灌注桩设计计算书

土木工程专业基础工程课程设计计算书沈阳大学建筑工程学院2014年5月第一章概述1.1设计任务设计题目：灌注桩基础设计上部结构的类型、尺寸：建筑物为六层钢筋混凝土结构，长30m，宽9.6m。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱截面尺寸均为400mm400mm，横向承重。本人承担的课程设计任务：根据所在组号和题号，完成指定桩型和指定轴线的桩基础设计1.2设计资料1.2.1地基勘察资料场地描述：建筑物地势平坦，局部堆有建筑垃圾。建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化砂土、粉土。土层描述：自上而下土层依次如下：①号土层：素填土，厚度约1.5m，稍湿，松散，承载力特征值akf=95kPa。②号土层：淤泥质土，厚度3.3m，流塑，承载力特征值akf=65kPa。③号土层：粉砂，厚度6.6m，稍密，承载力特征值akf=110kPa。④号土层：粉质黏土，厚度4.2m，湿，可塑，承载力特征值akf=165kPa。⑤号土层：粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值akf=280kPa。1.2.2设计荷载(1)题号：5号(2)柱底荷载效应标准组合值如下:○A轴荷载：kF=2040kNkM=242kN.MkV=145kN○B轴荷载：kF=2280kNkM=223kN.MkV=158kN○C轴荷载：kF=2460kNkM=221kN.MkV=148kN(3)柱底荷载效应基本组合值如下:○A轴荷载：F=2650kNM=253kN.MV=193kN○B轴荷载：F=3560kNM=228kN.MV=175kN○C轴荷载：F=3120kNM=244kN.MV=188kN设计○C轴柱下桩基，○A、○B轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数。1.3设计依据本次课程设计的依据为本课程设计指导书和相关规范（1）莫海鸿，杨小平。《基础工程》。中国建筑工业出版社。2012.9（2）中华人民共和国国家标准。地基基础设计规范GB5007-2002.北京：中国建筑工业出版社，2002（3）周景星《基础工程》（第二版）清华大学出版社，2008.7（4）中华人名共和国国家标准.建筑桩基设计规范JG94-2008（5）《混凝土结构设计规范（GB50010-2010)》（6）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006），中国建筑工业出版社，2007（7）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002（8）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008),中国建筑工业出版社，2008。（9）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，2002。（10）赵明华，《土力学与基础工程》（第二版），武汉理工大学出版社，2003第二章技术设计2.1灌注桩基设计2.1.1初步设计建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩，猜想设计方案如下：①.室外地坪标高为-0.45m,自然地面标高同室外地坪标高。②.该建筑桩基属丙级建筑桩基，拟采用直径d=500mm的混凝土沉管灌注桩③.以⑤号土层粉砂层为持力层，桩尖深入深入持力层800mm（对于砂土不小于1.5d=750mm）④.暂设计桩长15.0m，预制桩尖长0.5m⑤.初步设计承台高900mm，承台底面埋置深度为-1.9m，桩顶伸入承台50mm⑥.承台选用混凝土C30，ƒt=1.43N/mm2，ƒc=14.3N/mm2；承台钢筋选用HRB335级钢筋,ƒy=300N/mm2。⑦.沉管灌注桩选用C30混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HRB335级。2.1.2设计验算1）.单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.85m，桩底标高为-16.85m，桩长15m。单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：pkskukQQQskQ=3.14×0.5×（0.05×22+3.328+6.645+4.260+0.375）=1044kNpkQ=kN47124005.014.3412ukQ=1044+471=1515kN2）.基桩竖向承载力设计值计算承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应,取ηc=0，则有KQRRuka=21515=757.5kN根据上部荷载初步估计粧数为akRFn=5.7572460=3.2故暂设计桩数为4根。3）.计算桩顶荷载根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土，因此不进行地震效应的承载力验算。①.根据桩数设计矩形承台，暂取边长为3.0m×3.0m，矩形布桩，桩中心距取2.0m，桩心距承台边缘为500mm。预估承台厚900mm，承台选用选用C30，ƒt=1.43N/mm2，ƒc=14.3N/mm2；承台钢筋选用HRB335级钢筋,ƒy=300N/mm2.承台及其上土壤的总重为kG=3.0×3.0×1.9×20=342kN桩顶平均竖向力：kQ=nGFkk=43422460=700.5kN﹤R（=780.5kN）kQmax=kQ+2yh)yV(Mmaxkk=700.5+2141)9.0148221(=789.15KN＜1.2R(=1.2757.5=909.8kN)kQmin=kQ-2yh)yV(Mmaxkk=700.5-2141)9.0148221(=611.95kN＞0满足设计要求,故初步设计是合理的单桩水平力：3741481nVVkkKN此值远小于估算的单桩水平承载力特征值，可以。②.根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为3.0m×3.0m，预估承台厚900mm，承台选用选用C30，ƒt=1.43N/mm2，ƒc=14.3N/mm2；承台钢筋选用HRB335级钢筋,ƒy=300N/mm2。ФФ·扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值：N=nF=43120=780kNmaxN=nF+2iiyyyM=43120+21419.0188244）（=780+103.3=883.3kNminN=nF-2iiyyyM=43120-21419.0188244）（=780-103.3=676.7kN4）.承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定厚度，初步设计厚度900mmIIII设钢筋保护层厚度为70mm。则承台有效高度0h=900-70=830mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。由于基桩为圆形桩，计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为bp=0.8d=0.8×500=400mm上图所示承台计算简图中的桩基即是换算后边长为400mm的方桩。5）.承台受冲切承载力验算①.柱边冲切承台受桩冲切的承载力应满足下式：000002hfahabFthpxcyycxl冲切力：iNFFl=3120-0=3120kN受冲切承载力截面高度影响系数hp计算992.080090080020009.011hp冲垮比与系数的计算0.172.083.06.0000haxx913.02.072.084.02.084.000xx0.172.083.06.0000hayy913.02.072.084.02.084.000yy000002hfahabthpxcyycx=2×{0.913×（0.4+0.6）+0.913×（0.4+0.6）}×0.992×1430×0.83=)3120(4300kNFkNl故厚度为900mm的承台能够满足柱对承台的冲切要求。②.角柱向上冲切，mcc7.021，yyyyxxxxaaaa01010101,,,609.02.072.056.02.056.011xx609.02.072.056.02.056.011yy011112122hfacacthpxyyx=830.01430992.026.07.0609.026.07.0609.0=1434kNmaxN=883.3kN故厚度为900mm的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。6）.承台受剪切承载力计算受剪切承载力截面高度影响系数hs计算991.083080080041410hhs对I-I斜截面72.00xx（介于0.3～3之间）剪切系数：017.10.172.075.10.1_75.1830.00.31430017.1991.000hbfthskNNkN6.17663.883226.3588max对II-II斜截面72.00xx（介于0.3～3之间）剪切系数：017.10.172.075.10.1_75.1830.00.31430017.1991.000hbfthskNNkN9.26493.883336.3588max故满足抗剪切要求。7）.承台受弯承载力计算mkNxNMiix12488.078022609.55688303009.01012489.0mmhfMAyxs选用22φ18，255995.25422mmAs，沿y轴方向均匀布置。mkNyNMiiy14138.03.88322602.63058303009.01014139.0mmhfMAyys选用17φ22，27.64611.38017mmAs，沿平行x轴方向均匀布置。2.2桩身结构设计2.2.1单桩配筋1）.沉管灌注桩选用C30混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HRB335级。根据《建筑桩基技术规范》，桩顶轴向压力应符合下列规定:maxNψcpcAfmaxN=nGF+2iiyyyM=43422.13120+21419.0188244）（=882.6+103.3=985.9kN对于挤土灌注桩，基桩施工工艺系数c=0.8；C30级混凝土，ƒc=14.3N/mm2，则pccAf=0.8×14.3×23)25.0(14.310=)3.883(1.2245maxkNNkN故桩身轴向承载力满足要求。按构造配筋，最小配筋率为0.2％～0.65％（小直径桩取大值）%65.050014.3412sA21276mmAs选用8φ14钢筋，21231mmAs箍筋选用φ6@200，局部加密φ6@100，保护层厚度c=30mm2.2.2估算A.B轴线柱下桩数设计○A、○B轴线下的桩基础的方法和○C轴线下相同。单桩极限承载力标准值为1515KN，基桩竖向承载力特征值为757.5KN.○A轴柱下荷载标准组合值为kF=2040kNkM=242kN.MkV=145kN根据○A轴下荷载初步估算○A轴柱下根数，n=RFk=69.2757.52040取n=4，则○A轴下设计桩数为4根。○B轴柱下荷载标准组合值为kF=2280kNkM=223kN.MkV=158kN根据○B轴下荷载初步估算○B轴柱下根数，n=RFk=01.3757.52280取n=4，则○B轴下设计桩数为4根。2）承台平面尺寸确定根据估算的桩数和承台构造要求，设计○A轴线承台平面尺寸为3.0m×3.0m，桩中心距取2.0m，桩心与承台边缘距离750mm;○B轴桩数与○A轴相同，因此承台平面尺寸同○B轴。2.3设计图纸根据以上计算，可绘制出桩基平面布置图和桩基大样图