桩基础课程设计-计算书
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【题1】某试验大厅柱下桩基,柱截面尺寸为mm mm 600400⨯,地质剖面示意图如图1所示,作用在基础顶面的荷载效应基本组合设计值为F = 2035kN ,M=330kN ·m ,H = 55kN ,荷载效应标准组合设计值为F k =1565kN ,M k =254kN ·m ,H k =42kN ,试设计桩基础。
表1 土的物理力学性质表
注:各层土的平均摩擦角020=ϕ
图1 地质剖面示意图
1. 确定桩的规格
根据地质勘察资料,确定第4层粘土为桩端持力层。采用钢筋混凝土灌注桩,桩截面为方桩,直径为400到500,桩长为9米。承台埋深1.7米 ,桩顶嵌入承台0.1米,则桩端进持力层2.4米。初步确定承台尺寸为2.4m ×2.4m 。 2. 确定单桩竖向承载力标准值Q
根据公式 层 序
深度(m )
L I
q sik (kPa )
q pk (kPa )
○2 粉质粘土 2 0.6 60 ○3 饱和软粘土 4.5 0.97 38
○
4 粘土
2.4
0.25
82
2500
按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值:
p pk i
sik pk sk uk A q l q
u
Q Q Q +=+=∑
=4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4KN 取=uk Q 902.4 kN
3. 确定桩基竖向承载力设计值R 并确定桩数n 及其布置
按照规要求,d S a 3≥,取d S a 4=,c b =2m ,l =9m 故=l
b c
0.22查表得,=sp η0.97。
查表得,=sp γ 1.60先不考虑承台效应,估算基桩竖向承载力设计值R 为
sp uk sp Q R γη=
= 1.60
902.4
0.97 ⨯ =547.08 kN 桩基承台和承台以上土自重设计值为 G =2.4×2.4×1.7×20=195.84 kN 粗估桩数n 为
n =1.1×(F+G)/R=
(1565+195.84)/ 547.08=3.22根
取桩数n =4 根,桩的平面布置为右图所示,承台面积为2.4m ×2.4m ,承台高度为 0.9m ,由于n > 3,应该考虑群桩效应和承台效应确定单桩承载力设计值R 由
d S a =4 ;l
B c
=0.25 查表得 i
c η=0.155 ,e
c η=0.75 由i
c A =4 m ²,=2.4²-e
c A 2²=1.76 m ²得
c e
c
c e c i c i c
c A A A A ηηη+==76
.576.175
.076.54155.0+=η=0.337
由=k f 60,得==k ck f q 2120 kPa ,查表得=c γ 1.7,所以考虑承台底土的抗力为
n
A q Q Q Q R c c
ck c
sp
uk
sp
c
ck
c
sp
uk
sp
γηγηγηγη+=+= =(0.97×902.4÷1.60)+(0.337×120×2.4×2.4)÷(4×1.7)=581.34kN 按桩的静载荷试验取R =581.34kN 根据经验公式得
∑+=p pk i sik uk A q l q u Q
=4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4KN
这说明,按桩的静载荷试验取R =581.34 是合理的。 4. 基桩承载力验算
∑++=
2
max
max i
y x x M n G F N =
0.8
0.84.8
01.7)42(254420 1.72.4 2.41565⨯⨯⨯++
⨯⨯⨯+ = 440.21+101.69 =541.9 kN < 1.2R =1.2×581.34=697.608 kN 且n
G
F N +=
= 440.21 < R =581.34 满足要求。 5. 承台计算
承台底钢筋混泥土保护层成厚度取10cm ,混凝土强度等级为C20,采用HRB335级钢筋。各桩净反力计算如下:
A 桩: ∑-=
2
i
d
a x Mx n F N ==0.80.84.801.7)55(33042035⨯⨯⨯+-=508.75-132.34=376.41 kN B 桩:∑+=
2
i
c
b x Mx n F N =0.80.84.801.7)55(33042035⨯⨯⨯++=508.75+132.34=641.09kN C 桩:∑-=
2
i
d
c x Mx n F N =376.41 kN D 桩:∑+=
2
i
c
d x Mx n F N =641.09 kN
(1) 承台受弯计算
kN F 2035=,m kN M ⋅=330,kN H 55= 对承台进一步设计为:承台厚度m 9.0,保
护层为mm 500,则m h 85.00=,混凝土强度等级为C20,混凝土的抗拉强度为
2/1.1mm N f t =,钢筋选用HRB335级,2/300mm N f y =,如图所示
I -I 截面:
=I M 2×b N ×0.5=2×641.09×0.5=641.09 kN ·m
II -II 截面:
)(b a II N N M +=×0.95=376.41+641.09=1017.5 kN ·m
钢筋抗拉强度设计值=y f 300,承台有效高度=0h 1.6m
=
=09.0h f M A y I
Is =⨯⨯⨯1600
3009.010641.096 1484 mm ²