基础工程课程设计.docx
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基础工程课程设计
桩型选择和持力层确定
表1-1各地层的厚度和主要力学参数
序号
土名
厚度
承载力特征值fg)
预制桩q=ik(kPa)
人工挎孔桩
Q:
ik(kPa)
预制桩Qpk(kPa)
人工挎孔桩
Qpk(kPa)
重度y(kN/m3)
圧缩模量耳刚J
1
填
土
70
20
20
19
2
粉质粘土
150
56
56
400
800
20
85
3
粉质粘土
223
67
67
900
1800
20
93
4
细砂
270
58
58
1800
3200
27
139
5
粘土
285
67
67
900
1800
20
93
6
细砂
220
58
58
1100
1200
20
139
7
圆粒
320
110
110
2400
3500
27
180
选择7号圆砾为持力层,为消除负摩阻力影响承台制于3号粉质粘土上,桩
径为0500桩,预制桩进入持力层深度为5d二,桩长。
I验算单桩承载力
确定单桩竖向极限承载力标准值
孤=Qsk叫="工佥厶+%每
Qz——单桩极限摩阻力标准值(kN)Qpk——单桩极限端阻力标准值(kN)U桩的横断面周长(m)
每一一桩的横断面底面积(nr)
L,——桩周各层土的厚度(m)
q——桩周第i层土的单位极限摩sik
阻力标准值(kPa)
桩底土的单位极限端阻力标准值(kPa)
u=nd=3.14x0.5=1.57(//?
)
=毗厂/4=3」4x0.52/4=0.20(w2)
=1.57x(2.8x67+1.0x58+0.9x67+4.0x58+2.5x110)
+2400x0.20=1276.25+480=1756.25(kN)
确定桩数及桩布置
确定单桩竖向极限承载力设计值R,并确定桩数N及其布置。
假设先不考虑群桩效应M占算单桩竖向承载力设计值R为:
R—一单桩竖向极限承载力设计值,kNa——单桩总极限侧阻力力标准值,kNQrk一一单桩总极限端阻力力标准值,kN.——桩侧阻力分项抗力系数
——桩端阻力分项抗力系数查表得:
y=y
R=127625+—=773.48+290.9=1064.4W
1.651.65
74:
N=3755.5&MM=35.5kNm\V=26.4&N;
山上部荷载设计值:
=B:
N=5753.0kN;M=30・5kNm;V=20・\kN;
7C:
N=4518・0£MM=42・\kNm;V=29.5W;
7A:
P=3755.5+20x0.5=3765.53;
由此可知:
7B:
P=5753.0+20x0.5=5763・5kN;
7C:
P=4518.0+20x0.5=452&(WV;
设计7A:
按轴力P和R估算桩数m为:
R1064.4
由于nx>3,应考虑群桩效应和承台的效应确定R。
姑且先取桩数n二4根,桩的布置按矩形排列,桩距s“=3d=3x0.5=1.5加,取边桩中心至承台边缘距离为Id二,布置如图1-1,则承台底面尺寸为:
X。
下面按桩数m二4,求单桩竖向承载力设计值R:
其中:
0警
(lek=2人
叶——侧阻群桩效应系数
〃:
一一端阻群桩效应系数
〃:
一一承台土阻力阻群桩效应系数
一一承台内区土阻力群桩效应系数
吋——承台外区土阻力群桩效应系数
rc——承台土阻力分项抗力系数
O——桩基中相应于每一根桩的承台底地基土极限抗力标准值
(kN),
qck——承台底1/2承台宽度的深度范围内(/<5^),地基土极限抗力标准值,可按《地基规范》中相应的地基土承载力标准值乘以2取值,(kN);
Ac——承台底地基土净面积(加J。
V—一承台内区的净面积
A/——承台外区的净面积
A——承载力特征值,kP0
查表得:
ys==1.65=1.7
j]s=1.20〃/,=1.26
M=0.1177/=0.63
q&=2x223=446级
Ac=2.5x2.5=6.25m2
2呼
=446x6.25=696.875册
4
V=(2.5-0.5)x(2.5-0.5)=4.0m2
A,e=4-A;=6.25-4.0=2.25m2
22540
n=0.63x+0.11x—=0.2972
6.256.25
rI”1276.25」”480n696.875
R=1.20x+1.26x+0.2972x=1416.56WE
1.651.651.70°
下面验算取"=4是否合适
承台重:
G=2.5x2.5x20x1.7=212.5W
P+G3765.5+212.5
R1416.56
故取4根桩可以,确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-1
5QQ,15|005QC^
a
o
LP
GJ
图7A桩的布置及承台尺寸
设计7B:
按轴力P和R估算桩数n:
为:
_==s41
R1064.4
山于nx>3,应考虑群桩效应和承台的效应确定R。
姑且先取桩数n二6根,桩的布置按矩形排列,桩距》=3d=3xO.5=1.5〃?
,取边桩中心至承台边缘距离为Id二,布置如图1-2,则承台底面尺寸为:
X。
下面按桩数m二6,求单桩竖向承载力设计值R:
弘=2£
查表得:
ys=yp=1.65yc=1.70
久=120
〃p=1・26
7/=0.11
77/=0.63
qek=2x223=446代
4=2.5x4.0=10.0/;?
=(2.5-0.5)x(4.0-0.5)=7.0/n2
4r=4-A'=10・0—7・0=3・0〃r
3070
"°・63x丽+0.Hx丽“266
下面验算取〃=6是否合适承台重:
G=2.5x4.0x20xl.7=340.03
P+G5763.5+340.0力“n===4.32
R1411.03
故取6根桩可以,确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-2
A>
Z
0
0
5r—1
z
oo
5
X—I
图1-27B桩的布置及承台尺寸
设计7C:
按轴力P和R估算桩数氐为:
=4.25
山于n3>3,应考虑群桩效应和承台的效应确定R。
姑且先取桩数n二4根,桩的布置按矩形排列,桩距》=3〃=3x0・5=l・5"「取边桩中心至承台边缘距离为ldr布置如图1-1,则承台底面尺寸为:
X。
下
面按桩数m二4,求单桩竖向承载力设计值R:
其中:
Q=出
匕伙11
Qck=2人
qek=2x223=446代
A.=2.5x2.5=6.25nr
心3
A;=(2.5-0.5)x(2.5一0.5)=4・0〃『
A/=A.-A/=6.25-4.0=2.25nr
/jc=0.63x+0.1lx°°=0.2972
6.256.25
n1276.25480八“巾696.875十让
R=1.20x1.26x+0.2972x=1416.56Z:
P
1.651.651.70°
下面验算取«=4是否合适
承台重:
G=2.5x2.5x20x1.7=212.5kN
P+G4528.0+212.5o兀n===3.35
R1416.56
故取4根桩可以,确定承台底面尺寸及桩的排列如图1-3
5QQ,15|005Qa
O
O
LP
QJ
图1-37C桩的布置及承台尺寸
桩基中各单桩受力验算
对于7A:
单桩所受的平均竖向作用力为:
N=匕三=376:
O+212Q=9945 724 桩基中单桩最大受力N嗅为: P+GM厂兀 M、一一作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值a;——第i桩至y轴的距离,m 桩基中单桩最小力为: 以上二项都满足要求山于水平力T=26.4Wo tan 对于7B: 单桩所受的平均竖向作用力为: P+G5763.5+340 N===1017.25<7? =1411.03W n6 桩基中单桩最大受力为: P+G必厂兀 M、一一作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值a;——第i桩至y轴的距离,m 4xl.52 +.'V/2-i=1017.25+=102&03RNY1.2/? =1693.236RNEv丿・】 桩基中单桩最小力为: P+GM•兀(35.5+26.4x1.7)x0.75 2x0.752 g==1017.252=1006.47W>0 以上二项都满足要求曲于水平力7=20.\kN。 则与竖向的合力与铅锤线夹角tan,=;=22_L=0.0035 tana=0.0035 对于7C: 单桩所受的平均竖向作用力为: P+G 4528.0+212.5 N一二 ==1185.1? =1416.56WN n 4 桩基中单桩最大受力为: “+iv J-1 M、・一一作用于承台底面的外力对通过群桩形心的y轴的力矩设计值a;——第i桩至y轴的距离,m Nm P+GM-x(42.1+29.5x1.7)x0.75 =+/『一1185.1+'/一1246.6kNYl.2R-1699.9kN n2x0.752 J-I 桩基中单桩最小力为: P+G,(42.1+29.5x1.7)x0.75 U=_1=1246.6_4=1185・KN〉0 n十22x0.75- 以上二项都满足要求 由于水平力T=29.53。 T9QS 则与竖向的合力与铅锤线夹角tana=—=二一=0.0078P3765.5 tanc? =0.0078 承台的抗冲切验算 对于7A: 取承台1.7m,钢筋混凝土保护层厚度100mm,构造见图1—4,选用混凝土为G。 其/;=14303/〃,。 取柱的截面尺寸为: 420mmX600mm (1)柱对承台的冲切验算 072根据公式: 久百SaJ"“讥;F、=F—屮;«=— A+U.Z 式中: %——建筑桩基重要性系数,取儿二; F,——作用于冲切破坏上的冲切力设计值(kN),即等于作用于桩的竖向荷载设计值F减去冲切破坏锥体范围内各基桩底的净反力设讣值之和; /,——承台混凝土抗拉强度设计值(kN); %——冲切破坏锥体有效高度中线号处的周长(加); 仏一一承台冲切破坏锥体的有效高度(加); &——冲切系数; 久一一冲跨比,兄=绳/几,心为冲跨,即柱边或承台变阶处到桩边的水平距离,按圆桩的有效宽度进行计算。 当<0.2/? ()时,取心二几;当a0>h0时,取a0=hQO F——作用于柱(墙)底的竖向荷载设计值; 工皿一一冲剪破坏椎体范围内各基桩的净反力(不计承台和承台上自重)设计值之和。 对于圆桩: 计算时应将截面换算成方桩,取换算柱或者柱截面边宽巧=。 可求得冲垮比久与冲剪系数a 柱的截面尺寸为: 600mmX420mm 心=/? 一100=1700-100=1600mm=1.6加 F严F-工汕=3765.5-0=3765.53 &、.=』=—=0.2125儿1600 弘=工=亠・十45 心+0.20.2125+0.2 2+如•)+%(hc+aox)]仏 =2x[0.202x(0.42m+0.34am)+1.745x(0.6m+0.25/? ? )]x143QkPax1.6m =7489.86RWA%片=1.Ox3765.5W=3765.5RN 满足要求 7A是四桩承台需进行角桩冲切验算 对于7B: 取承台1.7m,钢筋混凝土保护层厚度100mm,构造见图1—4,选用混凝土为Go其f,=1430^/w2o (1)柱对承台的冲切验算 n7? 根据公式: 几•仏;F、=F-叫«=— A+v.Z ho=/? 一100=1700—100=1600mm=1.6m F\=F_ZM=5763.5-0=5763.5W 4t+0.20.625+0.2 —舒誥"2125 =1.745 0.72_0.72 一心+0・2一0.2125+0.2 2g(Q+為)+%仇+心)」fh =2x[0.87x(0.42/? ? +0.34m)+1.745x(0.6m+1.0/n)]x143QkPax1.6m =15801.8WA汕=1.0x5763.5^=5763.53 满足要求 7B非四桩承台,无需进行角桩冲切验算,所以承台不发生冲切破坏。 对于7C: 取承台1.7m,钢筋混凝土保护层厚度100mm,构造见图3—2,选用混凝土为其4303伽A (1)柱对承台的冲切验算072 根据公式: 九许"•/;•%•他;F、=F-叫«=— A+U.Z ho=/? —100=1700—100=1600mm=1.6m F\=F_》Ni=4528.0-0=4528.0^ 4V=—=——=0.2125儿1600 〜0.720.72 a。 、.一一一1.745 4,+0.20.2125+0.2 2[%($+①,)+%(hc+a(>x)]讥 =2xp202x(0.42w+0.34/? /)+1.745x(0.6/7? +0.25/n)]x1430kPax1.6m =7489.86^=1.0x4528.0WN=4528.0W 满足要求 7C是四桩承台,需进行角桩冲切验算。 (2)角桩冲切验算 对于7A和7C分析: 对于四桩承台,受角桩冲切的承台应满足下式: ■(a、 仏N、<a}x勺+寸+知 式中: N、——作用于角桩顶的竖向力设计值(kN); ——角桩的冲切系数; 仏,几一一角桩冲跨比,其值满足〜,人广玉,知二玉; °hh CPC2——从角桩内边缘至承台外边缘的距离(加),此处应取桩的有效宽度; cpc25乂,5——从承台底角桩内边缘引一45°冲切线与承台顶面相交点,至角桩内边缘的水平距离;当柱或承台边阶处位于该45°线以内时,取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线。 对7A: "=%=1123.问 对7C: N\=Nmg=\24b6kN aXx=250〃〃”axv=340mmc,=c2=0.7m尽=1600mm, 妒卩誥"2125 =4820.2£Na%N| 对7A和7C均满足要求 所以承台7A和7C均不发生冲切破坏。 承台剪切验算 对7A和7C分析: 对于柱下正方形独立承台,只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。 《桩基规范》规定,剪切破裂面为通过柱边和桩边连接线形成的斜截面,抗剪验算应满足: /oK< 式中: 匕一一垂直于x方向斜截面的最大剪力值,可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和(kN); Vv——垂直于y方向斜截面的最大剪力值,可取抗剪计算截面一侧的桩顶净反力设计值总和(kN); Vox——垂直于x方向的斜截面抗剪承载力设计值(kN) Vov——垂直于y方向的斜截面抗剪承载力设计值(kN) 剪切系数,当1・4S2S3・0时,0=
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