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桩基础实例设计计算书桩基础设计计算书⼀：建筑设计资料1、建筑场地⼟层按其成因⼟的特征和⼒学性质的不同⾃上⽽下划分为四层，物理⼒学指标见下表。
勘查期间测得地下⽔混合⽔位深为,地下⽔⽔质分析结果表明，本场地下⽔⽆腐蚀性。
建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱⼦传来的荷载：V = 3200kN, M=400kN mg，H = 50kN；柱的截⾯尺⼨为：400×400mm；承台底⾯埋深：D ＝。
2、根据地质资料，以黄⼟粉质粘⼟为桩尖持⼒层，钢筋混凝⼟预制桩断⾯尺⼨为300×300，桩长为3、桩⾝资料：混凝⼟为C30，轴⼼抗压强度设计值fc＝15MPa，弯曲强度设计值为fm ＝，主筋采⽤：4Φ16，强度设计值：fy＝310MPa4、承台设计资料：混凝⼟为C30，轴⼼抗压强度设计值为fc＝15MPa，弯曲抗压强度设计值为fm＝。
、附：1）：⼟层主要物理⼒学指标；2）：桩静载荷试验曲线。
附表⼀：附表⼆：桩静载荷试验曲线⼆：设计要求：1、单桩竖向承载⼒标准值和设计值的计算；2、确定桩数和桩的平⾯布置图；3、群桩中基桩的受⼒验算4、承台结构设计及验算；5、桩及承台的施⼯图设计：包括桩的平⾯布置图，桩⾝配筋图，承台配筋和必要的施⼯说明；6、需要提交的报告：计算说明书和桩基础施⼯图。
三：桩基础设计（⼀）：必要资料准备1、建筑物的类型机规模：住宅楼2、岩⼟⼯程勘察报告：见上页附表3、环境及检测条件：地下⽔⽆腐蚀性，Q —S 曲线见附表（⼆）：外部荷载及桩型确定1、柱传来荷载：V = 3200kN 、M = 400kN ?m 、H = 50kN2、桩型确定：1）、由题意选桩为钢筋混凝⼟预制桩；2）、构造尺⼨：桩长L ＝，截⾯尺⼨：300×300mm 3）、桩⾝：混凝⼟强度 C30、cf＝15MPa 、m＝4φ16yf＝310MPa 4）、承台材料：混凝⼟强度C30、cf＝15MPa 、mf＝tf＝（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（?＝按折减，配筋φ16）2()1.0(150.25300310803.8)586.7pS cyR kNf f AA ?''=+=+?=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，LI＝，⼊⼟深度为100800(800)8805pakPa q -=?= 2°、桩侧⼟摩擦⼒：粉质粘⼟层1：1.0LI17~24sakPa q= 取18kPa粉质粘⼟层2：0.60LI= ，24~31sakPa q= 取28kPa28800.340.3(189281)307.2p ippasia Ra kPaqq lA µ=+=?++?=∑3）、根据静载荷试验数据计算：根据静载荷单桩承载⼒试验Q s -曲线，按明显拐点法得单桩极限承载⼒550ukN Q=单桩承载⼒标准值：55027522uk kN QR === 根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载⼒标准值275akN R单桩竖向承载⼒设计值1.2 1.2275330k kN R R ==?=4）、确定桩数和桩的布置：1°、初步假定承台的尺⼨为 223m ? 上部结构传来垂直荷载： 3200V kN = 承台和⼟⾃重： 2(23)20240G kN == 32002401.1 1.111.5330F G n R ++=?=?= 取 12n =根桩距：()()3~43~40.30.9~1.2S d m ==?= 取 1.0S m =2°、承台平⾯尺⼨及柱排列如下图：桩平⾯布置图1：100桩⽴⾯图（四）：单桩受⼒验算： 1、单桩所受平均⼒：3200 2.6 3.6220297.912F G N kPa R n ++===<2、单桩所受最⼤及最⼩⼒：()()max max min2240050 1.5 1.5297.960.5 1.5iF G nMx Nx+??+=±=±=??∑3、单桩⽔平承载⼒计算： 150 4.212i H kPa n H === ， 3200266.712i V == 4.211266.763.512H V ==<即 i V 与i H 合⼒与i V 的夹⾓⼩于5o∴单桩⽔平承载⼒满⾜要求，不需要进⼀步的验算。
桩基础的设计与计算桩基础是一种常用的地基工程方法，适用于土质较差、承载能力较低的场地。
在桩基础的设计与计算中，需要考虑多种因素，包括桩的类型、长度、直径、间距等。
下面将详细介绍桩基础的设计与计算过程。
首先，桩基础设计的第一步是确定桩的类型。
常见的桩包括钢管桩、混凝土桩和木桩等。
不同类型的桩具有不同的特点和应用范围，因此需要根据具体的工程条件来选择合适的桩类型。
其次，需要确定桩的长度。
桩的长度通常由地下层的承载能力决定，一般情况下桩的长度应保证超过软土层的深度，以确保其能够承受上部结构的荷载。
然后，需要计算桩的直径。
桩的直径与其承载能力密切相关，一般情况下，桩的直径越大，其承载能力越强。
因此，在进行桩的直径计算时，需要考虑上部结构的荷载大小以及地下土层的承载能力。
最后，需要确定桩的间距。
桩的间距与桩的直径、荷载大小以及土层的承载能力有关。
通常情况下，桩的间距应保持在一定的范围内，以确保桩与桩之间的荷载传递效果比较好。
关于桩基础的计算方法，一般可以采用经验公式或者数值计算方法。
在实际工程中，常常采用经验公式进行初步估算，然后结合数值计算方法进行详细设计。
在进行桩基础计算时，需要根据具体的工程条件来采用合适的计算方法，并考虑多种因素的综合影响，将设计与实际情况相结合，确保桩基础的安全可靠。
总之，桩基础的设计与计算是一个复杂而重要的工作，需要充分考虑地基土体性质、荷载大小、桩的类型和长度等因素，并根据实际情况选择合适的计算方法。
只有在设计与计算过程中做到科学、合理、细致，才能确保桩基础的稳定性和承载能力，为工程的安全运行提供可靠保障。
桩基础的设计参数和计算方法桩基础是一种常见的地基结构，它适用于软土层、松散土层、淤泥及河道两旁的稳定土壤等场合。
桩基础的设计参数和计算方法在工程中非常重要，正确地计算和选取这些参数关系到整个工程的稳定性和安全性。
本文将对桩基础的设计参数和计算方法进行详细阐述。
1. 桩基础的分类桩基础可以根据不同的分类方法分为多种类型。
根据桩的材料可以分为钢桩、混凝土桩、木桩等；根据桩的布置可以分为单桩基础和桩群基础等；根据桩的作用可以分为独立桩和输送桩等。
2. 桩基础的设计参数桩基础的设计参数包括桩的长度、直径、间距，桩的数量等。
这些参数的选取需要根据具体的计算方法和工程实际情况来确定。
2.1 桩的长度桩的长度一般由以下因素决定：地基承载力、桩端承载能力和桩侧摩阻力。
通常情况下，桩的长度应大于地基承载层的深度，以保证桩能够充分承担地基的荷载。
而具体的长度还需要通过桩的竖向受力分析和长度计算来确定。
2.2 桩的直径桩的直径是一个关键参数，直径过小会导致桩的强度不足，直径过大会浪费材料和空间。
桩的直径需要通过桩的受力分析和材料强度来确定。
2.3 桩的间距和数量桩的间距和数量的选取需要考虑桩与桩之间的相互作用，通常需要满足以下条件：桩的自重能够贯穿至地基承载层，同时桩之间的距离应不小于桩径的3倍。
3. 桩基础的计算方法桩基础的计算方法可以根据具体的设计参数和工程实际情况选择。
桩基础的计算方法主要包括如下：3.1 桩群基础计算方法桩群基础的计算方法主要依据于Mindlin理论和Bowles公式。
Mindlin理论是针对桩间相互作用进行的，采用Mindlin-Hertzberg 方法和相似准则进行计算；Bowles公式是一种经验式公式，通过参数化和试验得出。
这两种计算方法可以相互验证，提供了有效的数值计算和试验设计方法。
3.2 桩竖向受力计算方法桩竖向受力计算方法主要基于桩缩长度和桩端摩阻力。
桩缩长度是指桩在压缩荷载作用下的长度变化，它与桩的材料和构造有关；桩端摩阻力则是指桩端与土壤之间的摩擦系数和局部变形。
桩基础的设计与计算桩基础设计与计算是土木工程中的一个重要环节，其主要目的是确保建筑物或其他结构的稳定和安全。
本文将介绍桩基础的设计原理和计算方法。
一、桩基础的设计原理桩基础是通过将桩体打入地面以达到较深的土层，使其承担建筑物或其他结构的荷载并将其传递到较深的土层中。
桩基础需要具备以下几个方面的要求：1.承载力：桩必须能够承受所受荷载，并将其传递到下层土层。
其承载力的大小取决于所选用的桩的类型、直径和长度。
2.建筑物的位移控制：桩基础的设计还需考虑建筑物的位移控制要求。
对于高层建筑或特殊结构，需要控制桩的位移，以确保其竖向变形不会影响建筑物的安全和使用。
3.稳定性：桩基础的稳定性是指桩在土中不发生倾斜、侧向滑移或其他不稳定行为。
为了确保桩基础的稳定性，需要进行桩的嵌入深度和布置间距的计算。
二、桩基础的计算方法1.桩的承载力计算：桩的承载力计算可以采用静力方法或动力方法。
静力方法主要是基于一维增量桩理论和静力桩载荷测试分析，动力方法主要是通过动载荷试验获取桩的动力性质，进而计算桩的静阻力和动量阻力。
2.嵌入深度计算：桩的嵌入深度应根据土层的性质和建筑物的重载来进行计算。
一般情况下，桩的嵌入深度应达到具有足够承载力的黏土层或岩石层。
3.布置间距计算：桩的布置间距应根据建筑物的荷载和土层的承载力来进行计算。
如果桩的间距过小，可能会导致土层疏松，减小了桩的承载力。
而如果桩的间距过大，可能会导致土层的悬挂桥效应，降低了桩的承载力。
4.桩的直径和长度计算：桩的直径和长度的计算应根据土层的性质和建筑物的荷载来进行。
一般情况下，桩的直径和长度应根据荷载、土质、桩基础的类型和设计要求来确定。
三、桩基础设计的注意事项2.考虑扰动效应：桩基础的施工对土层有一定的扰动效应，需要考虑这些效应对土层性质的影响。
3.定期进行检测：桩基础的施工完成后应进行定期检测，以确保桩基础的稳定性和承载力。
4.高质量的施工：桩基础的施工应按照相关的规范进行，确保施工质量。
1第四章 桩基础的设计计算1．本章的核心及分析方法本节将介绍考虑桩与桩侧土共同抵抗外荷载作用时桩身的内力计算，从而解决桩的强度问题。
重点是桩受横轴向力时的内力计算问题。
桩在横轴向荷载作用下桩身的内力和位移计算，国内外学者提出了许多方法。
目前较为普遍的是桩侧土采用文克尔假定，通过求解挠曲微分方程，再结合力的平衡条件，求出桩各部位的内力和位移，该方法称为弹性地基梁法。
以文克尔假定为基础的弹性地基梁法从土力学观点看是不够严密的，但其基本概念明确，方法简单，所得结果一般较安全，在国内外工程界得到广泛应用。
我国公路、铁路在桩基础的设计中常用的“m ”法、就属此种方法，本节将主要介绍“m ”法。
2．学习要求本章应掌握桩单桩按桩身材料强度确定桩的承载力的方法，“m ”法计算单桩内力的各种计算参数的使用方法，多排桩的主要计算参数及其各自的含义。
掌握承台计算方法,群桩设计的要点及注意事项,了解桩基设计的一般程序及步骤。
本专科生均应能独立完成单排桩和多排桩的课程设计。
第一节 单排桩基桩内力和位移计算一、基本概念（一）土的弹性抗力及其分布规律 1．土抗力的概念及定义式 （1）概念桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移及转角，使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力zx σ，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用。
土的这种作用力称为土的弹性抗力。
（2）定义式z zx Cx =σ （4-1）式中：zxσ——横向土抗力，kN/m 2；C ——地基系数，kN/m 3；2 z x ——深度Z 处桩的横向位移，m 。
2．影响土抗力的因素 （1）土体性质 （2）桩身刚度 （3）桩的入土深度 （4）桩的截面形状 （5）桩距及荷载等因素 3．地基系数的概念及确定方法 （1）概念地基系数C 表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需施加的力，单位为kN/m 3或MN/m 3。
（2）确定方法地基系数大小与地基土的类别、物理力学性质有关。
地基系数C 值是通过对试桩在不同类别土质及不同深度进行实测z x 及zx 后反算得到。
大量的试验表明,地基系数C 值不仅与土的类别及其性质有关，而且也随着深度而变化。
由于实测的客观条件和分析方法不尽相同等原因，所采用的C 值随深度的分布规律也各有不同。
常采用的地基系数分布规律有图下所示的几种形式，因此也就产生了与之相应的基桩内力和位移的计算方法。
图4-1 地基系数变化规律现将桩的几种有代表性的弹性地基梁计算方法概括在表下中。
3桩的几种典型的弹性地基梁法 表4-1上述的四种方法各自假定的地基系数随深度分布规律不同，其计算结果是有差异的。
实验资料分析表明，宜根据土质特性来选择恰当的计算方法。
（二）单桩、单排桩与多排桩 1．单排桩的概念与力的分配 （1）概念是指与水平外力H 作用面相垂直的平面上，仅有一根或一排桩的桩基础。
（2）力的分配对于单排桩，如下图所示桥墩作纵向验算时，若作用于承台底面中心的荷载为N 、H 、My ，当N 在单排桩方向无偏心时，可以假定它是平均分布在各桩上的，即nM M n Hn N P y i i i ===;;Q （4-2）式中：n ——桩的根数。
当竖向力N 在单排桩方向有偏心距e 时，如图所示，即M x =Ne ，因此每根桩上的竖向作用力可按偏心受压计算，即图4-2 单桩、单排桩及多排桩 图4-3 单排桩的计算42i ix i y y M n N P ∑±=（4-2） 由于单桩及单排桩中每根桩桩顶作用力可按上述简单公式计算，所以归成一类。
2．多排桩概念基力的分配 （1）概念是指在水平外力作用平面内有一根以上桩的桩基础（对单排桩作横桥向验算时也属此情况）。
（2）力的分配不能直接应用上述公式计算各桩顶上的作用力，须应用结构力学方法另行计算。
（三）桩的计算宽度 1．定义计算桩的内力与位移时不直接采用桩的设计宽度（直径），而是换算成实际工作条件下相当于矩形截面桩的宽度b 1，b 1称为桩的计算宽度。
2．采用计算宽度的原因为了将空间受力简化为平面受力，并综合考虑桩的截面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作用。
3．计算方法根据已有的试验资料分析，现行规范认为计算宽度的换算方法可用下式表示：fK b =1·K ·K ·b （d 或） （4-3）式中：b （d 或）——与外力H 作用方向相垂直平面上桩的边长（宽度或直径）；fK ——形状换算系数，即在受力方向将各种不同截面形状的桩宽度乘以fK ，换算为相当于矩形截面宽度，其值见表；K ——受力换算系数，即考虑到实际桩侧土在承受水平荷载时为空间受力问题，简化为平面受力时所采用的修正系数，其值见表； K ——各桩间的相互影响系数。
如图所示，当水平力作用平面内有多根桩时，桩柱间会产生相互产生影响。
为了考虑这一影响，可将桩的实际宽度（直径）乘以系数K ，其值按下式决定：L1≥0.6h1时K=1.0；当L1＜0.6h1时5图4-4 相互影响系数计算计算宽度换算 表4-20.9d11+116.0'1'h L b b K ⋅-+= （4-4） 式中：L 1——与外力作用方向平行的一排桩的桩间净距（图3-53）；h 1——地面或局部冲刷线以下桩柱的计算埋入深度，可按下式计算，但h 1值不得大于桩的入土深度（h ），h 1=3(d+1) m ；d ——桩的直径，m ；b '——根据与外力作用方向平行的所验算的一排桩的桩数n 而定的系数。
当n =1时b '=1，当n =2时b '=0.6，当n =3时b '=0.5，当n ≥4时b '=0.45。
但桩基础中每一排桩的计算总宽度1nb 不得大于（B '+1），当nb1大于（B '+1）时，取（B '+1）。
B '为边桩外侧边缘的距离。
当桩基础平面布置中，与外力作用方向平行的每排桩数不等，并且相邻桩中心距≥（b+1）时，可按桩数最多一排桩计算其相互影响系数K 值，并且各桩可采用同一影响系数。
为了不致使计算宽度发生重叠现象，要求以上综合计算得出的b 1≤2b 。
以上的计算方法比较复杂，理论和实践的根据也是不够的，因此国内有些规范建议简化计算。
圆形桩：当d ≤1m 时，b 1=0.9（1.5d+0.5）；当d ＞1m 时，b 1=0.9（d+1）。
方形桩：当边宽b ≤1m 时，b 1=1.5b+0.5；当边宽＞1m 时，b 1=b+1。
而国外有些规范更为简单：柱桩及桩身尺寸直径0.8m 以下的灌注桩，b 1=d+1（m ）；其余类型及截面尺寸的桩，b 1=1.5d+0.5（m ）。
6（四）刚性桩与弹性桩为计算方便起见，按照桩与土的相对刚度，将桩分为刚性桩和弹性桩。
1．弹性桩当桩的入土深度α5.2>h 时，这时桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩来计算。
其中α称为桩的变形系数，51EI mb =α2．刚性桩当桩的入土深度h ≤a 5.2时，则桩的相对刚度较大，计算时认为属刚性桩。
二、“m ”法计算桩的内力和位移（一）计算参数地基土水平抗力系数的比例系数m 值宜通过桩的水平静载试验确定。
但由于试验费用、时间等原因，某些建筑物不一定进行桩的水平静载试验，可采用规范提供的经验值如下表所示。
非岩石类土的比例系数m 值 表4-3在应用上表时应注意以下事项1．由于桩的水平荷载与位移关系是非线性的，即m 值随荷载与位移增大而有所减小，因此，m 值的确定要与桩的实际荷载相适应。
一般结构在地面处最大位移不超过10mm ，对位移敏感的结构、桥梁工程为6mm 。
位移较大时，应适当降低表列m 值。
2．当基桩侧面由几种土层组成时，从地面或局部冲刷线起，应求得主要影响深度hm=2（d+1）米范围内的平均m 值作为整个深度内的m 值（见图74-5）对于刚性桩，hm 采用整个深度h 。
当hm 深度内存在两层不同土时：22212211)2(mh h h h m h m m ++= (4-5) 当hm 深度内存在三层不同土时：2332132212211)22()2(mh h h h h m h h h m h m m +++++= （4-6） 3．承台侧面地基土水平抗力系数C nC n =m ·h n （4-7）式中：m ——承台埋深范围内地基土的水平抗力系数，MN/m 4； h n ——承台埋深，m 。
4．地基土竖向抗力系数C 0、C b 和地基土竖向抗力系数的比例系数m 0 （1）桩底面地基土竖向抗力系数C 0C 0=m 0h （4-8）式中：m 0——桩底面地基土竖向抗力系数的比例系数，kN/m 4，近似取m 0=m ；h ——桩的入土深度(m)，当h 小于10m 时，按10m 计算。
（2）承台底地基土竖向抗力系数C bC b =m 0h n （4-9）式中：h n ——承台埋深(m)，当h n 小于1m 时，按1m 计算。
岩石地基竖向抗力系数C 0 表 3-17注：当R C 为表列数值的中间值时，C 0采用插入法确定。
（二）符号规定在公式推导和计算中，取4-6图所示的坐标系统，对力和位移的符号作如下规定：横向位移顺x 轴正方向为正值；转角逆时针方向为正值；弯矩当左侧纤维受拉时为正值；横向力顺x 轴方向为正值，如4-7图所示。
8图4-7 x z 、φz 、M z 、Q z 的符号规定图4-6 桩身受力图示桩顶若与地面平齐（Z=0），且已知桩顶作用水平荷载Q 及弯矩M 0，此时桩将发生弹性挠曲，桩侧土将产生横向抗力σzx ，如图3-55所示。
从材料力学中知道，梁的挠度与梁上分布荷载q 之间的关系式，即梁的挠曲微分方程为q dZx d EI -=44 （4-9） 式中：E 、I ——分别为梁的弹性模量及截面惯矩。
因此可以得到桩的挠曲微分方程为1144b mZx b q dZxd EI z zx ⋅-=⋅-=-=σ （4-10） 式中：E 、I ——分别为桩的弹性模量及截面惯矩；zx σ——桩侧土抗力，z z zx mZx Cx ==σ，C 为地基系数；1b ——桩的计算宽度；z x ——桩在深度z 处的横向位移（即桩的挠度）。
将上式整理可得0144=+z z Zx EI mb dZx d9或 0544=+z z Zx a dZx d （4-11） 式中：α——桩的变形系数或称桩的特征值（1/m ），51EImb =α 其余符号意义同前。
从桩的挠曲微分方程中不难看出，桩的横向位移与截面所在深度、桩的刚度（包括桩身材料和截面尺寸）以及桩周土的性质等有关，α是与桩土变形相关的系数。
式（4-11）为四阶线性变系数齐次常微分方程，在求解过程中注意运用材料力学中有关梁的挠度z x 与转角z φ、弯矩z M 和剪力z Q 之间的关系，即⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫===3322dZ x d EI dZ x d EI M dZdx z z z z z z Q ϕ （4-12）就可用幂级数展开的方法求出桩挠曲微分方程的解（具体解法可参考有关专著）。
