562.1465189121NNkN（满足要求）由于Ⅰ-Ⅰ斜截面的受剪切承载力不满足要求，故应增加承台高度，重新计算。经试算，承台厚度1400hmm时满足要求。④承台受弯承载力计算按式（8-20）计算5.304285.0)4.16881891(iixyNMkN·m706013303609.0105.30429.060hfMAyxsxmm2选用1525，7350sAmm2，沿平行x轴方向均匀布置。5.134240.0)2.14651891(iiyxNMkN·m311513303609.0105.13429.060hfMAyysymm2选用1616，3216sAmm2，沿平行y轴方向均匀布置。⑤局部受压计算承台混凝土强度等级低于柱和桩的混凝土强度等级，应按《混凝土结构设计规范》验算柱下和桩上承台的局部受压承载力，此略。（7）绘制施工详图（见图8-29、8-31）。