桩基础设计.docx
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一、工程概况
某工业厂房,为单层单跨排架结构,跨度18米,柱距6米,纵向总长度72m,室内外地面高差米。
柱截面。
建筑场地地质条件见表1。
表1建筑场地地质条件
编号
土层名称
土层厚度
°
Ⅰ
杂填土
1.0
18.7
34.1
0.94
36.9
21.1
3900
17
15
Ⅱ
淤泥质粘土
11.6
17.1
50.3
1.42
43.2
22.6
3000
7
10
Ⅲ
灰色粘土
3.7
18.9
38.2
1.0
38.2
18.4
4800
12
18.6
Ⅳ
亚粘土
2.7
18.7
30.0
0.90
36.6
20.0
6000
36
12
Ⅴ
粉质粘土
40.0
19.6
26.7
0.78
32.7
17.7
7000
18
28.5
注:
地下水位在天然地面下2.5米处,本场地下水无腐蚀性。
桩身参考资料:
混凝土为,轴心抗压强度设计值,弯曲强度设计值为,主筋采用:
,强度设计值:
承台设计参考资料:
混凝土为C30,轴心抗压强度设计值为,弯曲抗压强度设计值为。
二、设计要求
1、设计桩基础(包括桩、承台设计及验算、群桩中基桩的受力验算,群桩基础计算等);
2、绘制施工图,包括基础平面布置图、桩身弯矩、剪力图;和及必要的施工说明(配筋、施工)等;(A1图纸594mm×841mm)。
3、计算书内容应详尽,数据准确,排版规范(按附件的排版规范执行)。
图纸应符合制图规范相关要求,表达完整、准确。
参考设计步骤:
1)、确定桩的类型、长度(包括确定桩端持力层)、截面尺寸,初步选择承台底面标高(要考虑预制桩的要求);
2)、确定单桩承载力;
3)、确定桩数及布置;
4)、群桩基础计算;
5)、桩身设计;
6)、承台设计;
7)、绘制施工图和桩身内力图。
4、需要提交的报告:
计算说明书和图示。
一、设计资料
由上结构传至桩基的最大荷载设计值为:
,,
表1建筑场地地质条件
编号
土层名称
土层厚度
(°)
Ⅰ
杂填土
1.0
18.7
34.1
0.94
36.9
21.1
3900
17
15
Ⅱ
淤泥质粘土
11.6
17.1
50.3
1.42
43.2
22.6
3000
7
10
Ⅲ
灰色粘土
3.7
18.9
38.2
1.0
38.2
18.4
4800
12
18.6
Ⅳ
亚粘土
2.7
18.7
30.0
0.90
36.6
20.0
6000
36
12
Ⅴ
粉质粘土
40.0
19.6
26.7
0.78
32.7
17.7
7000
18
28.5
注:
地下水位在天然地面下2.5米处
二、设计内容
1、选择桩端持力层、承台埋深
根据表1地质条件,以粉质粘土层为桩尖持力层,采用预制混凝土方桩,桩长,截面尺寸为,桩尖进入粉质粘土层为。
桩身材料:
混凝土,级,;钢筋,二级钢筋,。
承台用混凝土,;,承台底面埋深。
2、确定单桩极限承载力标准值
根据地基基础规范经验公式
桩侧土的极限侧阻力标准值查表得:
淤泥质粘土层:
,取。
灰色粘土层:
时,,取。
亚粘土层:
时,,取。
粉质粘土层:
时,,取。
桩的极限端阻力标准值,可按查表取值:
粉质粘土层,(可塑),混凝土预制桩桩长
取,取
单桩竖向承载力特征值:
=
水平承载力特征值:
,,
由于混凝土预制桩桩型为方形,故取1.0
地基土横向抗力系数的比例系数,取3
桩顶水平位移系数,取,则
则
3、确定桩数和承台尺寸
取
桩距,取。
承台尺寸
承台高取。
确定承台平面尺寸及桩的排列如图1所示。
图1
4、桩顶作用效用验算
单桩所受的平均作用力(取承台及其上的土的平均重度):
单桩所受的最大作用力:
基桩水平力设计值
故无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力。
5、桩基础沉降验算
(1)求基底压力和基底附加压力
基底压力:
基底附加压力:
(2)确定沉降计算深度
因不存在相邻荷载影响,故:
取
(3)沉降计算
将基础底面以下地基土分成若干薄层,每薄层的厚度不宜超过,即每薄层厚度不宜超过。
因压缩层厚度为6m,取6层,每层厚度为1m。
表6-1计算桩基础最终沉降量
层次
深度
1
1
1.35
0.7407
0.2413
0.2413
0.2413
0.067993
2
2
1.35
1.4815
0.2141
0.4282
0.1869
0.052664
3
3
1.35
2.2222
0.1843
0.5529
0.1247
0.035138
4
4
1.35
2.963
0.1589
0.6356
0.0827
0.023303
5
5
1.35
3.7037
0.1387
0.6935
0.0579
0.016315
6
6
1.35
4.4444
0.1225
0.735
0.0415
0.011694
0.2071
(4)确定沉降经验系数
等效沉降系数:
群桩距径比:
,长径比,基础长宽比:
桩基沉降经验系数:
(查桩基规范5.5.11)
桩基沉降为:
满足规范要求。
6、桩身结构设计计算
两段桩长为和,采用双点吊立的强度计算进行桩身配筋设计。
吊点位置在距桩顶、桩端平面处,起吊时桩身最大正负弯矩,其,,为每延米桩的自重,故:
桩身截面有效高度
查《混凝土结构设计规范》()附表得,,桩身受拉主筋配筋量:
为便于配筋,上下两段桩都采用相同的配筋,选用,因此整个截面为,配筋率,其他构造钢筋见施工图,桩的吊装图如图3所示。
图3
桩身强度:
上段桩吊点位置:
距桩端处
下段桩吊点位置:
距桩端处
箍筋采用,在桩顶和桩尖应适当加密,具体见桩身结构施工图。
桩尖长,取,桩顶设置三层钢筋网,层距
地基基础课程设计
7、承台设计计算
承台高,桩顶伸入承台,钢筋的保护层取,则承台有效高度:
。
(1)承台受冲切承载力验算
1)柱边冲切
冲切力:
由公式可求得冲垮比与冲切系数
,,故:
,取
,取
因,故取。
2)角柱对承台的冲切
桩顶的竖向力设计值为:
从柱角内边缘至承台外边缘距离,
,,,。
,
(2)承台受剪承载力计算
对Ⅰ-Ⅰ斜截面:
计算剪跨比
故
因
。
对Ⅱ-Ⅱ截面
计算剪跨比
故
因
。
(3)承台受弯承载力计算
对Ⅰ-Ⅰ截面:
选用,,沿平行于轴方向均匀布置。
对Ⅱ-Ⅱ截面
选用,,沿平行轴方向均匀布置。
地基基础课程设计
8桩身弯矩的计算
(1)单桩刚度系数
计算:
的直径:
从而算得:
,故
计算。
,查表4-6得:
所以
(2)计算桩基础的整体刚度系数
先按式(4-58)计算、、和
再计算、和
(3)计算承台位移、和
(4)计算桩身弯矩
第一排桩:
,
桩身弯矩计算:
系数、的值可根据及从表查得
表9-1计算表
0.0
0.000000
0.000000
1.000000
0.000000
-5.248400
-5.248400
0.1
0.199203
0.099600
0.999740
0.808742
-5.247035
-4.438293
0.2
0.398406
0.196960
0.998060
1.599296
-5.238218
-3.638923
0.3
0.597610
0.290100
0.993820
2.355583
-5.215965
-2.860382
0.4
0.796813
0.377390
0.986170
3.064369
-5.175815
-2.111446
0.5
0.996016
0.457520
0.974580
3.715017
-5.114986
-1.399969
0.6
1.195219
0.529380
0.958610
4.298513
-5.031169
-0.732656
0.7
1.394422
0.592380
0.938170
4.810066
-4.923891
-0.113825
0.8
1.593625
0.645610
0.913240
5.242289
-4.793049
0.449240
0.9
1.792829
0.689260
0.884070
5.596722
-4.639953
0.956769
1.0
1.992032
0.732050
0.850890
5.944173
-4.465811
1.478362
1.1
2.191235
0.747140
0.814100
6.066702
-4.272722
1.793980
1.2
2.390438
0.761830
0.774150
6.185983
-4.063049
2.122935
1.3
2.589641
0.767610
0.731610
6.232916
-3.839782
2.393135
1.4
2.788845
0.764980
0.686940
6.211561
-3.605336
2.606225
1.5
2.988048
0.754660
0.640810
6.127764
-3.363227
2.764537
1.6
3.187251
0.737340
0.593730
5.987127
-3.116133
2.870995
1.7
3.386454
0.713810
0.546250
5.796066
-2.866939
2.929127
1.8
3.585657
0.684880
0.498890
5.561157
-2.618374
2.942783
1.9
3.784861
0.651390
0.452190
5.289222
-2.373274
2.915948
2.0
3.984064
0.614130
0.406580
4.986674
-2.133894
2.852780
2.2
4.382470
0.531600
0.320250
4.316539
-1.680800
2.635739
2.4
4.780876
0.443340
0.242620
3
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