基础工程课程设计 - 图文

课程设计计算书

课程名称： 基础工程课程设计 指导老师： 佘跃心 班 级： 土木1123 姓 名： 王镇 学 号： 1121401326

建筑工程学院

一． 设计题目

本次课程设计的题目：灌注桩粧基设计。 二． 设计荷载

柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值分别如表4.1、表4.2所示。

表4.1 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.2 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (1) 题号：2号

(2)柱底荷载效应标准组合值如下。

A轴荷载： Fk =1350kN；Mk =185kN·m；Vk＝126kN。 B轴荷载： Fk =1900kN；Mk ＝392kN·m；Vk＝135kN。

1

FK(kN?m) A轴 ○1256 1350 1650 1875 2040 2310 2568 2670 2920 3130 B轴 ○1765 1900 2050 2160 2280 2690 3225 3550 3860 3970 C轴 ○A轴 ○MK(kN?m) B轴 ○169 392 197 204 223 231 248 264 285 302 C轴 ○197 203 208 213 221 238 247 256 281 316 A轴 ○123 126 132 139 145 165 174 183 192 211 VK(kN?m) B轴 ○130 135 141 149 158 162 179 190 202 223 C轴 ○112 114 120 134 148 153 165 170 191 230 1564 172 1640 185 1810 191 2080 205 2460 242 2970 275 3170 293 3410 299 3720 304 3950 323 FK(kN) A轴 ○1580 1840 2130 2320 2650 2910 3230 3360 3680 3970 B轴 ○2630 2800 3080 3310 3560 3790 4180 4420 4690 5070 C轴 ○1910 2200 2490 2780 3120 3430 3750 4010 4230 4520 A轴 ○198 205 210 215 253 286 303 332 371 393 MK(kN) B轴 ○205 210 211 214 228 251 284 315 326 354 C轴 ○241 243 223 238 244 266 274 269 301 325 A轴 ○150 154 164 181 193 204 212 225 233 242 VK(kN) B轴 ○140 145 155 166 175 188 197 224 230 236 C轴 ○138 140 150 174 186 196 208 216 228 238 C轴荷载：Fk =1640kN； Mk =203kN·m；Vk =114kN。 （3）柱底荷载效应基本组合值如下。

A轴荷载：F＝1840kN；M=205kN·m；V＝154kN。 B轴荷载：F＝2800kN；M＝210kN·m；V＝145kN。 C轴荷载：F＝2200kN；M＝43kN·m；V=140kN。

设计C轴柱下桩基，A、B轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数。

三． 地层条件及其参数 1）. 地形

拟建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。 2）.工程地质条件

①号土层：素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak?95kPa。 ②号土层：淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值fak?65kPa。 ③号土层：粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值fak?110kPa。 ④号土层：粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak?165kPa。 ⑤号土层：粉砂层，钻孔未穿透，中密一密实，承载力特征值

fak?280kPa。

3）.岩土设计技术参数

表1 地基岩土物理力学参数 土层编号 土的名称 比 孔隙量 e W含水液性指数 标准压缩灌入锤击模量 数 N（次） Es （%） IL - ① 土 素填- - - 5.0 2

② 淤泥质土 ③ 粉砂 ④ 粉质粘土 ⑤ 层

表2 桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk 土层编号 土的名称 桩的侧阻力桩的端阻力粉砂0.58 - - 31 16.8 0.79 31.2 0.74 - 9.2 0.81 27.6 - 14 7.5 1.04 62.4 1.08 - 3.8 qsk ① ② ③ ④ ⑤

4）.水文地质条件

１． 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 ２． 地下水位深度：位于地表下3.5m。

素填土 淤泥质土 粉砂 粉质粘土 粉砂层 22 28 45 60 75 qpk - - - 900 2400 3

5）.场地条件

建筑物所处场地抗震设防烈度７度，场地内无可液化砂土，粉土。

四．灌注桩基设计

建筑物基础设计方案采用混凝土灌注桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0．45m，自然地面标高同室外地坪标高。查表，该建筑桩基属丙级建筑桩基，拟采用截面为450mm的沉管灌注桩，以⑤号土层粉质黏土为持力层，桩尖伸人持力层0.6m（对于沙土不小于1.5d＝600mm），设计桩长15．0m，初步设计承台高0．5m，承台底面埋置深度-1.60m，桩顶伸人承台50mm。

i.单桩承载力计算

根据以上设计，桩顶标高为-1.6m，桩底标高为-16.6m，桩长为15.0m。 1单桩竖向极限承载力标准值

单桩竖向极限承载力标准值按下式计算： Quk= Qsk +Qpk= up∑qsik l i +Ap qpk

由于

Q sk =3.14×450×（0.35×22+3.3×28+6.6×45+4.2×60+0.6×75）=981kN Q pk =1×3.14×0.45×2400＝382kN

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Q uk =981+382＝1363kN， 2.基桩竖向承载力设计值计算

承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应，即取 ηc=0,则有 R = R a=

Quk1363==681.5 kN K2根据上部荷载初步估计桩数为 n=

Fk1350==2.15 681.5Ra则设计桩数为 4 根。

ii桩基的验算

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根据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008），当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应的标准组合值。由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。

下面进行桩基竖向承载力的验算。

根据桩数设计矩形承台，边长为2.2m*3.6m，矩形布桩，桩中心距取1.4m，桩心距承台边缘均为400mm见图（4.17） 承台及其上填土的总重为

G k = 2.2×3.6×1.6×20 = 253.4 kN 计算时取荷载的标准组合，则 Nk = =

Fk?Gk n1350?253.4 4 = 400.85kN

N k max= N k+

Mymax=400.85 + 74.65=475.5kN 2y?N k min= N k -因此

Mymax=400.85-74.65=326.2kN 2?yN k max=475.5kN<1.2R(=1.2×586.5=703.8kN) N k min=326.2kN >0

满足设计要求，故初步设计是合理的。

iii．承台设计

根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.2m×3.6m，预估承台厚0.95m（见图4．18），

承台混凝土选用C30， ft =1.43N / mm2 ， fc =14.3N / mm2 ；承台钢筋选用HRB400 级钢筋， f y ＝360N／mm2。

5

2

1

4001400

1．承台内力计算 C1400400承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合设计值，则基桩净反力设计值为

FMyyi1840（284?197?0.95）?1.4?=+=460+84.13=544.13kN Nmax?+

n?yi244?1.42FMyyi1840（284?197?0.95）?1.4?=-=460-84.13=375.87kN Nmin?-n?yi244?1.42N?=

F1840==460kN n42 承台厚度及受冲切承载力验算

为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.95m，承台底保护

层厚50mm，则h0＝950-60＝890mm。分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚

度的合理性。

由于基桩为圆形桩，计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面宽度为

bp?0.8d?0.8?450?360mm

（1）柱对承台冲切。

承台受桩冲切的承载力应满足下式：

Fl?2?0x?bc?a0y???oy(hc?a0x)?hpfth0

Fl?F?Ni?4180?0?4180kN，则冲跨比为

???0x?aox0.34??0.382(在0.25~1.0之间) h00.89 6

?0y?aoyh0?1.04?1.169>1.0 0.89取?0y?1.0 冲切系数为

?0x?0.840.84??1.44

?0x?0.20.382?0.2?0y?0.840.84??0.70

?0y?0.21.0?0.2Fl?2?0x?bc?a0y???oy(hc?a0x)?hpfth0

=2??1.44??0.4?1.04??0.7??0.4?0.34???1?1430?0.89 =6596.7kN>F （kN）l?4230故厚度为 0.95m 的承台能够满足柱对承台的冲切要求。 （2）角桩冲切验算。

承台受角桩冲切的承载力应满足下式：

??

Fl=N?max?544.13kN, 从角桩内边缘至承台外边缘距离为

=`594.86kN>Nt=781.3kN

故厚度为 0.95m 的承台能够满足角桩对承台的剪切要求。 （3）承台受剪承载力计算

承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于I—I 截面，

1430×0.89

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?hp?800?????h0?0.25?800?????890?0.25?0.974

V?2?Nmax?2?544.13?1088.26kN

则?hp?ftbh0?0.974?0.744?1430?2.2x0.89?2029.0?V 故满足抗剪切要求 。 （4）承台受弯承载力计算 承台计算截面弯矩如下。

取l-l截面，取基桩净反力最大值N?max?544.13kN进行计算，则

Mx??Niyi?2?544.13?1.2?1305.912kN Asl?Mx?7964.3mm

0.9fyh0因此，承台长边方向选 22 @ 110，则钢筋根数为n=2200/110+1=21,实际钢筋AS=21×380.1=7982mm2,满足要求。

对于Ⅱ-Ⅱ截面，取基底净反力平均值N??836kN进行计算。 此时

H0=950-80=870mm则

My??Nixi?1057.5kN?m As2?My0.9fyh0?4501.9mm2

因此，承台短边选用 16@170，则钢筋根数为n=3600/170+1=23,实配钢筋As=23×201.1=4625mm

（5）承台构造设计

混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm。两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m,与承台齐平，梁宽400mm,梁内主筋上下共 4 12通长配筋，箍筋采用

8@200。承台底座厚

100mmC10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。

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Iv 桩身结构设计

沉管灌注桩选用C30混凝土，钢筋选用HRB400级，箍筋HPB300。

1. 桩身轴向承载力验算

根据《建筑桩基础规范》（JGJ-2008）第5.8.2条的规定，桩顶轴向压力应符合下列规定

Nmax???cfcAps NmaxF?GMyyi1840?1.2?253.4(284?197?0.95)*1.4

????2n44?1.42y?i=747.24+84.13

=831.5kN

计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系数

??1；对于挤土灌注桩，基桩施工工艺系数?c?0.8,C30级混凝土，fc?14.3N/mm2,则??cfcA?1?0.8?14.3?14.3?106??3.14?0.4

14=1332.8kN>Nmax（?839.67kN） 故桩身轴向承载力满足要求。 2.桩身水平承载力验算

由设计资料得柱底传至承台顶面的水平承载标准值为214.8kN,每根桩基承受水平荷载为

Hik?Hk202??50.5kN n4柱身按构造要求配筋，桩身配6 12 纵向钢筋，As=678.6mm,则桩身配筋率为

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对C30级混凝土，有

Ec=3.0?104N/mm2

对HRB400级钢筋，有

Es?2.0?105N/mm2 扣除保护层厚度的桩直径为 d0?0.45?0.07?0.38m

?M取值；由于桩的入土深度h?17.0m,桩与承台为固接，?h?0.953?17?16.2?4,取?h?4,由表4?1查得?M?0.926。

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0.75?0.953?1.43?106?6.583?10?3?0.5?497.16?103?? ???1.25?22?0.0054???1?6??0.926?2?1.43?10?0.13?=30860N=30.9kN>29.8kN

故桩身水平承载力满足要求。 3.配筋长度设计

基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3(即2/3?17=11.3m),同时不宜小于4.0/?=4.0/0.953=4.20m，则配筋取12m。 钢筋锚承台35倍主筋直径，35?12=420mm。 4.箍筋配置

采用

6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需每隔2m设一道

12焊加劲箍筋。 V估算A、C轴心柱下桩数 1．桩数估算

设计A、B轴线下桩基础的方法与B轴线下相同，单桩极限承载力标准值为1173kN，基桩竖向承载力特征值为586.5kN。

A轴柱下荷载标准值为Fk=2568kN、Mk=293kN?m、Vk=174kN 根据A轴荷载初步估计A轴柱下桩数，即

n?Fk2568??4.4 R586.5则A轴下设计桩数为5根。

C轴柱下荷载标准值为Fk=3170kN、Mk=247kN?m、Vk=165kN 根据C轴荷载初步估计C轴柱下桩数，即

F3170n?k??5.40

R586.5则C轴下设计桩数为6根。

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Vi设计图纸

根据以上计算，可以绘制出平面布置图和桩基大样图，施工图详见图4.20. Vii .参考文献

（1）《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2006），中国建筑工业出版社，2007。 （2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002。 （3）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008),中国建筑工业出版社，2008。 （4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，2002。 （5）赵明华，《土力学与基础工程》（第二版），武汉理工大学出版社，2003

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o0q8.html