基础工程课程设计柱下钢筋砼桩计

基础工程课程设计柱下钢筋砼桩基础设计班级：学号：姓名：专业：土木工程2016年1月任务书一、设计目的根据本课程教学大纲的要求，学生应通过设计掌握天然地基上的独立基础和桩基础设计的原理与方法，培养学生的分析问题、实际运算和绘制简单施工图的能力，以巩固和加强设计原理的理解。二、设计题目柱下钢筋混凝土桩基础设计三、设计资料1、上部结构传至某边柱柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载（荷载效应由永久荷载起控制作用）及室内外高差如下：（1）弯矩kM取a=200kNm，或b=250kNm，或c=300kNm，或d=350kNm（2）轴力kF取e=3000kN，或f=3300kN，或g=3600kN，或h=4000kN（3）剪力kV取i=100kN，或j=150kN，或k=200kN，或l=250kN（4）室内外高差h取m=0.3m，或n=0.45m，或o=0.6m，或p=0.8m，2、该边柱截面尺寸为500mm×500mm。3、桩及材料：桩型自定。建议承台底板钢筋采用HRB400。4、地质资料如下：建筑场地平整，地下水位位于地表以下50m处，不考虑地下水对钢筋混凝土基础的腐蚀性。自上而下（从室外地面算起）的土层依次如下：①号土层，杂填土，厚度0.5m，重度3118/kNm②号土层，粉土，厚度4m，重度3218.5/kNm，压缩模量为15Mpa③号土层，黏性土，厚度5m，重度3219/kNm，压缩模量为16Mpa④号土层，粉砂，重度3219.5/kNm，压缩模量为17Mpa桩的极限侧阻力标准值及桩的极限端阻力标准值可参考《建筑桩基技术规范》P33~365、其他未列出的设计条件自定。四、主要设计内容1、选择承台材料2、确定单桩承载力特征值3、桩的平面布置4、确定承台底面尺寸5、确定承台高度6、承台底板配筋7、绘制承台施工图五、具体要求：计算书要求采用A4纸机打，正文采用宋体小四，数字和字母采用timesnewRoman字体，公式用公式编辑器编写，条理清楚，主要计算步骤、计算公式、计算简图等。六、参考文献：1．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）2．《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）3．基础工程(第三版)，华南理工大学等主编，中国建筑工业出版社4、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）5．国家标准图集11G101-3，12G901-3七、分组情况：学号末尾两位分组情况（弯矩kM、轴力kF、剪力kV及室内外高差h）01~10aeimaeinaeioaeipaejmaejnaejoaejpaekmaekn11~20aekoaekpaelmaelnaeloaelpafimafinafioafip21~30agimaginagioagipahimahinahioahipafjmafjn31~40afjoafjpafkmafknafkoafkpaflmaflnafloaflp41~50aglmaglnagloaglpahlmahlnahloahlpcglmcgln51~60beimbeinbeiobeipbejmbejnbejobejpbekmbekn61~70bekobekpbelmbelnbelobelpbfimbfinbfiobfip71~80bgimbginbgiobgipbhimbhinbhiobhipbfjmbfjn81~90bfjobfjpbfkmbfknbfkobfkpbflmbflnbflobflp91~00bglmbglnbglobglpbhlmbhlnbhlobhlpcglocglp计算书1、设计资料1.1上部结构资料上部结构传至某边柱柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载（荷载效应由永久荷载起控制作用）及室内外高差如下：（1）弯矩kM取200kNm（2）轴力kF取3000kN（3）剪力kV取100kN（4）室内外高差h取0.3m1.2地质资料建筑场地平整，地下水位位于地表以下50m处，不考虑地下水对钢筋混凝土基础的腐蚀性。自上而下（从室外地面算起）的土层依次如下：①号土层，杂填土，厚度0.5m，重度3118/kNm②号土层，粉土，厚度4m，重度3218.5/kNm，压缩模量为15Mpa③号土层，黏性土，厚度5m，重度3219/kNm，压缩模量为16Mpa④号土层，粉砂，重度3219.5/kNm，压缩模量为17Mpa2、选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1选择桩型选择预制方桩基础2.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据土的分布，③号土层是黏性土，厚度为5m，而④号土层是粉砂土，所以选择④号土层为持力层。桩端全断面进入持力层1.5m，工程桩入土深度为mh11.51545.0由于第①层厚0.5m，地下水位为离地表50m，不考虑地下水对承台的影响，所以选择承台底进入第②层土1.5m，即承台埋深为2m，桩基的有效桩长即为11-2=9m。桩截面尺寸选用：预制桩桩边长取400,400mm×400mm，桩长为一节12m（不包括桩尖长度在内）。桩基及其土层分布示意如图10.5m4m5m1322m1.5m4±0.000-0.030图13、确定单桩承载力特征值根据地基基础规范经验公式isiapppaalquAqR式中siaq——桩侧阻力特征值为2sikq式中paq——桩端阻力特征值为2pkq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，其桩端阻力标准值pkq，桩侧阻力标准值sikq根据地基各土层物理、力学指标，按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）查表得极限桩侧、桩端阻力标准值（表1）。层序经验参数法特征值sikqpkqsiaqpaq②粉土6633③黏性土5427④粉砂38180219901表1kNlquAqRisiapppaa36.631)5.125527433(4.044.090124、确定桩数和承台材料、底面尺寸、高度4.1确定承台材料承台混凝土强度等级取C25，配置HRB400级钢筋4.2确定桩数最大轴力组合的荷载：NVkNMkNFk100，m200，3000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，取1.1的系数，即：23.51.136.63130001.1naRF（根）取6根4.3确定承台底面尺寸桩距m6.14.044bP＝aS承台长边：m46.14.02a）（承台短边：m4.28.04.02b）（承台净面积：2264.84.06-4.20.4mAc4.4确定承台高度承台埋深为2m，暂取承台高度h为1.3m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm，则承台有效高度为：mmmh123023.107.0-3.10承台尺寸图见图26001400160040040004006006006002400Ⅱ500500200图25、计算桩顶荷载和承台承载力验算5.1计算桩顶荷载采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。取承台及其上土的平均重度3/18mkN桩顶平均竖向力：kNRNGFQak36.631k80.6006)2/32(4.20.4183000nkk22maxkkmaxkmin6.146.1)3.1200200(80.600)(ikkxxhVMQQ88.7180.600092.52838.7442.168.672kNkNRkNa故符合要求单桩水平力：kNRkNnVVHkk537.166/100/a1故符合要求相应于作用的基本组合时作用于柱底的荷载设计值为：kNVVmkNMMkNFFkkk13535.127035.1405035.1扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值：kNnFN67564050654.89kN794.11kN61.69742.56.146.1)3.1135270(5.742)(22maxmaxminixxVhMNN5.2桩基础沉降量验算基底处压力采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用单向压分层总和法计算最终沉降量。（1）地基的分层：将桩端以下下土层进行分层，每层厚度取1m，分层示意图如图31324±0.000-0.0301m1m1m1m1m1m6m1.5m杂填土（γ=18kN/m3）粉土（γ=18.5kN/m3）黏性土（γ=19kN/m3）粉砂（γ=19.5kN/m3）207.25226.75246.25265.75285.25294.75314.25120.60117.22103.7285.3868.9854.9936.180123456图3（2）地基自重应力及其附加应力计算：1324±0.000-0.030b0+2ltanφ/4a0+2ltanφ/4b0a0α=φ/4ld竖向荷载标准值kNF3000考虑扩散作用时基础柱底平面处的基底附加压力kPaAGFppckkckk48.1185.15.1951945.185.018)432tan926.3()432tan922()92()432tan926.3()432tan922(193000`0自重应力及其附加应力：①．在z=0时：kPahiic25.2075.15.1951945.185.018kPapKGBbzblz48.11848.11825.044，25.0，1-1.0.表2011-205007范查建筑地基基础设计规,0,7.10②．在z=1时：kPahiic75.22615.1925.207kPapKGBbzblz16.11548.118243.044，243.0，1-1.0.表2011-205007范查建筑地基基础设计规,42.0,7.10③．在z=2时：kPahiic25.24625.1925.207kPapKGBbzblz89.10148.118215.044，215.0，1-1.0.表2011-205007范查建筑地基基础设计规,83.0,7.10由此类推，将所有的zc，表示在图5.2.1上，将计算资料整理与表2上点深度z(m)自重应力c(kPa)附加应力z(kPa)分层厚度iH(m)压缩模量sE(kPa)siizEH(m)00207.25118.481195000.006111226.75115.161195000.005922246.25101.891195000.005233265.7583.411195000.004344285.2566.351195000.003455294.7552.131195000.002766314.2541.711195000.0021表2（3）确定地基压缩层深度：按cz2.0确定深度下限：5m深处kPac95.5875.2942.02.0，kPaz95.5813.52可以则地基压缩层深度为z=5m（4）沉降量计算mPaEs163171615，查建筑桩基技术规范2094-2008表5.5.11，119.1915.03.13.1pmjniisjijijpjEhs11,,,mm120mm31m0309.0)0027.00034.00043.00052.00059.00061.0(119.1符合要求5.3承台受冲切承载力验算c1=600a0x=115025016004004000400800250a0y=350c2=6002400y500500①柱边冲切：冲切力kNNFFil405004050受冲切承载力截面高度影响系数hp计算958.0)8001300(800200