桩基础设计指导书2

基础工程课程设计指导书目录1.设计资料................................................................11.1上部结构资料......................................................11.2建筑物场地资料...................................................12.选择桩型、桩端持力层、承台埋深...............................22.1选择桩型...........................................................22.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深.................................23.确定单桩极限承载力标准值.........................................33.1确定单桩极限承载力标准值......................................34.确定桩数和承台底面尺寸...........................................44.1○5—A柱的桩和承台的确定.....................................45.确定复合基桩竖向承载力设计值...................................55.1无桩承台承载力计算（○5—A承台）...........................66.桩顶作用验算.........................................................76.1五桩承台验算（○5—A承台）...................................77.桩基础沉降验算......................................................87.1A柱沉降验算.......................................................88.桩身结构设计计算..................................................108.1桩身结构设计计算................................................109.承台设计.............................................................119.1五桩承台设计（A柱）...........................................1110.参考文献.............................................................141．设计资料(举例)1.1上部结构资料某教学实验楼，上部结构为七层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。底层层高3.4m（局部10m，内有10t桥式吊车），其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。1.2建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1.1。表1.1地基各土层物理、力学指标土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）天然重度（kN/m）含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）内聚力内摩擦角压缩模量(MPa)地基承载力(kPa)1杂填土1.51.515.52灰褐色粉质粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103灰褐色泥质粘土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.21004黄褐色粉土夹粉质粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485灰-绿色粉质粘土27.118.925.30.7232.518.833.024.78.21982.选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1选择桩型因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。2.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第②层是灰褐色粉质粘土，第③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第④层是黄褐色粉土夹粉质粘土，所以第④层是较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（2d），工程桩入土深度为h。故：mh8.221123.85.1由于第①层厚1.5m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第②层土0.6m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为22.8-2.1=20.7m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层10时,桩边长取300～400,故取350mm×350mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长11m，下段长11m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1.3m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意如图2.2.1。图2.1土层分布示意3.确定单桩极限承载力标准值3.1确定单桩极限承载力标准值本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：ukskpksikipkpQQQuqlqA式中sikq---桩侧第层土的极限侧阻力标准值如无当地经验值时可按《建筑桩基技术规范》JGJ94-94中表5.2.8-1（桩的极限侧阻力标准值）取值。pkq---―极限端阻力标准值如无当地经验值时可按表《建筑桩基技术规范》JGJ94-94中表GE5.2.8-2（桩的极限端阻力标准值）取值。对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土不计算其桩侧阻力sikq。根据表1.1地基各土层物理、力学指标，按《建筑桩基技术规范》JGJ94-94查表得极限桩侧、桩端阻力标准值（表2.1）。表2.1极限桩侧、桩端阻力标准值层序液限指数经验参数法IL)(askkPq)(apkkPq②粉质粘土0.86742.552③淤泥的粉质粘土0.60856.912④粉质粘土0.80038.8001391.428按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：ukskpkQQQsikipkpuqlqA＝428.13910.3518.3812912.56)6.03.8(552.4235.042＝450.170152.1469＝1639.602kN估算的单桩竖向承载力设计值（65.1ps）kNQppks698.99365.1602.1639QRsk所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用kNR698.993，初步确定桩数。4.确定桩数和承台底面尺寸柱底荷载设计值如下：最大轴力组合：最大轴力4043kN，弯矩104kNm，剪力56kN最大弯矩组合：轴力3963kN，最大弯矩203kNm，剪力81kN最大轴力标准值：3110kN4.1○5-A柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：F=4043kN，M=104kNm，Q=56kN初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取1.1~1.2，现在取1.1的系数，即：4043n1.11.14.47993.698FR根取n＝5根，桩距1.05m3d＝aS,桩位平面布置如图4.1，承台底面尺寸为2.3m×2.3m图4.1五桩桩基础5.确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩，并n3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会与土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。《地基规范》采用等代实体法，《桩基规范》采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算复合基桩的竖向承载力设计值5.1五桩承台承载力计算（○5—A承台）承台净面积：2222.340.354.8cAm。承台底地基土极限阻力标准值：22110220ckkqfKPa2204.8211.25ckcckqAQkNn1469.152sksikiQuqlkN170.450pkppQAqkN分项系数：1.65,1.70spc因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下：2.32.30.8860.8862.650.35ASeadnb2.30.11120.7Bcl群桩效应系数查表得：0.8,1.64sp承台底土阻力群桩效应系数:ieiecccccccAAAA承台外区净面积：2222.3(2.30.35)1.4875ecAm承台内区净面积：4.81.48753.3125iecccAAAm2查表0.11,0.63iecc3.31251.48750.110.630.2714.84.8ieiecccccccAAAA那么，A复合桩基竖向承载力设计值R:1469.152170.450211.20.81.640.271915.401.651.651.70pkskckspcspcQQQRkN6.桩顶作用验算6.1五桩承台验算（○5—A承台）（1）荷载取A柱的maxN组合：F=4043kN，M=104kNm，Q=56kN承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数0=1.0.由于柱处于①轴线，它是建筑物的边柱，所以室内填土比室外高，设为0.3m，即室内高至承台底2.4m，所以承台的平均埋深d=1/2(2.1+2.4)=2.25m作用在承台底形心处的竖向力有F,G,但是G的分项系数取为1.2.240432.32.25201.24043285.664328.66FGkN作用在承台底形心处的弯矩：104561160MkN·m桩顶受力计算如下：maxmax224328.661600.8915.7325()40.8iMyFGNkNnymaxmin224328.661600.8815.7325()40.8iMyFGNkNny4328.66865.7325FGNkNnmax0915.7321.21.2915.401098.48NkNRkNmin00N0865.732915.40NkNRkN满足要求（2）荷载取maxM组合：F=3936kN，M=203kN·m，Q=81kN239632.32.25201.23963285.664248.66203811284FGkNMkNm桩顶受力计算如下：maxmax224248.662840.8849.73288.75938.485()40.8iMyFGNkNnymaxmin224248.662840.8849.73288.75760.9825()40.8iMyFGNkNny4248.66849.7325FGNkNnmax0938.4821.21.2915.401098.48NkNRkNmin00N0849.732915.40NkNRkN满足要求7．桩