桩基础设计工程案例.doc

一、 计算书中需要完成的内容
1、工程地质条件
某工程位于软土地区，采用桩基础。建筑场地土层厚度及物理力学指标如表1－1所示。地下水位位于地表下2.0m处。

土层的主要物理力学指标 表1-1
土层代号
名称
厚度
m
含水量w
(%)
天然
重度
(kN/m3)
孔隙比
e

液性
指数
IL
直剪试验
(直快)
压缩模量Es
(MPa)
承载力特征值fk(kPa)
qsk kPa
qpk kPa
内摩
擦角j°
粘聚力c
(kPa)
1
杂填土
2.0
20
18.8

22

6.0
90
2
淤泥质土
9
38.2
18.9
1.02
22

1.0
21
12
4.8
80
3
灰黄色粉质粘土
5
26.7
19.6
0.75
60
2000
0.60
20
16
7.0
220
4
粉砂夹粉质粘土
>10
21.6
20.1
0.54
70
2200
0.4
25
15
8.2
260

2、桩基础设计资料
建筑桩基安全等级为二级。已知柱截面800×500mm2。
由上部结构传至基础顶面的荷载值见表1。
采用钢筋混凝土预制桩，预制桩断面尺寸自选。桩身材料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值fc=15MPa，弯曲抗压强度设计值fm=16.5MPa。
承台材料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值fc=15MPa，弯曲抗压强度设计值fm=16.5MPa；抗拉强度设计值ft=1.5MPa。
三根试桩现场静载试验结果为Qu1＝520kN，Qu2＝500kN，Qu3＝550kN。
设计该桩基础。
3、
1、桩型选择与桩长的确定
2、确定单桩承载力特征值
3、桩数与布桩
4、群桩承载力验算
5、桩身结构设计
6、承台设计
①各桩桩顶反力计算
②抗弯计算
③抗冲切计算
1）柱对承台的冲切
2）角桩对承台的冲切
④抗剪切验算
7、绘制桩基础施工图（3#图1张）
①桩基础详图
②桩的构造配筋图
8、成果提交
需提交的成果：计算说明书和桩基础施工图

二：桩基础设计
1： 外部荷载可由表1得 FK（kN）=3860 MK（ kN.m）=285 VK（kN）=202
2：桩类型以及尺寸： 课题已给出桩类型为钢筋混凝土预制桩。
桩长L = 10m , 截面尺寸 400mm X 400mm
3：桩身、混凝土强度等级：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值fc=15MPa，弯曲抗压强度设计值fm=16.5MPa。
4：承台材料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值fc=15MPa，弯曲抗压强度设计值fm=16.5MPa；抗拉强度设计值ft=1.5MPa。

三:单桩承载力确定
1、 单桩竖向承载力的确定：
1） 、根据桩身材料强度（＝1.0，配筋4Φ16）

2）、根据地基基础规范公式计算：
①、桩尖土端承载力计算：
粉质粘土，＝0.60，入土深度为12.0m
由书105页表4-4知，当h在9和16之间时，当=0.75时，kPa,当=0.5时，，由线性内插法：

②、桩侧土摩擦力：
灰色粘土层1： ，由表4-3，=36～50，由线性内插法，取36
灰黄色粉质粘土层2： ，由表4-3，=50～66，由线性内插法可知，，

3）、根据静载荷试验数据计算：

课题已给出条件：三根试桩现场静载试验结果为Qu1＝520kN，Qu2＝500kN，Qu3＝550kN。
所以Qu=（Qu1+Qu2+Qu3）\3=523kN
单桩承载力标准值：KN
根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载力特征值
Ra=261.5KN

4）、确定桩数和桩的布置：
①、初步假定承台的尺寸为 3×4㎡
上部结构传来垂直荷载： F=3860KN
承台和土自重： kN
桩数可取为n=1.1x（F+G）/Ra=1.1x（3860+480）/261.5=16.59取n=16
桩距 ：(3～4)=（3～4）×0.4=1.2～1.6m取 =1.5m

②、承台平面尺寸及桩排列如下图：

承台平面布置图 1:100

（四）：单桩受力验算：
1、单桩所受平均作用力：
Qi=(F+G)/n=(3860+5.3*5.3*2*20)/16=311.47<Ra
2、 单桩所受最大及最小力：
Qimax=340.87KN<1.2Ra
Qimin=282.07KN>0
3、 单桩水平承载力计算：
Vi=3860/16=241.25KN Vi=V/N=202/16=12.625KN
Hi/Vi=0.052< < 1/12

即 与合力 与的夹角小于
单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。
（五）：群桩承载力验算：
1、根据实体基础法进行验算：
1）、实体基础底面尺寸计算：
桩所穿过的土层的摩擦角： ，
取 ， 0.0919
边桩外围之间的尺寸为：
实体基础底面长、宽均为：

2）、桩尖土承载力设计值：
①、 实体基础埋深范围内的土的平均重度

②、 实体基础底面粉质粘土修正后的承载力特征值为：
查表得 取 ，

③、取 ， ，
基础自重为：

④、实体基础底面压力计算：
当仅有轴力作用时：
Po=(F+G)/A=(3860+6359.9)/6.74^2 <fak
考虑轴力和弯矩时计算：
Pmax=(F+G)/A+M/W=(3860+6359.9)/6.74^2+(285+202*1.5)*1.6/6.74^2 <1.2fak
由以上验算，单桩及整体承载力满足要求。

（六）、承台设计：
承台尺寸由图1所示，无垫层，钢筋保护层厚取100mm。进行承台冲切、抗剪及抗弯计算时，均应采用单桩净反力设计值（对由永久荷载效应控制的基本组合，按）。
1、单桩净反力的计算：
单桩净反力，即不考虑承台及覆土重量时桩所受的力
1）、单桩净反力的最大设计值：

2）、平均单桩净反力：

2、承台冲切验算：
1）、柱边冲切：
冲切力：
受冲切承载力截面高度影响系数的计算：当=1.0，当=0.9， 由线性内插法可知=0.95
冲夸比与系数的计算：

满足要求。
边柱：，取

满足要求。
3、角桩向上冲切：

满足要求。
4、承台抗剪验算：
斜截面受剪承载力可按下面公式计算：
，，因为所以取。
，
A-A截面处承台抗剪验算：
边上一排桩净反力最大设计值，按4根桩进行计算。
剪力
承台抗剪时的截面尺寸为：

满足要求
边桩：

满足要求
B-B截面处承台抗剪验算：
边排桩单桩净反力平均值，按4根桩计算。
剪切力
承台抗剪时的截面尺寸为：

满足要求。
边桩：

满足要求
5、承台弯矩计算及配筋计算：
1）、承台弯矩计算：
A-A截面，按4根桩计算：

B-B截面，按4根桩计算：

2）、承台配筋计算：取
配筋：
选配Φ22@200

Φ20@200
承台配筋图：

承台配筋图

（七）、桩的强度验算
桩的截面尺寸为，桩长为，配筋为4Φ16，为通长配筋，
钢筋保护层厚度选。
因桩的长度不大，桩吊运及吊立时的吊点位置宜采用同一位置，如下图所示，控制
弯矩为吊立时的情况：

桩的吊点位置
， 取动力系数为，则

选用 2Φ16
桩的配筋构造见图纸。（图纸另附）