4.桩基础课程设计.ppt

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1、桩基础课程设计基础工程退出退出桩基础设计桩的类型、截面和桩长桩的根数和布置桩身结构设计基本设计资料承台设计桩基础设计内容桩基础设计原则1.桩基极限状态承载能力极限状态：对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形；正常使用极限状态：对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。桩基础设计原则设计等级 建筑类型甲级重要的建筑30层以上或超过100m的的高层建筑体形复杂，层数相差超过10层的高低层连体建筑20层以上框架核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求建筑场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑物及坡地、岸边建筑对相邻既有工程影响较大建筑

2、乙级除甲级、丙级外的建筑丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下7一般建筑2.桩基设计等级(1)选择桩的类型和几何尺寸(2)确定单桩竖向(和水平向)承载力设计值(3)确定桩的数量、间距和布置方式(4)验算桩基的承载力和沉降(5)桩身结构设计(6)承台设计(7)绘制桩基施工图(8)经济技术的方案比较桩基础设计内容1.设计桩基之前必须具备各种资料：建筑物类型及其规模、岩土工程勘察报告、施工机具和技术条件、环境条件及当地桩基工程经验2.在提出工程地质勘察任务书时，必须说明拟议中的桩基方案。勘察任务书和勘察报告应符合勘察规范的一般规定和桩基工程的专门勘察要求。基本设计资料在勘察深度范围内的

3、每一地层均应进行室内试验或原位测试，以便提供设计所需参数。根据结构类型及层数、荷载情况、地层条件和施工能力，选择预制桩或灌注桩的类别、桩的截面尺寸和长度、桩端持力层、确定桩属于端承型或摩擦型中的哪一类。桩类型的选择1.确定桩的承载性状根据桩基等级、规模、荷载大小、工程地质剖面图确定桩的受力工作类型2.选择桩的材料和施工方法由当地材料供应、施工机具、技术水平、造价、工期、场地情况决定桩的类型、截面和桩长的选择桩截面的选择10层以下采用直径500mm左右的灌注桩和边长为400mm的预制桩；10-20层采用直径800-1000mm灌注桩和边长450-500mm的预制桩；20-30层采用直径1000-

4、1200mm钻(冲、挖)孔灌注桩和边长等于或大于500mm预制桩；30-40层采用直径大于1200mm钻(冲、挖)孔灌注桩和边长500-550mm的预应力混凝土管桩和大直径钢管桩。楼层更多的高层建筑所采用的挖孔灌注桩直径可达5m左右。在高层或重型建筑中，采用大直径桩是有利的。但在碳酸岩类岩石地基，当岩溶很发育、而洞穴顶板厚度不大时，则宜采用直径较小的桩和条形或筏板承台桩长的选择桩端进入坚实土层的深度和桩端下坚实土层的厚度,一般：(1)粘性上、粉土的进入深度不宜小于2d，砂类土不宜小于1.5d；碎石类土不宜小于1.0d；(2)存在软弱下卧层时，桩端以下坚实土层的厚度不宜小于3d；(3)嵌入倾斜的

5、完整、较完整岩全断面深度深度不宜小于0.4d且不小于0.5m；倾斜度大于30%的中风化岩，适当加大嵌岩深度；嵌入平整坚硬岩和较硬岩不宜小于0.2d且不小于0.2m(4)嵌岩桩或端承桩桩底下3倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂带、洞穴和空隙分布在预估设计桩长之后，施工时桩的实际长度：1.如果土层比较均匀，坚实土层层面比较平坦，那么桩的实际长度常与设计桩长比较接近；2.当场地土层复杂，或者桩端持力层层面起伏不平时，桩的实际长度常与设计桩长不一致。成孔控制深度应按桩底设计标高和最后贯入度二方面控制。摩擦型桩，以桩底设计标高为主，以贯入度为辅。端承型桩，钻孔：以桩底设计标高为主，以贯入度为辅。锤击：以贯入

6、度为主，以桩底设计标高为辅。最后贯入度：打桩结束以前每次锤击的沉入量，通常以最后每阵(10击)的平均贯入量表示。一般要求最后二、三阵的平均贯入量(贯入度)为10-30mm阵；振动沉桩者，可用 1min作为一阵。*在确定桩的类型和几何尺寸后，初步确定承台底面标高，计算单桩承载力，确定桩数。初步估定桩数时2.偏心受压时如果桩的布置使得群桩横截面的重心与荷载合力作用点重合，则仍可按上式估定桩数，否则，桩的根数应按上式确定的增加10%20%桩的根数桩的根数和布置1.按轴心受压条件初步定桩数：桩的间距土类和成桩工艺排数3且桩数9的摩擦型桩基其它情况非挤土灌注桩3.0d3.0d部分挤土桩非饱和、饱和粘土3

7、.5d3.0d饱和粘土4.0d3.5d挤土桩非饱和、饱和粘土4.0d3.5d饱和粘土4.5d4.0d沉管夯扩、钻孔夯扩桩非饱和、饱和粘土2.2D且4.0d2.0D且3.5d饱和粘土2.5D且4.5d2.2D且4.0d打入式敞口管桩和H型钢桩2D或D2.0m(D2m)1.5D或D1.5m(D2m)桩的最小中心距桩在平面内可以布置成方形(成矩形)网格或二角形风格(梅花式)的形式，也可采用不等距排列。群桩承载力合力点与永久荷载合力作用点重合，并使得基桩受水平力和力矩较大方向有较大的抗弯模量桩箱基础、剪力墙结构桩筏（含平板和梁板式承台）宜将桩布置于墙下框架核心筒结构桩阀基础将桩相对集中布置于核心筒和柱

8、下，外围框架柱宜采用复合桩基桩在平面上的布置总而言之：桩数较少而桩长较大的摩擦型桩基，无论在承台的设计和施工方面，还是在提高群桩的承载力以及减小桩基沉降量方面，都比桩数多而桩长小的桩基优越。如果由于单桩承载力不足而造成桩数过多、布桩不够合理时，重新选择桩的类型及几何尺寸。同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。同一基础的邻桩桩底高差，对于非嵌岩桩，不宜超过相邻桩的中心距，对于摩擦型桩，在相同土层中不宜超过桩长1/10。轴心竖向作用力桩顶作用效应桩基承载力验算偏心竖向作用力正常使用极限状态下荷载效应标准组合水平作用力桩基规范桩基规范承载力验算轴心受压偏心受压正常使用极限状态下荷载效应标准组合轴心受压

9、偏心受压地震作用效应组合竖向承载力水平承载力桩身材料强度验算A.轴心受压杆件，混凝土结构设计规范基桩施工工艺系数：混凝土预制桩，预应力空心桩c=0.85干作业非挤土灌注桩c=0.9泥浆护壁、套筒护壁c=0.70.8软土地区挤土灌注桩c=0.61.当桩顶以下5d范围的桩身螺旋形箍筋间距不大于100mm，且符合4.1.1构造要求时2.不符合以上规定时稳定系数一般取=1.0高承台1.0B.偏心受压杆件，混凝土结构设计规范混凝土强度等级不宜低于C30，预应力砼桩不宜低于C40。截面边长不应小于200mm；预应力砼预制桩不宜小于350mm；保护层应不小于30mm桩身配筋按照吊运、打桩及使用过程中受力决定

10、。锤击法沉桩最小配筋率一般不宜小于0.8%。采用静压法沉桩时，其最小配筋率不宜小于0.6%；主筋直径不宜小于14mm；打入桩桩顶下4-5d长度内箍筋加密、设置钢筋网片每根桩的接头数量不宜超过3个。预制桩桩身结构设计配筋及吊装情况见下图混凝土强度等级桩身不宜低于C25，预制桩尖不低于C30；保护层厚度不应小于35mm，水下灌注不应小于50mm 配筋长：直径为3002000mm时，截面配筋率可取0.65%0.2%；受水平荷载很大桩、抗拔桩和崁岩端承桩根据计算配筋端承桩和位于坡地、岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋；摩擦型灌注桩配筋长度不应小于2/3桩长受水平荷载的摩擦桩配筋长不宜小于4.0/

11、，钢筋直径：受水平荷载桩，主筋810；抗压和抗拔桩，主筋610；纵向钢筋均匀布置，净距60mm箍筋：直径68mm，间距200300mm，宜采用螺旋式箍筋，受横向荷载大和抗震桩基，桩顶35桩径范围内加密。钢筋笼长度超过4m，每隔2m左右设一道1218的焊接加劲箍筋扩底灌注桩的扩底直径3倍桩身直径灌注桩承台设计桩基承台：可分为柱下独立承台、柱下或墙下条形承台(架式承台)，以及筏板承台和箱形承台等。承台设计：包括选择承台的材料及其强度等级、几何形状及其尺寸、进行承台结构承载力计算，使其构造满足一定的要求。承台设计类型和构造要求结构承载力计算受弯计算受冲切计算受剪计算承台的最小宽度不能小于500mm，

12、承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，边缘挑出部分不得小于150mm对于墙下条形承台，其边缘挑出部分可降低至75mm。承台厚度不应小于300mm；筏形承台厚度不应小于400mm；剪力墙筏形承台不应小于200mm。构造要求宽度、厚度材料、强度等级符合混凝土耐久性和抗渗要求设计年限为50年的，环境类别为二a类别不应低于C25；二b类别时不应低于C30柱下独立桩基承台受力钢筋宜通长布置：矩形承台宜双向均匀通长配筋；三桩承台，应按三向板带均匀配置，最里面的三根钢筋相交围成三角形应位于柱截面范围内。柱下独立两桩承台，按照现行混凝土设计规范附录G中的深受弯构件（跨高比小于2）配置钢筋。条形承台梁的

13、主筋应符合现行混凝土设计规范关于最小配筋率的规定，主筋直径 12，架力筋 10，箍筋 6承台底面钢筋的混凝土保护层厚度，设素混凝土垫层时，保护层厚度不应小于50mm；无垫层时，不应小于70mm。钢筋配置桩顶嵌入承台的长度不宜小于50mm，大直径桩不宜小于100mm桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于35倍主筋直径对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩与承台连接一柱一桩时，柱与桩直接连接，柱纵向主筋锚入桩身内长度不应小于35倍主筋直径多桩承台，柱纵向主筋应锚入承台不应小于35倍主筋直径；当承台高度不满足时，锚入不小于20倍主筋直径，并向柱轴线方向900弯折有抗震

14、要求，一二级抗震，纵向主筋锚固长度乘以1.5；三级抗震，乘以1.05柱与承台连接一柱一桩时，两个主轴方向设置连系梁，当桩与柱的截面直径之比大于2，可不设置连系梁两桩桩基承台，应在短向设置连系梁连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高，宽度不宜小于250mm，高度可取1/101/15承台中心距，且400mm联系梁配筋计算决定，但顶、底纵筋均不小于212，位于同一轴线上相邻跨联系梁纵筋应联通承台与承台连接各种承台均应按现行建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)进行受冲切、受剪切、受弯和局部承压承载力计算承台结构承载力计算桩基规范地基规范当桩基承台的有效高度不足时，承台将产生冲切破坏承台冲切破坏的方式

15、:沿柱(墙)边和承台变截面处的冲切 角桩对承台的冲切柱边冲切:破坏锥体斜面与承台底面的45，该斜面的上周边位于柱与承台交接处或承台变阶处，下周边位于相应的桩顶内边缘处。承台的受冲切承载力与该冲切锥角有关，可采用冲跨比l来表达。角桩冲切:破坏锥体底面在上方。抗冲切计算柱下矩形独立承台受柱边冲切柱下矩形独立承台受柱边冲切Fl-不计承台及土重，基本组合下，角桩反力设计值F-柱底竖向荷载设计值(0.251.0)Ni不计承台及土重，基本组合下，冲切破坏椎体范围内各基桩反力设计值(0.21.0)位于柱(墙)冲切破坏锥体以外的基桩，尚应考虑单一基桩对承台的冲切作用，并按四桩承台、三桩承台等不同情况计算受冲切

16、承载力柱下矩形独立承台受角桩冲切柱下矩形独立承台受角桩冲切a.四桩矩形承台受角桩冲切验算Nl-不计承台及土重，基本组合下，角桩反力设计值c角桩内边缘到承台外边缘距离(0.251.0)(0.21.0)b.三桩三角形形承台受角桩冲切验算底部角桩顶部角桩(0.251.0)(0.21.0)桩基承台的剪切破坏面为一通过柱(墙)边与桩边连线所形成的斜截面。当柱(墙)外有多排桩形成多个剪切斜截面对，则对每一个斜截面都应进行受剪承载力计算。受剪计算V-不计承台及土重，基本组合下斜截面最大剪力设计值(0.253.0)(0.33.0)a.阶梯形承台受剪验算A1-A1、B1-B1截面有效高度h01计算宽度by1、b

17、x1A2-A2、B2-B2截面有效高度h01+h02计算宽度:b.锥形承台受剪验算A-A、B-B截面有效高度h0计算宽度：柱下独立桩基承台(四桩及三桩承台)在配筋不足情况下将产生弯曲破坏，其破坏特征呈粱式破坏。所谓梁式破坏，指挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现，承台在两个方向交替呈梁式承担荷载，最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处。a.两桩或多桩矩形承台受弯计算Ni不计承台及土重，基本组合下，第i基桩反力设计值b.三桩三角形承台等边三桩承台等腰三桩承台Ni不计承台及土重，基本组合下，最大基桩反力设计值当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，按混凝土结构规范(GB50021-2

18、001)验算柱下或桩上承台的局部受压承载力局部受压计算Fl-局部受压面上作用局部压力设计值c混凝土强度影响系数，小于C50，取1.0，等于C80，为0.8，其余内插Al混凝土局部受压面积Ab混凝土局部受压计算底面积Al、Ab桩（承台）布置及配筋详图混凝土强度等级设计值强度种类混凝土强度等级C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50fc7.29.611.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1ft0.91 1.10 1.27 1.43 1.57 1.711.81.89普通钢筋强度设计值种类fyfy热轧钢筋HPB235210210HPB335300300本章结束退出退出