桩基础课程设计题目：某机械加工车间桩基设计指导教师：
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建筑工程学院
2010年7月21日
某机械加工车间桩基设计
一、设计资料
1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300×400mm2)传至基础顶面的最大荷载为：轴力F k=4500KN，弯矩M k=200KN.m，剪力H k=35KN。
2、工程地质勘察报告引致课程指导书
3、土层名称及厚度如下图所示，地下水位为-0.50m
附表: 土的物理力学性质指标表
二、设计过程
1、确定桩形、截面
根据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制桩，其截面尺寸为400⨯400mm2。
2、选择桩长
暂取桩顶伸入承台的长度为50mm，承台埋深1.5m，承台高度1.0m，钢筋保护层厚度70mm
则承台有效高度为：h0=1.0-0.070=0.93m
桩中间段长：h1=15-1.50 =13.5m
桩端进入持力层厚度：4.875d=4.875⨯400=1950mm
桩长为：h=0.05+13.5+0.5+1.95=16.00m
3、初步设定承台的地面标高，承台底面面积，选择桩和承台的混凝土强度等级
初定承台标高为：-1.5m，假定承台底面面积为8m2
为便于施工，桩和承台的混凝土强度等级均取C30
4、确定单桩承载力
KN
l q u A q R i
sis p p ps .27402.45)3704.919.35.012.5 2.6019.21.00.4(2040.414502a =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯+⨯=+=∑
5、确定桩数
根
根，暂取88.57.2
740)1764500(2.1)(2.1176.012.44105.12.4420a k =+⨯=+≥=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-=R G F n KN Ah Ad G k w w G K γγ
6、桩的平面布置 初选承台尺寸 桩距：取桩距S=1200m,
承台长边：a=2×(0.6+0.4+0.4+0.3+0.3)=4m 承台短边: b=2×(0.4+0.3+0.3)=2m 7、单桩承载力验算
取承台及其上土的平均重度γG =20KN/m 3 桩顶平均竖向力：
KN
R KN n G F Q a k k k 2.74084.558
1764500=<=+=
+=22max max min
2.142.1).0135200(84.55)(⨯⨯⨯+±=+±=∑i
K K k x x h H M Q Q
=584.5±48.96=⎩
⎨⎧==KN a KN KN R KN 1.9738R 4.65477886
2.16.5645a 。 , 符合要求
单桩水平力设计值：
0 1.50.5 1.50.40.5 1.1b b m =+=⨯+=
4/0.6m MN m =
966.0)
12/4.04.010385.01
.110653
435
0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==（EI mb α m m h 0.415.4616966.0 =⨯=α
取m 0.4=h α ,
441.2=x γ
KN
v EI
R oa
x
H 1.2010441
.2)
12/4.04.010385.0414.03433a =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==
（χαKN R KN n H H Ha K iK
1.2075.348
35==== , 满足要求
相应于荷载效应基本组合时作用于柱底的荷载设计值为：
KN
H H m KN M M KN F F k k k 25.473535.135.1/27020035.135.16075450035.135.1=⨯===⨯===⨯== 扣除承台和其上填土自重后的柱顶竖向力设计值：
KN
n F N .47598
6075
===
()()2
2
max max
min 2.142
.10.125.47270.4759⨯⨯⨯+±=+±
=∑i
x x Hh M N N
⎩
⎨⎧=±=KN KN
693.35.82566.14.759
8、柱身结构验算
根据构造要求：打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%，静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%，故取该桩的配筋率为0.8%。
21280%8.0400400mm bh A s =⨯⨯==ρ
取4
120，
21256mm A s =
箍筋：中间区段200@6φ， 桩顶和桩尖区加密100@6φ，
其余桩身150@6φ
KN
Q KN f A KN
Q Q c c P k 96.983171675.03.1440096.98386.72835.135.1==⨯⨯==⨯== ψ , 满足要求
桩的水平起吊: m l 12.3316207.0207.0=⨯= 桩的吊立：m l 88.6416293.0293.0=⨯=
9、群桩承载力校核
按应力扩散法计算，取土层内摩擦角为120，则扩散角为0012/43=，边桩外侧尺寸为1.4m ×3.4m ，则桩端应力面的长宽分别为：
m
b m a o
o 8.053tan 162.438.033tan 162.41=⨯+==⨯+=
实体基础埋深范围内土的平均重度为：
16
5
.424.9.946.8.053.86.25.80.23.95.016⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=
m γ
3/93.8m KN =
同一硬度粉质粘土的承载力特征值按下式修正：
)
5.0()3(-+-+=d b z f f m d b ak a γηγη2/7
6.54)5.016(3.982)34(4.195.0190m KN =-⨯⨯+-⨯⨯+=
