52基础工程课程设计

1基础工程课程设计⒈设计资料⑴上部结构资料某教学实验楼，上部结构为十层框架，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，上部结构传至柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载如下︰竖向力:4800kN,弯距:70kN·m,水平力:40kN拟采用预制桩基础，预制桩截面尺寸为350mm*350mm。⑵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地区，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，力学指标见下表：表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1.51.515.522粉质粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103粘土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.21004粉土夹粉质粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485淤泥质粘土27.116.945.31.26.04.71.260⒉选择桩端持力层、承台埋深⑴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。⑵选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第3层为粘土，且比较厚，厚度为12.0m，而第4层为粉土夹粉质粘土akf=148akp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2.1m（2d），桩端以下坚实土层的厚度为3.1m(4d),满足要求.工程桩入土深度为h。故：h=21.8+2.1=23.9m由于第1层厚1.5m，地下水位离地表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1.5m，桩基得有效桩长即为23.9-=22.4m。3桩截面尺寸选用：按要求选用350mm×350mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长12m，下段长12m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1.6m，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：⒊确定单桩极限承载力标准值本设计属于乙级建筑桩基，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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》JGJ94-2008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》JGJ94-2008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4sikq。根据表1地基各土层物理、力学指标，按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008查表内插得极限桩侧、桩端阻力标准值见表2表2极限桩侧、桩端阻力标准值层序经验参数法)(askkPq)(apkkPq2粉质粘土473粘土614粉土431320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=240.35478.36112.0432.10.351320=1859.06kN估算的单桩竖向承载力设计值（2ps）1859.06929.532pkskspQQRkN所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用929.53R，初步确定桩数。⒋桩的平面布置及承载力验算上部结构传至柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载如下︰4800kNkF，70kMkNm，kH=40kN5⑴初步估定桩数:48005.16929.53kaFnR根，暂取6根。初选承台尺寸：承台的最小宽度不应小于500㎜。为满足桩顶嵌固及抗冲切的需要，边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150㎜。桩距11.2253.03.00.351.05smdm，21.2503.03.00.351.05smdm满足构造要求。承台长边：0.3521.2250.23.22am承台短边：1.250.3520.22.022bm为满足承台的基本刚度、桩与承台的连接等构造需要，柱下独立桩基础承台的最小厚度为300㎜，其最小埋深为500㎜。暂取承台埋深为1.5m，承台高度h为1.0m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm,则承台有效高度为：01.00.070.93930hmmm⑵计算桩顶荷载取承台及其上土的平均重度320/GkNm。①轴心竖向力作用下:4800203.22.01.5832929.536kkkaFGQkNRkNn②偏心竖向力作用下(设kM作用在长边方向):854.41.21115.44809.60222(70401)1.22583283222.441.225aykikNRkNkkxkiikkNiiMxFGMyQnyx符合要求。6③单桩水平承载力计算:40/66.67kikHHkNn,48008006iVkN6.6711800119.912HV即iV与iH合力与iV的夹角小于5单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。⑶桩基软弱下卧层承载力验算:①软弱下卧层经深度z修正后的地基承载力特征值公式:30.5azakbdmffbd查地基基础设计规范GB5007-2002,表5.2.4,0;1bd,则1.515.50.617.37.77.3126.25.38.37.68/27.1mkNm60017.6827.10.5264.3azfkPa②桩群外围桩边包络线内矩形长,宽分别为:03.2,2.0oAmBm,硬持力层厚度5.32.13.1tm,持力层与软弱下卧层sE之比为45119.21.2ssEE,查桩基规范JCJ94-2008表5.4.1,内插法求得29.2°。对于桩距不超过6d的群桩基础,桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力13的软弱下卧层时,可按照下列公式验算软弱下卧层的承载力:3/222kkoosikizooFGABqlAttgBttg203.22.01.5192kGAdkN48001921.53.22.0478.36112432.1122.53.223.10.5592.023.10.559ZkPa取0z,软弱下卧层顶面土的自重应力为:715.51.517.30.67.37.7126.25.38.327.127.1cmz201.9kPa所以:201.9264.3zcazkPafkPa满足要求。⑷桩基础沉降验算:本设计属于乙级建筑摩擦型桩基,其桩端以下存在软弱土层,应进行桩基沉降验算。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。竖向荷载标准值:4800FkN基底处应力4800203.22.01.57803.22.0kkFGPkPaA基底自重应力15.51.523.25dkPa基底处的附加应力078023.25756.75PPdkPa桩端平面下的土的自重应力c和附加应力z04zP计算如下:①.在0zm时:1.515.50.617.3(17.310)7.7(16.210)12(18.310)2.1ciih=181.67kPa/1.6ab,2/0zb,0.25,440.25756.75756.75zoPkPa②.在1zm时:181.6718.3189.97ciihkPa/1.6ab,2/2/21zb,0.195,440.195756.75590.27zoPkPa③.在2zm时:181.6728.3198.27ciihkPa/1.6ab,2/4/22zb,0.110,8440.110756.75332.97zoPkPa④.在3.1zm时:181.673.18.3207.4ciihkPa/1.6ab,2/6.2/23.1zb,0.061,440.061756.75184.65zoPkPa⑤.在5zm时:207.41.96.9220.51ciihkPa/1.6ab,2/10/25zb,0.027,440.027756.7581.729zoPkPa⑥.在6zm时:207.42.96.9227.41ciihkPa/1.6ab,2/12/26zb,0.020,440.020756.7560.54zoPkPa⑦.在7zm时:207.43.96.9234.31ciihkPa/1.6ab,2/14/27zb,0.015,440.015756.7545.405zoPkPa将以上计算资料整理于下表表3zc,的计算结果Z(m))(kPacabbz2)(kPaz0181.671.600.25756.751189.971.610.195590.272198.271.620.110332.973.1207.41.63.10.061184.6595220.511.650.02781.7296227.411.660.02060.547234.311.670.01545.405在处7zm,45.4050.190.2234.31zc,满足要求。所以本基础取7nZm计算沉降量,计算如下表:表4计算沉降量Z(mm)abbz2i)(mmzii11iiiizz)(kPaEsi)110(4iiiizzEipSi01.600.25010001.610.2326232.6232.61100064.0120001.620.1912382.4149.81100041.2231001.63.10.1527473.3790.971100025.0350001.650.110255177.631200195.8260001.660.0957574.223.2120058.52270001.670.0844590.816.6120041.8735'64.0141.2225.03195.8258.52241.8735426.48Smm桩基沉降经验系数取0.1,短边方向桩数3.751.94cbcnBnL,等效距径3.22.00.8860.8862.660.35SaAdnb，长径比22.4640.35ld,承台的长宽比1.6LcBc,查表内插得:0120.045,1.930,15.157CCC1001211.9410.0450.1004(1)1.930(1.941)15.157bebnCCnC最终沉降量'SSe1.00.1004426.4842.81200mm