基础工程课程设计-柱下钢筋混凝土桩基础设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流基础工程课程设计-柱下钢筋混凝土桩基础设计.精品文档. 基础工程课程设计 柱下钢筋混凝土桩基础设计姓名：班级：土木1302学号： 华中科技大学土木工程与力学学院2016年6月7日一、设计资料1. 场地工程地质资料：见图1和表1表1 各层土的物理性质及力学指标土层名称含水量w(%)重度(kN/m3)比重ds液限wL(%)塑限wP(%)内聚力c(kPa)内摩擦角（度）压缩模量ES1-2(MPa)承载力fak(kPa)杂填土16.0灰色淤泥质土38.218.52.7338.218.41053.5460灰黄色粘性土6.719.62.7132.717.718207.0220黑色淤泥质土30.118.92.7342.018.912144.651002. 柱端传至承台顶面处的荷载（设计值）为：轴力F=4000+300(3510)=11500（kN），弯矩M=200+50(3510)=1450（kN-m），剪力V=80+10(3510)=330（kN）3. 柱底面标高：0.5 m4. 柱截面：F<9000KN时取600×450 mm2，F>9000KN时取600×540 mm25. 桩基安全等级：二级二、设计任务 （时间：1周）1. 桩基础类型的选择：预制桩（单号），灌注桩（双号）2. 基桩的设计和计算3. 承台的设计和计算4. 桩基础的验算5. 桩基础的施工图绘制三、设计步骤1、持力层选择从地面到地下1.3m为杂填土，其承载能力不高，不能作为持力层。地下1.3m到7.8m为灰色淤泥质土，其，查表得承载能力特征值为60kPa，极限侧阻力极限值，也不宜作为持力层。 地下7.8m到18.5m为灰黄色粘性土，其,查表得，极限侧摩阻力，极限端阻力特征值承载能力特征值为220kPa，可以作为持力层。2、 桩型选择 选用的预制桩，承台底面标高为-1.8m，承台厚度为1300mm，桩长选为9m，桩的有效长度为8.9m， 3、确定单桩承载力 由于330/11500<0.1，故无需计算水平承载力。 按经验参数法确定单桩承载力，灰色淤泥质土层qsik=26kPa；灰色粘性土层qsik=100kPa，qpk=3800。单桩竖向极限承载力标准值： 单桩竖向极限承载力特征值： 4、初步确定桩数 因桩基承受弯矩和剪力作用，属偏心受压状态，不考虑承台效应，暂按估算桩数，取，则，取为16. 5. 桩平面布置 由于采用挤土桩，其间距不宜过密，桩的最小中心间距不小于3.5d取为1700，先暂按已假设的承台尺寸布置4排，每排4根桩，即桩的纵向中心间距为1700mm，横向中心间距为1700mm，桩外缘承台挑出部分纵向为200mm，横向为200mm。以上假设均符合构造要求。 6. 桩顶作用效应验算 先将承台先将承台顶面荷载换算成作用于承台底面的荷载，由于承台厚度h=1300mm及桩顶需嵌入承台0.10m，故承台有效厚度。取承台面积为，承台厚度为1300mm，故承台及其土重 承台底面总弯矩按偏心竖向力作用下的公式计算各桩竖向力：各桩顶竖向力：最大值，最小值。 7. 桩基承载力验算（1）单桩承载力验算平均竖向力：最大竖向力：竖向承载力满足要求。（2） 桩尖持力层的承载力验算因，故桩尖承载力满足要求。（3） 软弱下卧层承载力验算 当桩间距s6d时，软弱下卧层的计算简图如上图，由图可知基地附加压力其中软弱下卧层顶面处附加应力，桩尖到下卧层距离与承台宽度，查表得地基压力扩散角软弱下卧层顶面处总应力为下卧层承载力特征值为，其中，为按照深度修正的下卧层极限承载力，为： 故因，故软弱下卧层承载力满足要求。四、 单桩结构设计1、单桩内力计算单桩内力的计算包括起吊时的内力计算和使用过程中的抗压计算。先不考虑桩内钢筋的自重对桩进行配筋，然后按照桩内实际配筋量验算桩的承载能力。起吊时采用两点起吊，可以将吊点看成铰支座，桩上的正弯矩为桩上的负弯矩为则最优配置即为正负弯矩相等，解得当采用C30的混凝土时，重度约为25kN/,则单位长度的自重载荷为则桩身最大正弯矩为最大负弯矩为剪力最大值为2、 使用时内力计算 桩的大致布置图如下所示图中第一排从左到右编号依次为1,2,3,4使用过程中各桩桩顶何在设计值为则2、配筋计算(1)纵向受拉钢筋的配筋纵向受拉钢筋依据正截面受弯承载力计算。已知弯矩设计值为，混凝土强度等级为 C30，钢筋选 HPB300，桩的截面尺寸为 500mm×500mm。由此确定桩的纵向受拉钢筋的配筋计算过程如下：取保护层厚度为25mm，则由混凝土强度等级和钢筋等级查表得求截面抵抗矩系数，可以。故所以应该按照最小配筋率配筋，可以选用架立筋可按构造要求每边配为，腰筋配为，满足最小配筋率要求。 (2)箍筋配置 由前面剪力图可得剪力设计值由于混凝土等级为C30，则又由于因此只需要按照构造要求配筋取双肢箍，桩尖1m内加密50，满足最小配筋率要求按照构造要求取双肢箍将边中的四根腰筋联系起来。 (3)承载能力验算因为配置了钢筋造成桩长度方向的重量增加，经计算增加的钢筋重量为由于钢筋的增重印象较小故将其忽略。抗压承载力验算桩顶一下5d范围内的桩身螺旋式箍筋间距为50mm，用以下公式进行验算为基桩成桩工艺系数，对于混凝土预制桩取为0.85带入得故桩受压承载力满足。 3、构造设计 由上述知，纵筋选为，对称通长布置。桩中部箍筋选为，桩尖1.2m内加密，设置为螺旋箍筋，桩顶设置三级钢筋网，桩顶的钢板钢筋以及吊环取为。五、 承台设计承台配筋计算对于承台采用倒置的悬臂板进行设计，我们先计算每根桩的净反力同样第一排桩作为代表值，从左到右依次为1，2，3，4，计算净反力计算1-1截面的弯矩取混凝土保护层厚度为40mm，则有效高度则配筋为配为截面积为60*615=36900>34992，满足截面2-2由于对称，且截面1是按照最大弯矩来配筋的，因此取截面2的弯矩同样为，此时截面有效高度取为则配筋为故配为，钢筋面积为60*615=36900，满足。 2、承台抗冲切验算（1） 柱边冲切柱边冲切可按照下式计算计算故，代入上式得（2）角桩向上冲切验算角桩冲切验算可按下面公式进行验算故代入上式得故，满足条件。（3）承台抗剪承载力计算对于承台抗剪验算可以按照下式计算我们取较大剪力的一边计算，且按照偏安全的取法其中=6413kN故承台抗剪验算满足。