灌注桩基设计 3.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流灌注桩基设计 3.精品文档.题 目： 桩基础设计 课 程： 基础工程 班 级： 11级土木（1班） 姓 名： 李艳、杨利波 学 号： 112202010027 112202010064 指导教师： 戴自然 完成日期： 2013.12 目录1 .设计资料11.1 上部结构资料21.2 建筑物场地资料22 .选择桩型、桩端持力层 、承台埋深32.1 选择桩型32.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深43 .确定单桩极限承载力标准值43.1 确定单桩极限承载力标准值64 .确定桩数和承台底面尺寸64.1 柱的桩和承台的确定75 .确定复合基桩竖向承载力设计值75.1 四桩承台承载力计算86 .桩顶作用验算86.1 四桩承台验算107.桩基础沉降验算107.1 柱沉降验算138.桩身结构设计计算138.1 桩身结构设计计算149 .承台设计149.1 四桩承台设计2010.参考文献211.设计资料1.1 上部结构资料 某教学实验楼，上部结构为七层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。底层层高3.4m（局部10m，内有10 t桥式吊车），其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。1.2 建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦，建筑物平面位置见图2-1。 图2-1 建筑物平面位置示意图建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表2.1土层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）1杂填土1.81.817.52灰褐色粉质粘土10.18.318.40.90330.9516.721.15.41250.723灰褐色泥质粘土22.112.017.81.06341.1014.218.63.8950.864黄褐色粉土夹粉质粘土27.45.319.10.88300.7018.423.311.51403.445灰-绿色粉质粘土>27.419.70.72260.4636.526.88.62102.82表2.1地基各土层物理，力学指标2. 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深2.1 选择桩型 根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择静压预制桩，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。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.此设计采用冲孔灌注桩.2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地质条件和地基土的分布，第层是淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第层是粉土夹粉质粘土，所以第层是比较适合的桩端持力层。根据桩基规范JGJ942008,圆形灌注桩桩径d取值范围（600-1200mm），桩端全断面进入持力层（13d）,承台埋置深度为2.1m。 桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），预制桩入土深度为，取d=700mm，桩端全断面进入持力层2.1m，工程桩入土深度为H，有效桩径h。故： H=1.8+8.3+12+2.1=24.2m h=H-2.1=22.1m 如下图所示。3 .确定单桩极限承载力标准值3.1 .1 按单桥触探法确定单桩极限承载力标准值：根据建筑桩基技术规范JGJ94-2008.5.3.3单桥静力触探原位实验计算公式。当时当时根据上述规范表5.3.3.1计算得=0.781桩端全截面一下8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值桩端全截面一下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值根据已知可以求得：=1.6<5.根据上述规范查表5.3.3.3 =1.0可以计算的=2795.根据上附曲线可得: 分层(m) 上图曲线段 根据建筑桩基技术规范JGJ94-2008.5.2.2单桩竖向承载力特征值为安全系数取2.3.1.2按经验参数法：根据本节上述规范5.3.5经验参数法确定单桩竖向极限承载标准值。根据规范表5.3.5-1计算出 0.95 1.1 0.7 在根据表5.3.5-2计算计算公式：按经验法确定单桩竖向承载力特征值3.1.3比较单桥静力触探法和经验参数法去单桩竖向特征值。根据单桥探头静力触探资料Ps按图2-3确定桩侧极限阻力标准 2-3 曲线图 由于除去杂土外,第,层土都是粘土,则采取图2.3中的折线oabc来确定桩侧极限阻力的标准值：即：时， 时，桩端的竖向极限承载力标准值的计算公式 其中： 桩穿过第i层土的厚度。 桩身横截面积，扩底桩为桩底水平投影面积，桩端阻力修正系数，查表2.2。由于桩尖入土深度H=24.2m(15<H<30),查表2.2，由线性插值法求得修正系数=0.9 表2.2 桩端阻力修正系数值桩入土深度（m）H<1515<H3030<H600.750.75-0.90.9为桩端全断面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值，计算时，由于桩尖进入持力层深度较浅，仅1m,并考虑持力层的可能起伏，所以这里不计持力层土的，为桩端全断面以下4倍桩径范围以内的比贯入阻力平均值。 依据静力触探比贯入阻力值和按照土层及其物理指标查表法估算的极限桩侧，桩端阻力标准值列于下表：表2.3 极限桩侧、桩端阻力标准值层 序静力触探法经验参数法 粉质粘土15(h6)3645淤泥质黏土4330粉土加粉质粘土1111784.560700 所以特征值取 。4初步确定桩数、布置桩位 4.1确定桩数 最大轴力组合的荷载：F=3121KN . M=32KN Q=20KN 由于柱子的偏心受压，故考虑系数. 取 4.2布置桩位 按建筑桩基技术规范JGJ94-2008表3.3.3-1 桩的最小中心距，部位挤土状的其他情况所以最小间距 。再根据规范承台构造要求作图如下：5 确定基桩（复合基桩）承载力设计值 4.1根据规范条例说明5.3忽略侧阻和端阻的群桩效应的说明。得出不考虑群桩效应，只需考虑承台效应。 4.2考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值按下公式.不考虑地震作用时: 可以计算 根据表5.2.5 承台效应系数 3 4 5 6 >6 0.060.080.140.170.220.260.320.380.500.80 0.40.80.080.100.170.200.260.300.380.440.500.80 >0.80.100.120.200.220.300.340.440.500.500.80单排桩条形承台0.150.180.250.300.380.450.500.600.500.80 计算、。可计算的:6.1桩顶作用效应验算 6.1.1按最大轴力组合：轴力：3121KN.弯矩：32 剪力：20KN 承台厚度：1500mm 根据建筑桩基技术规范JGJ94-2008 5.1桩顶作用效应 竖向力 轴心竖向力作用下 偏心竖向力多用下 F 荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力 Gk 桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以 下部分应扣除水浮力。 Nk 荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩 的平均竖向力。 Nik荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第i基桩或复合 基桩的竖向力 Mxk 、Myk荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y 主轴的力矩； i x 、j x 、i y 、j y 第i 、j 基桩或复合基桩至y 、x 轴的距离； Hk 荷载效应标准组合下，作用于桩基承台底面的水平力； Hi k 荷载效应标准组合下，作用于第i基桩或复合基桩的水力； n 桩基中的桩数。 6.1.2上述公式按图取值计算： 满足要求 6.2.1按最大弯矩组合：轴力：3002KN 弯矩：197 剪力：62KN 竖向力 轴心竖向力作用下 偏心竖向力作用下 6.2.2按上图取值计算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。柱沉降验算 竖向荷载标准值 基底处压力 基底自重压力 基底处的附加应力 桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算如下：a.在z=0时：b在时： c在时d.在时e. 将以上计算资料整理于表7.1.1表7.1.1的计算结果Z(m)0216.93100.25190.371.4229.6710.7360.0785179.622,4238.7711.260.0218 110.953.2246.0510.14570.013 91.724.6259.6310.1060.06354.67在z=4.6m处，所以本基础取计算沉降量。计算如表7.1.2表7.1.2计算沉降量Z(mm)平均附加应力系0100.250140010.7360.237331.8331.811500 21.97240011.2600.212505.8 1771150011.72320011.6840.190608 99.2115006.57460012.4210.157722.2114.2860010.11故：S=21.97+11.72+6.57+10.11=50.37mm沉降计算经验系数1520 351.20.90.650.500.40为沉降范围内压缩模量的当量值，可按下式计算：式中 Ai为第i层土附加压力系数沿土层厚度的积分值。因此按此方法计算=10.56MPa =1.16短边方向桩数，由于是对称结构，所以等效距径比，长径比，承台的长宽比，查表得：所以，四桩桩基础最终沉降：= 最终沉降量：S<=0.02L=0.02*22100=422mm满足要求。8桩身结构设计计算8.1 桩身结构设计计算由于桩身的构造要求，灌注桩的最小配筋率为0.2%0.65%（小直径取大值，大直径取小值）其中分别为小直径，中直径和大直径。D=700mm时最小配筋率=0.282%于是选配4根直径为20mm的HRB335级钢，实际配筋面积为1256，选用间距为100mm直径为8mm的螺旋箍筋，混凝土强度为C25.验算桩身材料强度：钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力应符合下列规定：当桩顶以下5d 范围的桩身螺旋式箍筋间距不大于100mm，且符合本规范第4.1.1 条规定时5.8.3 基桩成桩工艺系数 应按下列规定取值：1. 混凝土预制桩、预应力混凝土空心桩： =0.85；2 .干作业非挤土灌注桩： =0.90；3 .泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩： = 0.7 0.8 ；4 .软土地区挤土灌注桩： = 0.6 。其中长细比等于，=0.3859 承台设计承台混凝土强度等级采用C25,承台是正方形，双向配筋相同。9.1四桩承台设计由于桩的受力可知，桩顶最大反力，平均反力,桩顶净反力：（1） 柱对承台的冲切 由图9.1.1，承台厚度H=1.50m,计算截面处的有效高度，承台底保护层厚度取100mm.即：冲垮比 冲切系数柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值 冲切力设计值 其中按桩基规范JGJ94-2008.8.2.8查表得到。 承台受冲切承载力截面高度影响系数，当h800mm 时， 取1.0,h2000mm 时， 取0.9, 其间按线性内插法取值；满足要求。 (2) 角柱对承台的冲切验算：9.1.1四桩承台结构计算图由图9.1.1， 四桩以上（含四桩）承台受角冲切的承载力可按下列公式计算 不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下角桩（含复合基桩）反力设计值；角桩冲切系数； 从承台底角桩顶内边缘引45°冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱（墙）边或承台变阶处位于该45°线以内时，则取由柱（墙）边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线承台外边缘的有效高度； 角桩冲跨比， ，其值均应满足0.251.0角桩冲垮比，满足0.21.0，故取1。 角桩的冲切系数 满足要求（3）斜截面抗剪验： 9.1.2四桩承台结构计算图柱下独立桩基承台斜截面受剪承载力应按下列规定计算： 剪切系数 V 不计承台及其上土自重，在荷载效应基本组合下，斜截面的最大剪力设计值； 混凝土轴心抗拉强度设计值； 承台计算截面处的计算宽度；承台计算截面处的有效高度；承台剪切系数；按公式（5.9.10-2）确定； 计算截面的剪跨比， ,此处， 为柱边（墙边）或承台变阶处至y 、x 方向计算一排桩的桩边的水平距离，当<0.25 时，取=0.25;当>3 时,取=3； 受剪切承载力截面高度影响系数；当800mm 时，取=800mm ；当2000mm 时，取2000mm ，中间值线性内插。如图9.1.2截面有效高度，截面的计算宽度，混凝土的抗压强度，该计算截面的最大剪力设计值：剪跨比 当时，取0.25；当时，取 由于，故取剪切系数 满足要求（4）受弯计算截面处最大弯矩：级钢筋HRB335,.每米宽度范围选用间距为180mm，直径d为14mm.=855,每米宽能布置5根，3.8米能布置20，所以整个承台宽度范围内用钢筋取（双向布筋）。 （5）承台局部受压验算：根据桩身材料和承台的混凝土强度等级都为C25，所以局部受压是满足要求的。9.1.3四桩承台结构计算图10、 参 考 文 献【1】 中华人民共和国国家标准· 建筑桩基础技术规范（JGJ9494）-2008 【2】 中华人民共和国国家标准·建筑地基基础设计规范（GB500072002）【3】 钢筋混凝土结构设计原理规范基础工程土力学