灌注桩基础课程设计1、设计资料(1)设计题号6,设计轴号Q (0轴、0轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数)。 (2)柱底荷载效应标准组合值如下轴荷载：Fk =2310kN； Mk = 275kN m； Vk=165kN轴荷载：Fk =2690kN； Mk = 231kN m； Vk =162kN轴荷载：Fk =2970kN； Mk = 238kN m； Vk=153kN(3)柱底荷载效应基本组合值如下轴荷载：Fk =2910kN； Mk = 286kN m； Vk =204kN轴荷载：Fk =3790kN； Mk = 251kN m； Vk=188kN轴荷载：Fk =3430kN； Mk = 266kN m； Vk =196kN(4)工程地质条件号土层：素填土，层厚1.5m,稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。号土层：淤泥质土，层厚3.3m ,流塑，承载力特征值fak=65kPa。号土层：粉砂，层厚6.6m,稍密，承载力特征值fak=110kPa号土层：粉质粘土，层厚4.2m,湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa号土层：，粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa。(5)水文地质条件地下水位于地表下3.5m,对混凝土结构无腐蚀性。(6)场地条件建筑物所处场地抗震设防烈度为 7级，场地内无可液化砂土、粉土。(7)上部结构资料拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长 30m,宽9.6m。室外地坪高同 自然地面，室内外高差 450mm,柱截面尺寸400mmx400mm,横向承重，柱网 布置图如下：2、灌注桩基设计建筑物基础设计方案采用混凝土沉管灌注桩，具体设计方案如下：室外地坪标高为-0.45m,自然地面标高同室外地坪标高。根据建筑类型，该建筑桩基设计 等级为丙级，拟采用直径为400mm的混凝土沉管灌注桩，选用号土层粉砂层 为持力层，桩尖深入持力层0.6m (对于砂土不小于1.5d),设计桩长15m,桩尖 长0.5m,初步设计承台高0.95m,承台底面标高-1.65m,桩顶深入承台50mm。(1)单桩承载力计算根据以上设计，桩顶标高为-1.65m,桩底标高为-16.65m,桩长15.0m。单桩竖向极限承载力标准值计算Quk = Qsk + Qpk=UpZ qsikL+Apqpk,查表 4.2得：Qsk=3.14X 400X (0.35X22+3.3X 28+6.6X 45+4.2X 20+0.6X 75) =872kN12Qpk=1 X 0.42 X3.14X 2400=301kNQuk =872+301=1173kN基桩竖向承载力设计值计算承台底部地基土为较松软的填土，压缩性大，因此不考虑承台士效应，即承台效应系数工=0,则有：R=Ra=Qk =1173=586.5kNK 2根据上部荷载初步估计桩数为n=F= 2690=4.59取设计桩数为6根。R 586.53、桩基的验算由于桩基所处的长度抗震设防烈度为7度，且场内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。下面进行桩基竖向承载力验算。桩中心距取3.5d=1.4m,桩心距承台边缘均为400mm,根据桩数确定承台尺 寸为2.2mX3.6m,矩形布桩(见下图)承台及其上填土的总重为Gk =2.2X 3.6X 1.65X 20=261.36kN计算时取荷载的标准组合Z Fk GkNk 二2690 261.36 =491.89 RNikmax = NknMymaxc (162 0.95 231)max = 491.89 、y24 1.42=566.53kNN ik min = N kMyma；=581.06-(179 0.952 248);417.24kN% y4 1.4因此 N kmax =566.53 kN0满足设计要求，所以初步设计是合理的。4、承台设计承台混凝土选用C25, ft =1.27N,/mm2 , fc =11.9N/mm2 ,承台钢筋选用 HRB335 级，fy =300N/mm2。(1)承台内力计算承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反力设计值为N maxF M yYi 3790 (251 188 0.95) 1.4 r = r 2nyi.24 1.4=708.38kNN minF _ Myyik 2 n yi3790 _ (251 188 0.95) 1.4一264 1.4= 554.96kNF 3790=631.67kNn 6(2)承台厚度及受冲切承载力验算为防止承台产生冲切破环，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.95m,承台保护层后50mm,则ho =950 50 = 900mm。分别对柱边冲切和角桩冲切 进行计算，以验算承台厚度的合理性。由于基桩为圆形桩，则换算成等效方桩截面边宽为bp =0.8d =320mm,承台计算简图如下：p柱对承台冲切承台受桩冲切的承载力应满足Fl E20x(bcaOy)y(hca0x)hpfth冲跨比xaxh。0 34、一 =0.378 (在0.251.0之间)0.9冲切系数Zxa0y%0 34.、一 =0.378 (在 0.251.0 之间)0.90.840x 0.20.840y 0.20.840.378 0.20.840.378 0.2截面高度影响系数黑黑= 1.45= 1.450.1=0.98752-x(bcaoy)(hca0x)hpfth0 =21.45 (0.4+0.34) +1.45 (0.4+0.34) X 0.9875X 1270X 0.9=4844kN F = F - Ni =3790-0 = 3790kN故厚度为0.95m的承台能够满足柱对承台的冲切要求角桩冲切验算承台受角桩冲切的承载力应满足下式Nl 708.38kN故厚度为0.95m的承台能够满足角柱对承台的冲切要求。(3)承台受剪承载力计算承台剪切破环发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处，对于I I截面,a0y0.34=0.378 （在 0.253.0 之间）h00.9剪切系数:i.75 _i.75,i 0.378 i= i.27受剪切承载力高度影响系数800 0 25hs =（）=0.97ih。II截面剪力为 (V=2X Nmax = 708.38 M2=i4i7kNM Phsuftbh0=0.97iX i.27X i270X 2.2X 0.9=3i0ikNV=i4i7kN 故满足抗剪切要求。(4)承台受弯承载力计算承台计算截面弯矩如下：对于I I截面，取基桩净反力最大值 Nmax = 708.38kN ,则Mx = Niyi =2X 708.38 X 1.2=1700kNmAsiMx1700 1062=6996mm0.9fyh00.9 300 900因此承台长边方向选用22120,则钢筋根数2200、一，n= 2200+1 = 19,实配钢筋1202As =19x380.1 = 7222mm ,潴足要求。对于n II截面，取基桩净反力平均值 N =631.67kN进行计算,此时 h0 = 950-70=880mm则 MyNixi =3 631.67 0.5 =947.51 kN mAs2My947.51 1062二 3988mm0.9 fyh00.9 300 880因此承台短边方向选用16190,则钢筋根数二3600 + 1=20实配钢筋190As =20x201.1 = 4022mm2 ,满足要求。承台计算配筋简图如下：650预留献辛10014001400W040(13600(5)承台构造设计混凝土桩桩顶深入承台 50mm,两承台间设置联系梁，梁顶面标高-0.7m, 与承台顶齐平，梁宽250mm,梁高400mm,梁内主筋上下共412通常配筋,箍筋采用中8200。承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，挑出边缘100mm。5、桩身结构设计沉管灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235、 级。(1)桩身轴向承载力验算桩顶轴向压力应符合Nmax Nmax=752kN故桩身轴向承载力满足要求。(2)桩身水平承载力验算每根基桩承受水平荷载为H ik =也=162 =27kNn 6桩身按构造要求配筋，桩身配6中12纵向钢筋，则桩身配筋率为7g = As =678=0.54%A 1 一 一 23.14 0.424满足(0.2%0.65%)之间的要求。对于配筋率小于0.65%的灌注桩，单桩水平承载力特征值为Rha0.751 mfW。:M产(1.25 22 ：g )(1 N-) m ft An桩身为圆形截面，故不m=2,，=0.5。由于0f =5；mb0 ,查表4.12,取桩侧土水平抗力系数的比例系数 , EIm=25MN/m4。圆形桩计算宽度 4 =0.9 (1.5d 0.5) = 0.99m根据 EI =0.85EcI0 , I0=W0d, e = Es2Ec二 d 2 一Wo =d2 2(： e32-1)：gd；