桩基础设计计算书 基础工程桩基础设计资料.pdf

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1、基础工程桩基础设计资料上部结构资料某教学实验楼，上部结构为十层框架，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，上部结构传至柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载如下竖向力:4800 kN,拟采用预制桩基础，弯距:70 kN m,水平力:40 kN预制桩截面尺寸为350mm*350mm。建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物场地位于非地震地区，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，力学指标见下表：表 1地基各土层物理、力学指标土天然层底埋含重度孔液塑限压

2、缩内摩地基承载力(kPa)层土层名称编层厚深内聚水量（m）（kN/m隙限模量擦角(MPa)力（%）（%）（m）（%）比）号1杂填土1.51.515.52粉质粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103粘土粉土夹粉21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.2100427.1质粘土淤泥质粘5.318.330.00.8833.018.016.922.111.0148527.1土16.945.31.26.04.71.260基础工程桩基础设计计算1.选择桩端持力层、承台埋深.选择桩型由资料给出，拟采用预制桩基础。还根据资料知，建

3、筑物拟建场地位于市区内，为避免对周围产生噪声污染和扰动地层，宜采用静压法沉桩，这样不仅可以不影响周围环境，还能较好地保证桩身质量和沉桩精度。.确定桩的长度、埋深以及承台埋深依据地基土的分布，第 3 层是粘土，压缩性较高，承载力中等，且比较厚，而第4 层是粉土夹粉质粘土，4 层是比较适合的1.0m（2d），工程不仅压缩性低，承载力也高，所以第桩端持力层。桩端全断面进入持力层桩入土深度为h，h=1.5+8.3+12+1=22.8m。由于第 1 层厚 1.5m，地下水位离地表2.1m，为使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第2 层土0.3m，即承台埋深为1.8m。桩基的有效桩长即为22.8-1

4、.8=21m。取 350mm 350mm，预制11m，（不包括桩尖长1m，是考虑持力层可桩截面尺寸由资料已给出，桩在工厂制作，桩分两节，每节长度在内），实际桩长比有效桩长长能有一定起伏及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意图如图1。2.确定单桩竖向承载力标准值按经验参数法确定单桩竖向极限承载力特征值公式为：QukQskQu qlqApksikipkp按照土层物理指标，查桩基规范JGJ94-2008表 5.3.5-1桩端阻力特征值列于下表：和表 5.3.5-2估算的极限桩侧，极限桩侧、桩端阻力特征值层经验参数法序qsk(kPa)476143qpk(kPa)23粉质粘土粘土粉土

5、夹粉质黏土41320单桩竖向承载力极限承载力特征值为：估算的单桩竖向承载力设计值（安全系数K=2）3.确定桩数和承台底面尺寸.初步估算桩数，考虑柱子可能偏心受压，取一定的系数，数值为1.1，则有n 1.1FkRa1.14800886.55.9，暂取 6 根。.初选承台尺寸桩距按规范取，桩距承台长边：lQs3.0bp3.00.35 1.05m，2 0.45+1.053m，承台短边：b 20.55+0.72.5m。1.8m，承台高度暂取为在 1.中已取承台埋深为h1.0m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层厚度取70mm，则承台有效高度为：h01.0 0.070.93 m 930mm。桩位平面布置，

6、承台尺寸如图4.单桩承载力验算2。uk桩顶荷载计算（取承台及其上土平均重度G20kN/m3）轴心竖向力作用下：Fk+GkF+G Ad4800+203.0 2.51.8Nknn845kN Ra886.5kN；6偏心竖向力作用下：x7040 1 1.05NkkminmaxFM yMkGk xkiyk i845nyi2xi24 1.052871.2kN 1.2Ra1063.8kN84526.2818.8kN0单桩水平力承载力计算：H ikHk4048006.7kN；FFki800kNHn6n6因为 ik6.711；即水平荷载和竖向荷载的合力与竖直线的夹角小于5。Fi800536012所以单桩水平承载

7、力满足要求，不需要进一步的验算。5.软弱下卧层承载力验算.软弱下卧层经深度z 修正后的地基承载力特征值公式：fazfakb b 3d m d 0.5，由资料查地基基础设计规范fGB5007-2002，表 5.2.4，得1b0;daz60011.515.5 0.6 17.37.7 7.3 12 6.2 5.38.3，则 27.1 0.527.1258.2kPa.桩群外围桩边包络线内矩形长、宽分别为：A02.45m;B01.4m，持力层厚度t 5.3 14.3m，E持力层与软弱下卧层弹性模量之比为s4119.2，Es51.2查桩基规范 JGJ94-2008表 5.4.1，用内插法求得，桩端持力层压

8、力扩散角29.2。作用于软弱下卧层顶面的附加应力为：zFkA0Gk3A0 B0qsikli22t tanB02t tan3 2.548002.1192591.5 2.451.4 478 611243 12.452 4.30.5591.424.3 0.5593.1kPa软弱下卧层顶面土的自重应力为cmz 1.5 15.5 0.6 17.3 7.7 7.3 12 6.2 5.3 8.327.127.1201.9kPa所以有zc3.1201.9205kPafaz258.2kPa满足要求。6.桩基础沉降验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。竖向荷载为基底处压力Fk 4

9、800kNPFk Gk480020 3 2.51.8基底自重应力3 2.5A15.51.517.3 0.3d1.828.4kPa1.8d67628.4647.6kPa676kPa基底处的附加应力P0P桩端平面下的土的自重应力.在zc和附加应力zz4 P0计算结果如下：0时，cihi15.51.517.3 0.617.310 7.716.210 12172.54kPaa/b 1.2,2z/b 0,.在z18.310 10.25,z40.25647.6647.6kPa2m时，cihi172.54 28.3 189.14 kPa0.124,za/b1.2,2z/b4/2.51.6,40.124647

10、.6321.2kPa.在z3m时，ci hi172.5438.3197.44kPal/b1.2,2z/b6/2.52.4,0.073,z40.073647.6189.1kPa.在z4.3m时，i hic172.544.38.3208.2kPal/b1.2,2z/b8.6/2.53.44,0.041,z40.041647.6106.7 kPa.在z5m时，ci hi172.544.38.30.76.9213kPal/b1.2,2z/b10/2.54,0.032,z40.032647.682.9kPa.在z7m时，ci hi172.544.38.32.76.9226.9kPal/b1.2,2z/b

11、14/2.55.6,0.017,z40.017647.645.1kPa将以上计算结果整理于下表,cz的计算结果c(kPa)Z(m)lb1.21.21.21.21.21.22zb01.62.43.4445.6z(kPa)0234.35172.54189.14197.44208.2213226.90.250.1240.0730.0410.0320.017647.6321.2189.1106.782.945.17在 z7m处，z/c45.1/226.90.1980.2，所以本基础取Zn7m计算沉降量。计算如下表计算沉降量Z(mm)lb2zb01.62.43.4445.6iiiz(mm)izii 1z

12、 1zEsi(kPa)Si(i zi4 p0Ei)i 1 zi 1020003000430050001.21.21.21.21.21.20.250.20060.16570.13240.11890.09160401.2497.1569.1594.5641.2401.295.97225.446.71100011000110001200120094.522.616.954.8100.87000s 94.522.6 16.954.8100.8289.6mm桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数1.0。短边方向桩数 nb2，等效距径比Sad0.886Anb0.8863 2.52.8，长径比h2160，承台

13、长宽比d0.35ba6 0.351.2，查查桩基规范JGJ94-2008，附录 E 得：C00.037,C1 1.9,C214.64。C0nb10.037e2 10.097C1nb1 C2S1.92 114.64所以，桩基础最终沉降量满足要求。eS 1.00.097289.628.2mm 200mm，7.桩身结构设计两段桩长各11m，采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293h h11m3.22m，起吊时桩身最大正负弯矩Mmax0.0429 Kqh2，其中吊桩动力系数为：K1.3；每延米桩的自重（1.2 为恒载分项系数）为：q0.352251.23.675kN/m

14、。桩身材料采用C30 混凝土，取fc1430kPa，HRB335 级钢筋，取fy300N/mm2，桩身尺寸已给出：350mm 350mm，钢筋保护层厚度取40mm，所以：Mmax0.0429Kqh2h00.04291.33.67511224.8 KN gM，桩身截面有效高度0.350.040.31m，M max24.8 1060.05156c fc Asfcbh0214.3 350 31021s 1 12s111 20.051560.97352M2桩身受拉主筋 As max24.8 1062274mms fyh00.9735300310选 用2 14(As308mm2274mm2)，采用对称配

15、筋，因此整个截面的主筋为4 14,As616mm2，配筋率6160.6%min 0.6%。因桩为受压构件，350310对箍筋配置无严格要求，故取同级钢筋在桩身中点处，最大正负弯矩处配置。桩身强度验算fy As1.0 1.0 14.3350 310 310 616 1742.2kNRa886.5kN满足要求。桩身截面配筋图，桩身弯矩图如图5、图 6。8 承台设计承 台 混 凝 土 强 度 等 级 取C25，取ft1270kPa，配 置级 钢 筋，取fy300N/mm2，在 3.中已假定，承台底面尺寸为3.02.5mm2，高为1m，其埋深为d1.8m，钢筋保护层取 70mm，有效高度为h0930m

16、m。假定柱子尺寸为bc 500hc 500mm2。.相应于荷载效应基本组合时作用于桩底的荷载设计值为：HRB335F1.35Fk1.354800 6480kNM1.35Mk1.3570 94.5kNgmH1.35Hk 1.35 40 54kN（1.35 为由永久荷载效应组合控制的分项系数）单桩净反力平均值为：NF64801080kNn6单桩净反力最大值，最小值为：xmaxNNM Hhminmaxxi2108094.55411.0510804 1.052.承台受冲切承载力验算承台结构计算图如图 3。.柱边冲切；冲切力FlFNi6480kN受冲切承载力截面高度影响系数hp计算10.9hp11000

17、8000.9832000800冲跨比与系数的计算a0 x0.6250 x0.6721.0h00.930.840.840 x0.6720.20.9630 x0.2a0 y0.10 y0.1070.2，取h00.930 y0.20.840.840y2.10 y0.20.2 0.235.31115.3kN1044.7kN220 xcba0 y0 ycha0 xhpt0f h0.9630.50.1Fl6480kN2.10.50.6250.98312700.93满足要求。6827kN.角桩向上冲切；c10.625m,c20.9m,a1 xa,0 x 1 x0 x,a1 ya,0 y 1 y0 y。0.5

18、60.561x1x0.20.6720.20.6420.560.561y1 y0.20.20.21.41xc2a1 y/21 yc1af h1x/2hp t00.6420.9 0.1/21.4 0.625 0.625/20.983 1270 0.932231.9kNN max1115.3 kN满足要求。.承台受剪切承载力计算剪跨比与中剪跨比相同。受剪切承载力截面高度影响系数hs计算1180048004hsh09300.963对-斜截面x0 x0.672（介于 0.3-3 之间）剪切系数1.751.75x 1.00.672 11.047hsft b0h00.963 1.047 12702.5 0.

19、932977.1kN2Nmax2 1115.3 2230.6kN满足要求。对-斜截面y0 y0.20.3，取y0.3剪切系数1.75y 1.01.750.311.346hs ft b0h0 0.963 1.346 12703 0.934592.8kN3N3 1080 3240 kN满足要求。.承台受弯承载力计算沿 x方向：MyNi xi21115.30.81784.5kN gmAsMy0.9 fyh01784.5 1060.9 300 9307106.7mm2选用 1922,As7222.5mm2，沿平行x轴方向均匀布置。沿 y方向：MxgNi yi 3 1080 0.275 891kN mA

20、sMx0.9 fyh0891 1063548.4mm20.9 300 930选用 1816,As3619.1mm2，沿平行y轴方向均匀布置。承台配筋如图4。.承台局部受压验算因承台混凝土强度等级低于柱的混凝土强度等级，所以还需验算柱下承台的局部受压承载力。查混凝土结果设计规范7.8.1和 7.8.2得；柱子截面面积At0.50.50.25m2局部受压净面积A1nAt0.25m2局部受压计算面积Ab,Ab 3 0.53 0.52.25m2混凝土的局部受压强度提高系数,Ab2.25At0.253则1.35 fc A1n 1.353 119000.2512048kN F 6480kN满足要求。9.施

21、工说明.混凝土预制桩的制作.混凝土预制桩可在施工现场预制，预制场地必须平整、坚实。.制桩模板宜采用钢模板，模板应具有足够刚度,并应平整，尺寸应准确。.灌注混凝土预制桩时，宜从桩顶开始灌筑，并应防止另一端的砂浆积聚过多。.混凝土预制桩的起吊、运输和堆放.混凝土设计强度达到70%及以上方可起吊，达到100%方可运输。.桩起吊时应采取相应措施，保证安全平稳，保护桩身质量。.水平运输时，应做到桩身平稳放置，严禁在场地上直接拖拉桩体。.当桩叠层堆放超过 2 层时，应采用吊机取桩，严禁拖拉取桩。.三点支撑自行式打桩机不应拖拉取桩。.混凝土预制桩的接桩.桩的连接可采用焊接、法兰连接或机械快速连接（螺纹式、啮

22、合式）。.焊接接桩时，下节桩段的桩头宜高出地面 0.5m。.焊接接桩时，下节桩的桩头处宜设导向箍。接桩时上下节桩段应保持顺直，差不宜大于 2mm。接桩就位纠偏时，不得采用大锤横向敲打。.桩对接前，上下端板表面应采用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。.焊接宜在桩四周对称地进行，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊；焊接层数不得少于 2 层，第一层焊完后必须把焊渣清理干净，方可进行第二层（的）施焊，焊缝应连续、饱满。错位偏.焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8min；严禁采用水冷却或焊好即施打。.雨天焊接时，应采取可靠的防雨措施。.焊接接头的质量检查，对于同一工程

23、探伤抽样检验不得少于3 个接头。.静压沉桩.采用静压沉桩时，场地地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2 倍，且场地应平整。.静力压桩宜选择液压式和绳索式压桩工艺；宜根据单节桩的长度选用顶压式液压压桩机和抱压式液压压桩机。.压桩机的每件配重必须用量具核实，并将其质量标记在该件配重的外露表面；液压式压桩机的最大压桩力应取压桩机的机架重量和配重之和乘以0.9。宜利用压边桩机构或选用前置式液.当边桩空位不能满足中置式压桩机施压条件时，压压桩机进行压桩，但此时应估计最大压桩能力减少造成的影响。.压桩过程中应测量桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差大于1的时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。.若施工中出现技术问题，请施工单位及时与建设单位或设计单位联系。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（JGJ94 2008）北京，中国建筑工业出版社，【2】中华人民共和国国家标准 建筑地基基础设计规范（GB50007 2002）北京，中国建筑工业出版社【3】中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范（GB20010 2002）社【4】莫海鸿杨小平主编 基础工程 北京，中国建筑工业出版社【5】四校合编土力学北京，中国建筑工业出版社北京，中国建筑工业出版