桩基工程课程设计

东华理工大学基础工程课程设计1基础工程桩基础课程设计1．设计资料1.1上部结构资料某城市新区拟建一栋15层框架结构的办公楼，其场地位于临街地块居中部位，无其他邻近建筑物，地层层位稳定，现浇整体式，混凝土强度等级为C30。设计柱下独立承台桩基础。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2.2米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。2.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3层是粉质粘土，第4层是淤泥质土，且比较厚，而第5层是卵石层，所以第5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：mh.2.2712.95.45.90.3东华理工大学基础工程课程设计2由于第1层厚3.0m，地下水位为离地表2.2m,为了使地下水对承台没有影响，即承台埋深为2.2m，桩基得有效桩长即为27.2-2.2=25m。桩截面尺寸选用：取350mm×350mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长13m，下段长13m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长，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。东华理工大学基础工程课程设计3图2.2.1土层分布示意东华理工大学基础工程课程设计43.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：ppkisikpkskukAqlquQQQ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3.1）。表3.1极限桩侧、桩端阻力标准值层序经验参数法)(askkPq)(apkkPq1粘土50.02淤泥14.03粉质粘土50.03000.04淤泥质土20.05卵石120.010000.06强风化岩100.07000.0东华理工大学基础工程课程设计5按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：pkskukQQQppkisikAqlqu＝100000.350.3511202.9205.4505.914)1.23(5035.04＝2214.8kN估算的单桩竖向承载力设计值（65.1ps）kNQppks3.134265.18.2214QRsk所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用kNR3.1342，初步确定桩数。4.确定桩数和承台底面尺寸。最大轴力组合的荷载：F=7890kN，Mx=162kNm，My=709knm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1.2的系数，即：05.72.13.134278902.1nRF取n＝8根，桩距1.05m3daS,桩位平面布置如附图，承台底面尺寸为2.8m×2.8m5.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，《桩东华理工大学基础工程课程设计6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承台净面积：22286.635.088.2mAc。承台底地基土极限阻力标准值：KPafqkck2202kNnAqQcckck65.188886.6220kNlquQisiksk8.989kNqAQpppk1225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：506.235.088.28.2886.0886.0bnAdSea112.0258.2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22284.1)35.08.2(8.2mAec承台内区净面积02.584.186.6eccicAAAm2查表63.0,11.0ecic250.086.684.163.086.602.511.0cececciciccAAAA那么，复合桩基竖向承载力设计值R:kNQQQRcckcppkpssks22.172570.165.188250.065.1122564.165.18.9898.0东华理工大学基础工程课程设计76.桩顶作用验算八桩承台验算承台高度设为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2.5m，所以承台的平均埋深md35.2)5.22.2(21。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.kNGF17.833217.44278902.12035.28.278902桩顶受力计算如下：kNxxMyyMnGFNiiyiix21.114505.1805.170905.1805.1162817.8332)()(2222maxkNxxMyyMnGFNiiyiix83.93705.1805.170905.1805.1162817.8332)()(2222minkNnGFN52.1041817.8332kNRkNN26.207022.17252.12.121.1145max0083.937min0kNNkNRkNN22.172552.10410满足要求7．桩基础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kNF7890基底处压力kPaAGFp38.10538.22035.28.2789022东华理工大学基础工程课程设计8基底自重压力kPad75.361.22.22.25.17基底处的附加应力kPadPP63.101675.3638.10530桩端平面下的土的自重应力c和附加应力z（04pz）计算如下：(1）在z=0时：1)105.20(2.9)1018(5.4)105.18(5.9)1011(2.25.17iich=170.35kPakPapbzblz63.101663.101625.044,25.0,02,10（2）在mz2时：kPahiic35.191)105.20(235.170kPapbzblz22.31963.10160785.044,0785.0,42.18.242,10（3）在mz3.5时kPahiic226)105.20(3.535.170kPapbzblz6.8863.10160218.044,0218.0,78.38.26.102,10（4）在mz3.7时kPahiic247)105.20(3.53.7226）（kPapbzblz6.4063.1016010.044,010.0,21.58.26.142,10东华理工大学基础工程课程设计9将以上计算资料整理于表7.17.1zc,的计算结果在z=7.3m处，2.016.02476.40cz，所以本基础取mZn3.7计算沉降量。计算如表7.2表7.2计算沉降量Z(mm)blbz2平均附加应力系i)(mmzii11ziiizz)(kPaEsi)110(4iiiizzEipSi0100.250200011.420.1882376.4376.411000139.10570013.780.105598.5222.11300069.4730015.210.086627.829.3820014.5故：S’=139.1+69.41+14.5=223mm桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数0.1。(m))(kPacblbz2)(kPaz0170.35100.251016.632191.3511.420.0785319.225.722613.780.021888.67.324715.210.01040.6东华理工大学基础工程课程设计10短边方向桩数2bn，等效距径比506.235.088.28.2886.0886.0bnAedSa，长径比42.7135.025dl，承台的长宽比0.1ccbl，查表得：59.17,9.1,031.0210CCC082.059.17)12(9.11231.0)1(210CnCnCbbe所以，四桩桩基础最终沉降量'SSe=mm2.18223082.00.1满足要求。8．桩身结构设计计算两端桩长各13m,采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293L(L=13m)处，起吊时桩身最大正负弯矩2max0429.0KqLM，其中K=1.3;./675.32.12535.02mkNq。即为每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）。桩身长采用混凝土强度C30,级钢筋，所以：MkNKqLM.64.3413675.33.10429.00429.022max桩身截面有效高度mh31.004.035.0007202.03103503.141064.342620bhfMcs9626.0)07202.0211(21)211(21ss桩身受拉主筋2603873103009626.01064.34mmhfMAsys选用162（22387402mmmmAs），因此整个截面的主筋为164，2804mmAs，配筋率为741.0310350804％4.0min％。其他构造要求配筋见施工图。桩身强度RkNAfAfsycc75.1792)8043003103503.140.1(0.1)(=1725.22kN故满足要求东华理工大学基础工程课程设计119．承台设计承台混凝土强度等级采用C20,承台是正方形。由于桩的受力可知，桩顶最大反力kNN21.1145max，平均反力kNN52.1041,桩顶净反力：kNnGNNkNnGNNjj25.986817.44252.104194.1089817.44221.1145maxmax（1）柱对承台的冲切mmammayx650,57500，承台厚度