基础工程设计

院系：工程学院 姓名： 田明 学号： 20081002089 班号：054082-13

指导教师：黄生根 郑明燕 日期：2011年6月

1、桩基础设计题

高层框架结构（二级建筑）的某柱截面尺寸为1000×800mm ，该柱传递至基础顶面的荷载为：F=9000kN ，M=380kN?m ，H=320kN ，采用6-8根φ600-φ800的水下钻孔灌注桩组成柱下独立桩基础，设地面标高为±0.00m，承台底标高控制在-1.70m ，地面以下各土层分布及设计参数见附表，试设计该柱下独立桩基础。

设计计算内容：

1.确定桩端持力层，计算单桩极限承载力标准值Quk； 2.确定桩中心间距及承台平面尺寸；

3.计算复合基桩竖向承载力特征值Ra及各桩顶荷载设计值N，验算基桩竖向承载力；计算基桩水平承载力RHa并验算；

4.确定单桩配筋量； 5.承台设计计算； 6.绘制桩基结构图。 项 目 层①粉土 层②粉细砂 层③细砂 层④粉土 层⑤1粉细砂 层⑤粉细砂 层⑥粉质粘土 层⑦粉土 层⑧粉质粘土 层⑧1粉砂 层⑧粉质粘土 层⑨粉土 层⑩粉质粘土 层⑾细砂

湿 重 度 ? kN/m3 19.0 19.6 19.8 19.6 19.7 19.7 19.8 19.8 19.9 20.0 19.9 20.4 19.9 20.2 孔 隙 比 e 0.902 0.900 0.860 0.810 0.85 0.770 0.683 0.750 0.716 0.770 0.716 0.700 0.706 0.690 液性 压缩 承载力 指数 模量 特征值 IL 0.25 0.46 0.46 0.27 Es MPa 6.0 6.5 7.8 10.5 7.0 16.0 8.5 13.7 6.1 14.0 6.1 13.0 8.2 22.0 faK kPa 80 105 125 140 115 170 160 170 145 190 145 195 170 220 层 厚 m 4.3 3.8 2.8 2.3 4.4 3.0 2.5 2.9 5.7 0.8 4.5 3.5 4.8 17.7 钻孔灌注桩桩基参数 极限侧 极限端 地基土水阻 力 阻 力 平抗力系标准值 标准值 数的比例qsik kPa 23 20 28 40 28 48 66 58 60 52 60 62 68 70 qPK kPa 800 800 700 1300 系数 m(MN/m4) 6 9 13 15 12 28 25 25 14 37 14 36 28 45 设计内容

一、确定桩端持力层，桩的截面尺寸及桩长，计算单桩极限承载力标准值Quk

1、根据已有地层资料选择层⑧粉质粘土为持力层，根据《建筑桩基技术规范》的规定，桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不易小于2d，因此初步确定桩端进出持力层的深度为2m。那么桩长为

l=4.3+3.8+2.8+2.3+4.4+3.0+2.5+2.9+5.7+0.8+2

?1.7=32.8m

按照长径比为50，确定截面尺寸，取直径为d=650mm。

采用水下钻孔灌注桩。

2、单桩极限承载力标准值的计算，根据《建筑桩基技术规范》中的经验公式

Quk?Qsk?Qpk?u?qsikli?qpkAp

其中桩的周长u=??d=2.041m ；桩端面积Ap=πd2=0.332m2 ；

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桩端土层的极限端阻力标准值qpk=700KPa 综合已有资料数据，计算如下：

Quk=2.041× 23×4.3+20×3.8+28×2.8+40×2.3+28×4.4

+48×3+66×2.5+58×2.9+60×5.7+52×0.8+60×2 +700×0.332=3190KN

单桩竖向承载力特征值Ra=

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Quk=1595KN

二、确定桩数、桩的中心间距及承台平面尺寸

初选桩数 n=

FRa

=

90001595

=5.6 暂取6根。

根据《建筑桩基技术规范》规定，选取灌注桩的桩的中心间距 Sa=3d=1.95m 边桩中心距承台边缘的距离取为0.65m。 承台的长

LC?2?(1.95?0.65)?5.2m ，宽Bc?0.65?2?1.95?3.25m

承台的高h=1.30m M与长边方向一致。

承台的平面图如下

三、计算复合基桩竖向承载力特征值Ra及各桩顶荷载设计值N，验算基桩竖向承载力；计算基桩水平承载力RHa并验算；

1、计算修正后的复合基桩的承载力特征值

考虑承台效应计算复合基桩的竖向承载力特征值 桩中心距Sa= A n= 桩中心距与桩径之比

Sad

5.2×3.25

6

=1.678m

=

1.6780.65

=2.58

承台宽度与桩长之比Bc l=3.25 32.8=0.099 查《建筑桩基技术规范》相应的表格，得到承台效应系数

η??=0.06

承台底土的承载力特征值fak=80KPa

承台底净面积

Ac?A?nApsn5.2?3.25?6?0.332??2.485m2

6则复合基桩承载力特征值

R?Ra??cfakAc =1595+0.06×80×2.485=1607KN

已知地下水位位于地表面处，则承台及地基土的重度rG=10KN 桩顶荷载设计值

N?maxNmin

P?G9000?10?5.2?3.25?1.7??1547KN?Ra n6F+G M+H×h xmax=±

xi2n 380+320×1.2 ×1.95

=1547±

4×1.9521645KN<1.2Ra=1928KN

=

1449KN>0,桩不受拔力

故竖向承载力满足要求。 2、水平承载力计算及验算

《建筑桩基技术规范》规定，当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注单桩水平承载力特征值

Rha

0.75αγmftW0ζNN= 1.25+22ρg 1+

νmγmftAn

mb0

α= EI5

其中水平变形系数

地基土水平抗力系数的比例系数

m= 4.3×6+3.8×9+2.8×13+2.3×15+4.4×12+3×28

+2.5×25+2.9×25+5.7×14+0.8×37+2×14 ÷32.8=16.47MN/m4

桩身计算宽度 b0=0.9 1.5d+0.5 =0.9× 1.5×0.65+0.5 =1.328m 桩身采用C30的混凝土，其弹性模量Es=3×104N/mm2，混凝土保护层的厚度取为60mm，钢筋采用HRB335级钢筋，其钢筋强度设计值fy=300N/mm2，弹性模量Es=2×105N/mm2 桩身换算截面惯性矩

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