桩基础课程设计

桩基础课程设计题目：某机械厂粗加工车间桩基设计指导教师：*******班级：*******姓名：*******学号：*******组别：*******建筑工程学院2014年6月2日某机械加工车间桩基设计一、设计资料1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300×400mm2)传至基础顶面的最大荷载为：轴力Fk=2500KN，弯矩Mk=300KN.m，剪力Hk=30KN。2、工程地质勘察报告中指出：地基土的工程地质条件。（1）地形、地貌：该场地内原建有平房两幢（现已拆除），场地内地形平坦，相对高度不足1m。位于黄河泛滥平原，冲洪积形式，表层覆盖有少量植被和杂填土。地层岩性：根据钻探编录，室内试验和标准贯入试验将场地内所揭露的地层分为六层。其岩性自上而下为：表土、软而可塑粉质粘土、软塑粘土、流塑淤泥质粘土、软塑粉土、同一硬度粉质粘土，现分述如下：A、表土：以橘黄色粉土为主，局部为杂填土，含植物根、砖渣等，分布场地表面，厚度约0.3m（因为有高低之分，所以以剖面为准），据目测有机含量不高。可塑、湿、中－压缩性B、软可塑粉质粘土：褐黄色，褐灰色，含少量的铁质浸染和结核，含植物根，腐殖根，厚度约为2m，全区均有分布。软－流塑、湿－饱和、高－中压缩性C、软塑粘土：褐色，含少量的生物碎屑及铁质结核，厚度约为2.5m，分布于全区。软－流塑、饱和、高－中压缩性D、流塑淤泥质粘土：呈黑灰色，含多量的有机质，有臭味夹有薄层粉砂或细砂，偶见贝壳，为三角洲冲积物。厚度约为5m。软塑、饱和E、软塑粉土：褐黄色，灰黄色，含砂质团块，自上而下颜色逐渐变深，有淡臭味，含少量的生物碎屑，云母片，该层厚约4.2m,区内均有分布。（大于5d可做持力层但需考虑。）软－流塑、饱和、中等压缩性F、同一硬度粉质粘土：呈棕红色，有紫红色和白色斑点，层厚很深。硬塑、稍湿（2）水文地质条件：据外业施工期间，测得地下水埋深约为0.5m其类型属于潜水，地下水流向自东北向西南。由于现在是枯水季节，到丰水期时，地下水位还会上涨约0.2m，场地内局部会渗出地表。据邻近资料判断，该水不具侵蚀性。3、地基土的工程地质性质评价场地内地层分布比较稳定，从水平方向上变化不大，垂直方向上变化有规律，因为地下水位较高，使地基（2）（3）（4）（5）层均为饱和状，呈软－流塑状态，地基强度较低，变形值高。4、结论与建议(1)根据建筑物的情况，从经济、实用上考虑可采用柱下十字交叉梁基础或桩基础，但应特别注意承载力不足补偿和减少沉降值问题，建议建筑设计部门根据建筑物实际情况定酌。第一层表土因其不均匀且厚度较小，本次勘察未加评价。(2)因场地内地基土的变形值高，主要持力层呈软－流塑状，建议建筑物的上部结构在设计时应考虑与基础的共同工作，避免造成建筑物的不均匀沉降。(3)地下水埋深0.5m左右，丰水期还会上升。但其对基础无侵蚀性。(4)由于场地内地基土粘粒含量较高，一般在60%以上，因此，不考虑其地震液化性。(5)根据市地震小区划分规定，该建筑物地震烈度按6度设防。5、土层名称及厚度如下图所示，地下水位为-0.50m。附表：土的物理力学性质指标表层次土层名称含水量ω%重度γ(kN/m3)液性指数IL塑性指数IP孔隙比e压缩模量Es(Mpa)内摩擦角Φ(℃)地基承载力特征值fak(kpa)桩端端阻力特征值qpa(kpa)桩侧阻力特征值qSa(kpa)1杂填土2软可塑粉质粘土3019.30.7512.51.16.57.37119/203软塑粘土36.718.50.919.21.14.014.080/19.24流塑淤泥质粘土34.918.31.111.31.153.59.070/12.55软塑粉土33.518.60.86.70.977.24.612050019.36同一硬度粉质粘土24.919.40.2515.60.917.78.0190145037二、设计过程1、确定桩形、截面根据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制桩，其截面尺寸为400400mm2。2、选择桩长选择桩长即选择合适的持力层。选择承台埋深1.5m。桩长＝桩顶进入承台+中间段+桩端进入持力层厚+桩尖。桩顶应嵌入承台一定长度，对中等直径桩宜大于等于50mm，以保证群桩与承台之间连接的整体性。暂取桩顶进入承台的长度为50mm。选择地基土的土层为同一硬度粉质粘土，因为桩端进入持力层深度（1-3倍桩径时，粘性土、粉土大于等于2d；持力层较厚时，粉土、粘性土为2~6d）。取桩端进入持力层厚度：3.375d=3.375400mm=1.35m中间段：h1=14.50-1.50=13.00m桩尖：（1.3-1.5）b=（0.52~0.6）m,取0.6m初估算：桩长L=0.05+13.00+1.35+0.6=15.00m`3、初步设定承台的地面标高，承台底面面积，选择桩和承台的混凝土强度等级承台高度1.0m，钢筋保护层厚度35mm。由于地下水位离地表0.5m，为了使地下水位对承台没有影响，且根据《地基基础规范》要求600mm,故选择承台埋深1.5m,即底面标高为-1.50m。承台有效高度为h0=1.0-0.035=0.965m，承台底面定为3.2m3.2m。为便于施工，桩和承台的混凝土强度等级均取C30。4、确定单桩承载力KNlquAqRisiapppa70.6581.35)3704.319.35.1012.52.5019.21.10(200.440.414502a5、确定桩数根。根，暂取593.470.658)8.2042500(2.1)(2.18.204.012.3.23105.12.32.320akRGFnKNAhAdGkwwGK6、桩的平面布置初选承台尺寸桩距：取桩距s=（3-4）d=（1.2-1.6）m,取s=1.2m承台边长：a=1.2+1.2+0.4+0.4=3.2m则桩的布置图如下图所示：7、单桩承载力验算轴心受压时：KNRKNnGFQakkk70.65896.54058.2042500偏心受压时：22maxmin2.142.1).0130300(96.540iixkkyyMQQKNRKNKNRKN70.65821.47244.7902.171.609aa水平荷载下：01.50.51.50.40.51.1bbm4/0.10mMNm80.1)12/4.04.0105.3285.01.1100.10534350（EImbmmh0.4721580.1取m0.4h，441.2xKNvEIRoaxH4.2701.0940.0)12/4.04.0105.3285.080.175.075.03433a（KNRKNnHHHaKiK4.276530远小于单桩水平承载能力特征值,因此无需验算群桩效应的基桩水平承载力。8、软弱下卧层验算由于轴心受压时持力层不存在软弱下卧层，故不需要进行软弱下卧层的验算。9、桩基沉降验算由于本设计属于丙级建筑物，当所选持力层合适时，可不进行桩基沉降验算。10、桩基负摩阻力验算KNRKNNak7.6581005/500故桩的负摩阻力满足要求。11、桩身结构验算桩的截面尺寸为400mm×400mm，桩长15m，箍筋为HPB235，钢筋保护层厚度为40mm，混凝土C30，桩采用双点起吊，所以起吊点位置a=0.207L=0.207×15=3.105m。根据构造选择桩身钢筋，并满足如下要求：1．桩身强度应符合下式要求：KNQKNfAKNQQccPk78.701194585.0103.144.04.0784.70184.51935.135.13,满足要求。2．预制桩尚应满足吊桩强度要求：桩的水平起吊：桩的吊立：桩的起吊方式选择：水平起吊。桩的主筋验算控制弯矩为起吊时的情况，动力系数为K=1.3mkNKqlMMBA04.2515254.03.10214.00214.0222ccpfAQ20.0429CCDMMKql20.0214ABMMKql桩身有效截面高度:025.03604001.190.11004.2526201bhfMcs518.0025.0211bs2016.1713003604003.140.1025.0mmfbhfAycs%11.04004006.171AAs又由于需要满足最小配筋%8.0min20minmin1152360400%8.0mmbhAs故采用2628,202mmAs则整个截面的主筋采用21256,204mmAs。箍筋：中间区段200@6，桩顶和桩尖区加密50@6，其余桩身100@6桩的水平起吊:ml105.315207.0207.0桩的吊立：ml953.415293.0293.0桩身强度验算（因为是混凝土预制桩，c取0.85)KNRKNAfAfRagyPcc70.65844.2089)12563009.03604003.1485.00.1'9.0（）（满足桩身强度要求。桩的箍筋计算49.0400360bhwmmh360404000KNlMV20.615271.004.25271.0maxKNVKNbhfcc20.680.5143604003.140.125.025.00KNVKNbhft20.614.14436040043.17.07.00则按照构造要求配筋25.78,150@10mmAs%16.0%10021043.124.0minmin,1%26.0%1001504005.782svsvsvbsnA，满足要求。12、承台设计承台尺寸4.0m4.0m；承台埋深1.5m；承台高1.0m；柱顶伸入承台0.05m。钢筋保护层厚度0.35m。承台有效高度:mh915.0035.005.00.10，混凝土强度等级为C30，混凝土轴心抗拉强度21.43/tfNmm,轴心抗压强度214.3/cfNmm。钢筋选用HRB335级，2/300mmNfy，如下图所示。（1）承台受冲切承载力验算柱边冲切：yxaa00,分别为x,y方向柱边离最近桩边的水平距离，当00002.02.0)(hhaayx时，取；当0000)(hhaayx时，取。max8.04.02.10）符合0.1~25.0(874.0915.08.0000xxxha782.02.084.00oxxmay85.035.02.10）符合0.1~25.0(929.0915.085.0000yyyha744.02.084.00oyy因为h=1000mm,所以可插空取983.080020001000)9.00.1(9.0hpKNF3375035.125001满足要求。,33754610915.01430983.0)0.8.40(744.0)0.853.0(782.02)()(210KNFKNhfahabthpoxcoyoycox角桩向上冲切：mmmCC6.060021929.0,85.0,874.0,.8001010101yyyyxxxxmaamaa满足要求。,71.60982.1324915.01430983.0)28.06.0(496.0)285.06.0(521.0)2()2(496.0)2.0929.0(56.0)2.0(56.0521.0)2.0874.0(56.0)2.0(56.0max,01111111112KNNKNhfaCaCkthpxyyxyyxx