桩基础课程设计终稿

目录1 .设计资料 (1)1.1 上部结构资料 (1)1.2 建筑物场地资料 (1)2 .选择桩型、桩端持力层、承台埋深 (2)2.1 选择桩型 (2)2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深 (3)3 .确定单桩极限承载力标准值 (4)4 .确定桩数和承台底面尺寸 (4)5 .确定复合基桩竖向承载力设计值 (5)6 .桩顶作用验算 (5)7 .桩基础沉降验算 (6)8 .桩身结构设计计算 (7)9 .承台设计 (8)9.1 承台抗弯验算 (8)9.2 承台抗冲切验算 (9)9.3 承台抗剪切验算 (10)9.4 承台局部承载力验算 (10)10.参考文献 (12)1设计资料1.1、上部结构资料某教学实验楼，上部结构为7层框架，其框架主梁、次梁均为现浇整体式，混凝土强度等级C30。

底层层高3.4m（局部10m，内有10t桥式吊车，其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载如图2所示。

1.2、建筑物场地资料（1）拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置如图1所示图1建筑物平面位置示意图（2）建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。

场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1m，根据已有分析资料，该场地地下水对混凝土无腐蚀作用。

（3）建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1。

表1 地基各土层物理、力学指标土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）天然重度（kN/m）预应力管桩承载力特征值钻孔灌注桩承载力特征值压缩模量(MPa)地基承载力(kPa)q sia(kPa) q pa(kPa) q sia(kPa) q pa(kPa)2. 选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.1 选择桩型因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。

根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。

因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。

2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第②层是灰褐色粉质粘土，第③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第④层是黄褐色粉土夹粉质粘土，所以第④层是较适合的桩端持力层。

桩端全断面进入持力层1.2m（>2d），工程桩入土深度为h。

故：m++=+2.1h23123.85.1=由于第①层厚1.5m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第②层土0.5m，即承台埋深为2m，桩基得有效桩长即为23-2=21m。

桩截面尺寸选用：取直径400mm，壁厚95mm，由施工设备要求，桩分为两节，上段长12m，下段长12m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。

3 .确定单桩极限承载力设计值本设计属于二级建筑桩基，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力特征值时，宜按下式计算：=a R p pa i sia p A q l q u +∑-p A 桩身的横截面面积，p A =2221256.044.014.34m D =⨯=π-p u 桩身周长，m D u p 256.14.014.3=⨯==π；-pa q 桩端土的承载力特征值，； -ia q s 桩周土的摩擦力特征值；-i l 按土层划分的各段桩长。

a R 1100 3.140.20.2 3.140.4(137.8128 1.230)431.31kN =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯=4 .确定桩数和承台底面尺寸最大轴力组合的荷载：N=k F =2507kN ，k M = 22kN •m ，k Q =18 kN1.851.34312507==≥kNkN R N n a 取n ＝6根，桩距 3d .6m 1≥=a S ，承台底面尺寸为4.0m ×2.4m ×1.2m,承台及上覆土重度取20kN/ 3m ,则204 2.42384k G kN =⨯⨯⨯=66.54375.33.4312.138425072.12max k <=-⨯+=∑-+≥i i yk a k x x M R G F n5. 确定复合基桩竖向承载力设计值复合基桩竖向承载力设计值：R= a c ak c R f A +η 因为/a s A n ==2.44/6⨯=1.26m,d=0.4m,/a s d=3.2/ 2.4/210.114c B l ==该地基为软土地基，所以c η宜取低值的0.8倍，即取0.048c A =2.4⨯4-6⨯π⨯20.2=8.846 2m ak f =110kpaR=431.31+0.048⨯110⨯8.846=478.02kN6 .桩顶作用验算k F = 2507kN ，k M = 22kN •m ，k Q =18 kN承台高度设为1.2m 等厚，荷载作用于承台顶面。

建筑物的重要性系数：0 1.0γ=作用在承台底形心处的弯矩：2218 1.243.6M kN =+⨯=∑·m桩顶受力计算如下：max max 22289143.6 1.6488.6564 1.6yk x k k i M x F G N kN n x ⨯+⨯=+=+=⨯∑∑ max min 22289143.6 1.6475.0264 1.6yk i k k iM x F G N kN n x ⨯+⨯=-=-=⨯∑∑ 2891481.836k k F G N kN n +=== max 0488.65 1.2 1.2431.31517.572a N kN R kN γ=<=⨯=min 00N γ> 满足要求7． 桩基础沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。

由于桩基础的桩中心距小于6d ，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。

竖向荷载标准值:2507F kN = 基底处压力:25074 2.420(221)721.1464 2.4F G p kPa A ++⨯⨯⨯+===⨯ 基底自重压力:15.5 1.517.30.67.37.7 6.2128.3 1.2174.2d kPa γ=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= 基底处的附加应力:0721.146174.2546.946P P d kPa γ=-=-=表7.1z c σσ,的计算结果（17号柱）在z=6.02m 处，=46.51/233.860.1990.2zc σσ=<，所以本基础取m Z n 98.6=计算沉降量。

表7.2计算沉降量（17号柱）故：S ’=45.76+33.89+21.61+17.26+11.62+8.38+6.35=144.87mm 桩基础持力层性能良好，沉降经验系数0.1=ψ。

短边方向桩数2b n =，等效距径比1600=4400Sa d =，长径比2152.50.4l d ==长宽比7.61=BcLc ，查表得：21.78,693.1,066.0210===C C C ；0121210.0660.162(1) 1.693(21)8.721b e b n C C n C ψ--=+=+=-+⨯-+所以，五桩桩基础最终沉降量'S S e ψψ==10.162144.8723.47mm ⨯⨯= 满足要求8．桩身结构设计计算先按构造配筋，取184Φ， As=10172mm ﹥π65.04d 2⨯%=8172mm b φ5箍筋c c p f A ϕs max N ≤-m ax N 相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力最大设计值； -c ϕ基桩成桩工艺系数，混凝土预制桩和预应力混凝土空心桩取0.85；-c f 混凝土轴心抗压强度设计值，2/5.27mm N f c =；-s p A 桩身横截面积，222s 09098.04)21.04.0(14.3m A p =-⨯=桩身混凝土强度:pa .7212685.010005.2709098.0k f A c c ps =⨯⨯⨯=ϕ c c p f A kN ϕ<=5.6488N max 满足要求9． 承台设计设承台混凝土强度等级采用C25, c f =11.9Mpa ，承台是长方形，保护层厚度为100mm 。

选用钢筋为HRB335，y f =300Mpa ，承台有效高度m h o .11=。

9.1.承台抗弯验算(1)承台右侧第1列桩的竖向力:max 122250743.6 1.6424.664 1.6yk x k iM x F N kN n x ⨯⨯=+=+=⨯∑∑ 承台中间列桩的竖向力值: 22507417.86k F N kN n === 承台左侧第1列桩的竖向力值:max 322250743.6 1.641164 1.6yk i k i M x F N kN n x ⨯⨯=-=-=⨯∑∑ 柱边计算截面弯矩:2424.6 1.351146.42()y i i M N x kN m ==⨯⨯=•∑ 3417.80.55689.37()x i i M N y kN m ==⨯⨯=•∑(2)沿X 轴方向配筋计算,b=2.4m根据《混凝土结构设计规范》，有10()2y c xM f bx h α≤-；1146.421 11.91000 2.4(1.10.5)x x =⨯⨯⨯-得到受压区高度:x=0.037m 。

钢筋截面积:621111.9 2.40.03710=3522.4mm 300c s yf bxA f α⨯⨯⨯==⨯（）配12Φ20@190已能满足要求。

(3)沿y 轴方向配筋计算,b=4m根据《混凝土结构设计规范》，有10()2x c xM f bx h α≤-；689.371 11.910004(1.10.5)x x =⨯⨯⨯-得到受压区高度:x=0.0133m 。

钢筋截面积:621111.940.013310=2104mm 300c s yf bxA f α⨯⨯⨯==⨯（）配20Φ12@190已能满足要求。

9.2承台抗冲切验算将圆桩等效成320mm 的方桩，如图所示：（1）柱对承台的冲切验算000/h a x x =λ=1.19/1.1=1.08>1，取1.1a 100==x x ，λ；2.084.0ox x 0+=λβ=0.84/1.02=0.7；000/h a y y =λ=0.39/1.1=0.35；2.084.0+=oy oy λβ=0.84/0.55=1.51；[]kN kN h f a h a b t hp ox c oy oy c ox 250776.82101.1100027.1967.0)]1.15.0(51.1)39.05.0(7.0[2)()(20>=⨯⨯⨯⨯+⨯++⨯⨯=+++βββ 满足要求（2）角桩对承台的冲切验算011/h a x x =λ=1.19/1.1=1.08>1，取1.1a 111==x x ，λ2.056.01x x 1+=λβ=0.56/1.02=0.467011/h a y y =λ=0.39/1.1=0.35； 2.056.011+=y y λβ=0.56/0.55=1.02[]kNN kN h f a c a t hp x y y x 6.42433.18751.1100027.1967.0)]55.056.0(933.0)239.056.0(467.0[)2/()c (10111121=>=⨯⨯⨯⨯+⨯++⨯=+++βββ 满足要求9.3承台抗剪切验算抗剪切验算时，圆桩按周长等效为方桩，同抗冲切验算。