桩基础设计计算书

基础工程桩基础设计基础工程桩基础设计资料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1.51.515.52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27.116.945.31.26.04.71.260基础工程桩基础设计1基础工程桩基础设计计算1.选择桩端持力层、承台埋深⑴.选择桩型由资料给出，拟采用预制桩基础。还根据资料知，建筑物拟建场地位于市区内，为避免对周围产生噪声污染和扰动地层，宜采用静压法沉桩，这样不仅可以不影响周围环境，还能较好地保证桩身质量和沉桩精度。⑵.确定桩的长度、埋深以及承台埋深依据地基土的分布，第3层是粘土，压缩性较高，承载力中等，且比较厚，而第4层是粉土夹粉质粘土，不仅压缩性低，承载力也高，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h，h=1.5+8.3+12+1=22.8m。由于第1层厚1.5m，地下水位离地表2.1m，为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1.8m。桩基的有效桩长即为22.8-1.8=21m。桩截面尺寸由资料已给出，取350mm×350mm，预制桩在工厂制作，桩分两节，每节长11m，（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m，是考虑持力层可能有一定起伏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图如图1。2.确定单桩竖向承载力标准值按经验参数法确定单桩竖向极限承载力特征值公式为：ukskpksikipkpQQQuqlqA按照土层物理指标，查桩基规范JGJ94-2008表5.3.5-1和表5.3.5-2估算的极限桩侧，桩端阻力特征值列于下表：基础工程桩基础设计2极限桩侧、桩端阻力特征值层序经验参数法)(kPaqsk)(kPaqpk2粉质粘土473粘土614粉土夹粉质黏土431320单桩竖向承载力极限承载力特征值为：240.358+611210.3513201611.4+161.7kNukskpksikipkpQQQuqlqA＝（47＋43）＋＝＝1773.1估算的单桩竖向承载力设计值（安全系数K=2）1773.1R886.52uaQkNK3.确定桩数和承台底面尺寸⑴.初步估算桩数，考虑柱子可能偏心受压，取一定的系数，数值为1.1，则有48001.11.15.9886.5kaFnR，暂取6根。⑵.初选承台尺寸桩距按规范取，桩距3.03.00.351.05psbm，承台长边：20.45+1.053lm，承台短边：20.55+0.72.5bm。在1.⑵中已取承台埋深为1.8m，承台高度暂取为'1.0hm，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层厚度取70mm，则承台有效高度为：01.00.070.93930hmmm。桩位平面布置，承台尺寸如图2。4.单桩承载力验算桩顶荷载计算（取承台及其上土平均重度320/GkNm）基础工程桩基础设计3轴心竖向力作用下：++4800+203.02.51.8845886.56kkGkaFGFAdNkNRkNnn；偏心竖向力作用下：maxmin222704011.0584541.05871.21.21063.884526.2818.80ykikkkxkikiiaMxFGMyNnyxkNRkNkN单桩水平力承载力计算：406.76kikHHkNn；48008006kiFFkNn因为6.711800536012ikiHF；即水平荷载和竖向荷载的合力与竖直线的夹角小于5°。所以单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。5.软弱下卧层承载力验算⑴.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，由资料查地基基础设计规范GB5007-2002，表5.2.4，得0;1bd，则1.515.50.617.37.77.3126.25.38.3600127.10.527.1258.2azfkPa⑵.桩群外围桩边包络线内矩形长、宽分别为：002.45;1.4AmBm，持力层厚度5.314.3tm，持力层与软弱下卧层弹性模量之比为45119.21.2ssEE，查桩基规范JGJ94-2008表5.4.1，用内插法求得，桩端持力层压力扩散角°29.2。作用于软弱下卧层顶面的附加应力为：基础工程桩基础设计4'0000322tan2tan480032.52.1192591.52.451.447861124312.4524.30.5591.424.30.5593.1kksikizFGABqlAtBtkPa软弱下卧层顶面土的自重应力为1.515.50.617.37.77.3126.25.38.327.127.1201.9cmzkPa所以有3.1201.9205258.2zcazkPafkPa满足要求。6.桩基础沉降验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。竖向荷载为4800kFkN基底处压力48002032.51.867632.5kkFGPkPaA基底自重应力15.51.517.30.31.828.41.8dkPa基底处的附加应力067628.4647.6PPdkPa桩端平面下的土的自重应力c和附加应力04zzP计算结果如下：①.在0z时，15.51.517.30.617.3107.716.2101218.3101172.54ciihkPa/1.2,2/0,0.25,40.25647.6647.6zabzbkPa②.在2zm时，172.5428.3189.14ciihkPa/1.2,2/4/2.51.6,0.124,40.124647.6321.2zabzbkPa③.在3zm时，基础工程桩基础设计5172.5438.3197.44ciihkPa/1.2,2/6/2.52.4,0.073,40.073647.6189.1zlbzbkPa④.在4.3zm时，172.544.38.3208.2ciihkPa/1.2,2/8.6/2.53.44,0.041,40.041647.6106.7zlbzbkPa⑤.在5zm时，172.544.38.30.76.9213ciihkPa/1.2,2/10/2.54,0.032,40.032647.682.9zlbzbkPa⑥.在7zm时，172.544.38.32.76.9226.9ciihkPa/1.2,2/14/2.55.6,0.017,40.017647.645.1zlbzbkPa将以上计算结果整理于下表zc,的计算结果Z(m))(kPacblbz2)(kPaz0172.541.200.25647.62189.141.21.60.124321.23197.441.22.40.073189.14.3208.21.23.440.041106.752131.240.03282.97226.91.25.60.01745.1在7zm处，/45.1/226.90.1980.2zc，所以本基础取7nZm计算沉降量。计算如下表基础工程桩基础设计6计算沉降量Z(mm)blbz2i)(mmzii11ziiizz)(kPaEsi)110(4iiiizzEipSi01.200.25020001.21.60.2006401.2401.21100094.530001.22.40.1657497.195.91100022.643001.23.440.1324569.1721100016.950001.240.1189594.525.4120054.870001.25.60.0916641.246.71200100.8'94.522.616.954.8100.8289.6smm桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数1.0。短边方向桩数2bn，等效距径比32.50.8860.8862.860.35aSAdnb，长径比21600.35hd，承台长宽比1.2ab，查查桩基规范JGJ94-2008，附录E得：0120.037,1.9,14.64CCC。0121210.0370.09711.92114.64bebnCCnC所以，桩基础最终沉降量'1.00.097289.628.2200eSSmmmm，满足要求。7.桩身结构设计两段桩长各11m，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0.293113.22hhmm，起吊时桩身最大正负弯矩2max0.0429MKqh，其中吊桩动力系数为：1.3K；每延米桩的自重（1.2为恒载分项系数）为：20.35251.23.675/qkNm。桩身材料采用C30混凝土，取1430cfkPa，HRB335级钢筋，取2300/yfNmm，桩身尺寸已给出：350350mmmm，钢筋保护层厚度取40mm，所以：22max0.04290.04291.33.6751124.8MMKqhKN，基础工程桩基础设计7桩身截面有效高度'00.350.040.31hm，6max'22024.8100.0515614.3350310scMfbh111121120.051560.973522ss桩身受拉主筋62max'024.8102740.9735300310ssyMAmmfh选用22214(308274)sAmmmm，采用对称配筋，因此整个截面的主筋为2414,616sAmm，配筋率min6160.6%0.6%350310。因桩为受压构件，对箍筋配置无严格要求，故取同级钢筋在桩身中点处，最大正负弯矩处配置。桩身强度验算1.01.014.33503103106161742.2886.5ccysafAfAkNRkN满足要求。桩身截面配筋图，桩身弯矩图如图5、图6。8承台设计承台混凝土强度等级取C25，取1270tfkPa，配置HRB335级钢筋，取2300/yfNmm，在3.⑵中已假定，承台底面