桩基础设计计算书

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一、 设计资料1、场地工程地质资料见图1-1和表1-1。

图1-1 场地土层分布表1-1 各层土的物理性质及力学指标土层名称含水量ω(%)重度γ3(/)kN m比重 s G 液限 L ω (%) 塑限 P ω(%)内聚力 c()kPa内摩擦角 ϕ(度)压缩模量 12S E - ()MPa承载力ak f()kPa杂填土 16.0 灰色淤泥质土 38.2 18.5 2.73 38.2 18.4 10 5 3.54 60 灰黄色粘性土 6.7 19.6 2.71 32.7 17.7 18 20 7.0 220 灰黑色淤泥质土30.118.92.7342.018.912144.651002、 柱端传至承台顶面处的荷载设计值顺序号:n=30轴力5000300(3010)11000F kN =+⨯-=弯矩40050(3010)1400M kN m =+⨯-=⋅(沿柱截面长边方向作用)剪力10020(3010)500V kN =+⨯-=(沿柱截面长边方向作用)3、 柱底面标高 -0.5m4、柱截面尺寸F=11000kN>10000kN∴柱截面尺寸取为700600mm mm ⨯5、 桩基安全等级 二级二、 设计过程1、初选方案选用C40(21.71/t f N mm =)的混凝土预制桩(动力打桩),配置HRB335级(2300/y f N mm =)钢筋;承台混凝土强度等级取C40(21.71/t f N mm =),配置HRB335级(2300/y f N mm =)钢筋。

桩截面尺寸为400400mm mm ⨯,长度为11m ,承台底面标高为-1.900m 。

承台与桩的大致尺寸如下:图2-1 单桩及承台尺寸示意图2、 确定单桩竖向承载力设计值桩长11m ,桩顶伸入承台0.05m ,则打穿了厚度110.9 1.99l m =-=的淤泥质土,进入粘性土的长度21190.05 1.95l m =--=。

⑴确定单桩竖向极限承载力标准值桩基安全等级为二级,当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时,宜按下式计算:uk sk pk sik i pk p Q Q Q u q l q A =+=+∑式中 sik q ——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值,按《建筑桩基技术规范》查表取值; pk q ——极限端阻力标准值,按《建筑桩基技术规范》查表取值。

根据设计资料计算土的液性指数L I : 灰黄色粘性土: 6.717.70.73332.717.7P L L P I ωωωω--===---查表取桩的极限侧阻力标准值sik q 时,对于预制桩,应根据土层埋深h ,将sik q 乘以修正系数,见表2-1。

表2-1 预制桩极限侧阻力的土层埋深修正系数土层埋深h(m) ≤510 20 ≥30修正系数0.81.01.11.2桩的极限侧阻力标准值sik q 取值为: 灰色淤泥质土:sik q =25kPa灰黄色粘性土:sik q =100kPa (0L I ≤)(对于以生活垃圾为主的杂填土,不计算其侧阻力。

) 桩的极限端阻力标准值sik q 取值为:0L I ≤,预制桩入土深度 1.9110.0512.8516h m m =+-=<,故查表取sik q =5100kPa 。

0.44(259.0 1.0100 1.95 1.1)51000.40.41519.2uk Q kN ∴=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=初步估算单桩竖向承载力设计值,不考虑群桩效应,则对于预制桩, 1.65s p γγ==。

1519.2920.71.65pkskspQ Q R kN γγ∴=+== (水平荷载/竖向荷载=50011110002210V F ==<,故不需计算水平承载力。

) ⑵初步确定桩数11000F kN =,1400M kN m =⋅,500V kN =,由于柱偏心受压,规范建议考虑一定的系数(1.1~1.2),取1.1,则:110001.1 1.113.1920.7F n R >⨯=⨯=,考虑到13根桩不好布置,暂取12n =。

桩的中心距取 3.5 3.54001400a s d mm ==⨯=,桩的平面布置及承台尺寸见图2-1。

3、 确定复合桩基承载力设计值此桩基为桩数超过3根的非端承桩复合桩基,宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应,其复合基桩竖向承载力设计值为:///s sk s p pk p c ck c R Q Q Q ηγηγηγ=++式中,s η、p η、c η、c γ根据规范查表取值。

图2-1 桩基平面布置图/ 1.4/0.4 3.5a s d ==/ 3.6/(110.05)0.33c B l =-=(式中,c B 为承台宽度,l 为桩的入土长度。

) 查表,得:s η=0.85,p η=1.52,c γ=1.70。

i ei e c cc ccc cA A A A ηηη=+ 式中,承台净面积25 3.60.40.41216.08c A m =⨯-⨯⨯=承台内区净面积216.0850.22(3.60.22)0.2212.8i c A m =-⨯⨯--⨯⨯⨯= 承台外区净面积250.22(3.60.22)0.22 3.28e c A m =⨯⨯+-⨯⨯⨯= 查表,得:0.157i c η=,0.69ec η=。

12.8 3.280.1570.690.2616.0816.08c η∴=⨯+⨯= 承台底部B/2=3.6/2=1.8m 内地基土为灰色淤泥质土,60k f kPa =,故2260120c k k q f k P a ==⨯=。

/12016.08/12160.8ck ck c Q q A n kN =⋅=⨯=0.44(259.0 1.0100 1.95 1.1)703.2sk Q kN =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯= 51000.40.4816pk Q kN =⨯⨯=0.85703.2/1.65 1.52816/1.650.26160.8/1.71138.5R kN ∴=⨯+⨯+⨯= 4、桩顶作用验算取承台及其上方土的平均重度320/G kN m γ=,则:205 3.6 1.9684k G kN =⨯⨯⨯=恒载分项系数为1.2,故取设计值 1.2684820.8G kN =⨯=。

作用于承台底面竖向力设计值为:F+G=11000+820.8=11820.8kN ;作用于承台底面形心处的弯矩设计值为:1400500 1.42100M kN m =+⨯=⋅。

max max 22211820.82100 2.11135.1126 2.160.7y iM x F G N kN n x +⨯=+=+=⨯+⨯∑max min 22211820.82100 2.1835.10126 2.160.7y iM x F G N kN n x +⨯=-=-=>⨯+⨯∑ 11000820.8985.1912F G N kN ++=== 桩基安全等级为二级,故0 1.0γ=,竖向承载力验算如下:0 1.0985.1985.11138.5N kN R kN γ=⨯=<=0max 1.01135.11135.1 1.2 1.21138.51366.2N kN R kN γ=⨯=<=⨯=故设计满足要求。

5、 桩尖平面处地基承载力验算地下水位(-2.800m )以下灰色淤泥质土及灰黄色粘性土的浮重度分别为: 灰色淤泥质土:(1) 2.73(138.2%)1011 1.0418.5s wG e ωγγ++⨯=-=-='31 2.731108.5/11 1.04s w G kN m e γγ--==⨯=++ 灰黄色粘性土:(1) 2.71(1 6.7%)10110.4719.6s wG e ωγγ++⨯=-=-='31 2.7111011.6/110.47s w G kN m e γγ--==⨯=++ 桩长范围内各土层重度的厚度加权平均值为:311.6 1.958.58.1(2.8 1.9)18.59.9/110.05m kN m γ⨯+⨯+-⨯==-_2()11820.85 3.610.959.92(5 3.6)(259 1.0100 1.95 1.1)345.15 3.6f c c i sikc cF G G a b l q p kPaa b ++-++⨯⨯⨯-+⨯⨯+⨯⨯===⨯∑ _m a x 21400500(1.4110.05)345.1404.75(1.4110.05)6x xM p p k P a W +⨯+-=+=+=⨯+- 地基承载力修正值为:(3)(0.5)2200.311.6(3.63) 1.610.9(12.850.5)437.5a ak b d m f f b d kPaηγηγ=+-+-=+⨯⨯-+⨯⨯-=式中,316 1.318.5 1.58.58.111.6 1.9510.9/12.85m kN m γ⨯+⨯+⨯+⨯==。

_345.1437.5a p k P a f k P a∴=<= max 404.7 1.2525.0a p kPa f kPa =<=,满足要求。

6、 桩基软弱下卧层承载力验算由于持力层(灰黄色粘性土)下为软弱下卧层(灰黑色淤泥质土),且桩基平面尺寸较大,故应进行软弱下卧层承载力验算。

根据《JGJ94-2008建筑桩基技术规范》,验算如下:桩距a s =3.5d<6d ,故应按下列公式验算:z m az z f σγ+≤0000()3/2()(2tan )(2tan )k k sik i z F G A B q l A t B t σθθ+-+⋅=+⋅+⋅∑式中 z σ——作用于软弱下卧层顶面的附加应力;m γ——软弱层顶面以上各土层重度(地下水位以下取浮重度)的厚度加权平均值; t ——硬持力层厚度;az f ——软弱下卧层经深度z 修正的地基承载力特征值;0A 、0B ——桩群外缘矩形面积的长、短边长;θ——桩端硬持力层压力扩散角,由于t=22.5-10.9-1.8=9.8m>0.50B =0.5⨯(3.6-0.4) =1.6m ,同时12/7.0/4.65 1.50s s E E ==,故查表取17θ=。

软弱层顶面以上各层土的重度平均值为:311.611.68.58.1(2.8 1.3)18.5 1.31611.2/22.5m kN m γ⨯+⨯+-⨯+⨯==(11000684)3/2(50.4 3.60.4)(259.0 1.0100 1.95 1.1)68.5(50.429.65tan17)(3.60.429.65tan17)z kPaσ+-⨯-+-⨯⨯⨯+⨯⨯==-+⨯-+⨯ (3)(0.5)100 1.011.2(22.50.5)a z a kb d i f f b d k P aηγηγ=+-+-=+⨯⨯-= 68.511.2(119.650.05)299.2346.4z m az z kPa f kPa σγ+=++-=≤=,满足要求。