桩基础课程设计终稿

《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业62.1设计资料2.1.1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。2.1.2建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置见图2-1。图2-1建筑物平面位置示意图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2.1.表2.1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）3(kN/m)e(%)LI(kPa)c(MPa)sE(kPa)kfMPasP（）1杂填土1.81.817.52灰褐色粉质粘土10.18.318.40.90330.9516.721.15.41250.723灰褐色泥质粘土22.112.017.81.06341.1014.218.63.8950.864黄褐色粉土夹粉质粘土27.45.319.10.88300.7018.423.311.51403.445灰-绿色粉质粘土27.419.70.72260.4636.526.88.62102.82《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业72.2选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.2.1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。2.2.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较后，而第④层是粉土夹粉质粘土，所以第④层是比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mhh1.231123.88.1,由于第①层后1.8m，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0.3m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为23.1-2.1=21m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层10时,桩边长取300～400,350mm×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1m，图2-2桩基及土层分布示意图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。2.3确定单桩极限承载力标准值本设计属于二级建筑桩基，采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值。根据单桥探头静力触探资料Ps按图2-3确定桩侧极限阻力标准c8010070000g15ahd1000200030004000500060000.05psps(kPa)fe0.025ps+251251000.016ps+20.450.02psqsk(kPa)140120604020b600c8010070000g15ahd1000200030004000500060000.05psps(kPa)fe0.025ps+251251000.016ps+20.450.02psqsk(kPa)140120604020b600图2-3sskpq曲线图2-4《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业8由于除去杂土外,第②,③,④,⑤层土都是粘土,则采取图2.3中的折线oabc来确定桩侧极限阻力的标准值：即：kPaPs1000时，sskPq05.0kPaPs1000时，25025.0sskPq桩端的竖向极限承载力标准值的计算公式pskiskipkskukAPlquQQQ其中：)(2121skskskPPPu――桩身截面周长，m。il――桩穿过第i层土的厚度。pA――桩身横截面积，扩底桩为桩底水平投影面积，2m，――桩端阻力修正系数，查表2.2。由于桩尖入土深度H=23.1m(15H30),查表2.2，由线性插值法求得修正系数=0.83表2.2桩端阻力修正系数值桩入土深度（m）H1515H3030H600.750.75-0.90.91skP为桩端全断面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值，计算时，由于桩尖进入持力层深度较浅，仅1m,并考虑持力层的可能起伏，所以这里不计持力层土的skP，2skP为桩端全断面以下4倍桩径范围以内的比贯入阻力平均值，故KPaPsk8601，KPaPsk34402，为折减系数，因为5/21skskPP，取＝1。根据静力触探法求skq，根据图2-3和表2.1的数据（各层土的Ps值）,有如下：第二层：kPaqmhsk15,6;kPaPsqmhsk3672005.005.0,1.106;第三层：kPapsqmhsk4386005.005.0,1.221.10；第四层：kPapqmhssk111253440025.025025.0,6.273.22依据静力触探比贯入阻力值和按照土层及其物理指标查表法估算的极限桩侧，桩端阻力标准值列于下表：表2.3极限桩侧、桩端阻力标准值层序静力触探法经验参数法)(kPaqsk)(kPaqsk)(kPaqsk)(kPaqpk○2粉质粘土15(h≤6)3635○3淤泥质粉质黏土4329○4粉质黏土1111784.5552200《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业9按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：240.35156-2.1364.1431211110.351784.51166.34+218.61385kNukskpkskiiskpQQQuqlPA＝〔（）＋＋＋〕＋＝＝估算的单桩竖向承载力设计值（60.1ps）kNQppks6.8656.11385QRsk1按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：240.35358+29125510.352200956.2269.51226kNukskpkQQQ＝（＋）＋＝＋＝估算的单桩竖向承载力设计值（65.1ps）kNQppks74365.11226QRsk2由于R1R2,所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用kNRR7432，初步确定桩数。2.4确定桩数和承台底面尺寸下面以①—B,①—C的荷载计算。2.4.1B柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：F2294kN,M=78kNmQ47kN＝，＝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：根4.31.174322941.1n2RF取n＝4根，桩距1.05m3d＝aS,桩位平面布置如图2-5，承台底面尺寸为1.9m1.9m。2.4.2C柱柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载F3254kN,M=41kNmQ56kN＝，＝初步估算桩数（根）＝4.61.174332541.1nRF《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业10取n＝5根，1.05m3d＝aS，取mSa6.1，则承台底尺寸为2.3m2.3m。桩位平面布置如图2-6(四个角上的桩与中间桩的mmmmd105011302800)图2-5四桩桩基础图2-6五桩桩基础2.5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，故承台底面不会于土脱离，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B,C复合基桩的竖向承载力设计值2.5.1四桩承台承载力计算（B承台）图2-7《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业11承台净面积：22212.335.049.1mAc。承台底地基土极限阻力标准值：KPafqkck25012522kNnAqQcckck19542.3250kNlquQiskisk2.956kNqAQpppk5.269分项系数70.1,65.1cps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：4.235.049.19.1886.0886.0bneAdaS09.0219.1lBc群桩效应系数查表得：64.1,8.0ps承台底土阻力群桩效应系数:cececciciccAAAA承台外区净面积2222.1)35.09.1(9.1mAec承台内区净面积92.12.112.3eccicAAAm2查表63.0,11.0ecic31.012.32.163.012.392.111.0cececciciccAAAA那么，B复合桩基竖向承载力设计值R:kNQQQRcckcppkpssks76770.119531.065.15.26964.165.12.9568.02.5.2五桩承台承载力计算（C承台）承台净面积：2226775.435.053.2mAc承台底地基土极限阻力标准值：KPafqkck25012522kNnAqQcckck23456775.4250《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业12kNlquQiskisk5.956kNqAQpppk5.269分项系数70.1,65.1cps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：6.235.053.23.2886.0886.0bneAdaS1095.0213.2lBc群桩效应系数查表得：64.1,8.0ps承台底土阻力群桩效应系数:cececciciccAAAA承台外区净面积2224875.1)35.03.2(3.2mAec承台内区净面积19.34875.16775.4eccicAAAm2查表63.0,11.0ecic275.06775.44875.163.06775.419.311.0cececciciccAAAA那么，C复合桩基竖向承载力设计值R:kNQQQRcckcppkpssks76970.1234275.065.15.26964.165.12.9568.02.6桩顶作用验算2.6.1四桩承台验算（B承台）（1）荷载取B柱的maxN组合：F2294kN,M=78kNmQ47kN＝，＝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md25.2)4.21.2(21。《地基基础工程》课程设计------四川大学土木工程专业13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.kNGF248919522942.12025.29.122942作用在承台底形心处的弯矩kNM12514778桩顶受力计算如下：kNyyMnGFNi6746.046.012542489)(22maxmaxkNyyMnGFNi5706.046.012542489)(22maxminkNnGFN62242489RkNN2.1674max00min0NkNRkNN767