桩基础设计计算案例

一、设计资料

1、场地工程地质资料

见图1-1和表1-1。

图1-1 场地土层分布

表1-1 各层土的物理性质及力学指标

2、柱端传至承台顶面处的荷载设计值

顺序号：n=30

轴力

5000300(3010)11000 F kN =+⨯-=

弯矩

40050(3010)1400

M kN m

=+⨯-=⋅

（沿柱

截面长边方向作用）

剪力

10020(3010)500

V kN

=+⨯-=

（沿柱截面长边方

向作用）

3、柱底面标高-0.5m

4、 柱截面尺寸 F=11000kN>10000kN

∴柱截面尺寸取为700600mm mm ⨯

5、 桩基安全等级 二级

二、 设计过程

1、 初选方案

选用C40（21.71/t f N mm =）的混凝土预制桩（动力打桩），配置HRB335级（2300/y f N mm =）钢筋；承台混凝土强度等级取C40（21.71/t f N mm =），配置HRB335级（2300/y f N mm =）钢筋。

桩截面尺寸为400400mm mm ⨯，长度为11m ，承台底面标高为-1.900m 。

承台与桩的大致尺寸如下：

图2-1 单桩及承台尺寸示意图

2、 确定单桩竖向承载力设计值

桩长11m ，桩顶伸入承台0.05m ，则打穿了厚度110.9 1.99l m =-=的淤泥质土，进入粘性土的长度21190.05 1.95l m =--=。

⑴确定单桩竖向极限承载力标准值

桩基安全等级为二级，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标准值时，宜按下式计算：

uk sk pk sik i pk p Q Q Q u q l q A =+=+∑

式中 sik q ——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值，按《建筑桩基

技术规范》查表取值；

pk q ——极限端阻力标准值，按《建筑桩基技术规范》查表取值。

根据设计资料计算土的液性指数L I ： 灰黄色粘性土： 6.717.7

0.73332.717.7

P L L P I ωωωω--=

==--- 查表取桩的极限侧阻力标准值sik q 时，对于预制桩，应根据土层埋深h ，将sik q 乘以修正系数，见表2-1。（课本 P118）

表2-1 预制桩极限侧阻力的土层埋深修正系数

桩的极限侧阻力标准值sik q 取值为： 灰色淤泥质土：sik q =25kPa

灰黄色粘性土：sik q =100kPa （0L I ≤）

（对于以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力。） 桩的极限端阻力标准值sik q 取值为：

0L I ≤，预制桩入土深度 1.9110.0512.8516h m m =+-=<，故查表取sik q =5100kPa 。

0.44(259.0 1.0100 1.95 1.1)51000.40.41519.2uk Q kN ∴=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=

初步估算单桩竖向承载力设计值，不考虑群桩效应，则对于预制桩， 1.65s p γγ==。

1519.2

920.71.65

pk

sk

s

p

Q Q R kN γγ∴=

+

=

=

（水平荷载/竖向荷载=50011

110002210

V F ==<，故不需计算水平承载力。）

⑵初步确定桩数

11000F kN =，1400M kN m =⋅，500V kN =，由于柱偏心受压，规范

建议考虑一定的系数（1.1~1.2），取1.1，则：

11000

1.1 1.113.1920.7

F n R >⨯

=⨯=，

考虑到13根桩不好布置，暂取12n =。 桩的中心距取 3.5 3.54001400a s d mm ==⨯=，桩的平面布置及承台尺寸见图2-1。

3、 确定复合桩基承载力设计值

此桩基为桩数超过3根的非端承桩复合桩基，宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，其复合基桩竖向承载力设计值为：

///s sk s p pk p c ck c R Q Q Q ηγηγηγ=++

式中，s η、p η、c η、c γ根据规范查表取值。

图2-1 桩基平面布置图

/ 1.4/0.4 3.5a s d == / 3.6/(110.05)0.33c B l =-=

（式中，c B 为承台宽度，l 为桩的入土长度。） 查表，得：s η=0.85，p η=1.52，c γ=1.70。（课本 P136）

i e

i e c c

c c

c

c c

A A A A ηηη=+ 式中，承台净面积

25 3.60.40.41216.08c A m =⨯-⨯⨯=

承台内区净面积

216.0850.22(3.60.22)0.2212.8i c A m =-⨯⨯--⨯⨯⨯=

承台外区净面积

250.22(3.60.22)0.22 3.28e c A m =⨯⨯+-⨯⨯⨯=

查表，得：0.157i c η=，0.69e c η=。

12.8 3.28

0.1570.690.2616.0816.08

c η∴=⨯

+⨯= 承台底部B/2=3.6/2=1.8m 内地基土为灰色淤泥质土，60k f kPa =，故2260120ck k q f kPa ==⨯=。

/12016.08/12160.8ck ck c Q q A n kN =⋅=⨯=

0.44(259.0 1.0100 1.95 1.1)703.2sk Q kN =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯= 51000.40.4816pk Q kN =⨯⨯=

0.85703.2/1.65 1.52816/1.650.26160.8/1.71138.5R kN ∴=⨯+⨯+⨯=

4、 桩顶作用验算

取承台及其上方土的平均重度320/G kN m γ=，则： 205 3.6 1.9684k G kN =⨯⨯⨯=