基础工程学-第5章 桩基础设计

基础工程桩基础课程设计一、课程背景随着我国经济的快速发展，基础设施建设成为了推动经济增长的重要力量。

桩基础作为工程结构的重要组成部分，其设计质量直接影响到工程的安全性和可靠性。

因此，掌握桩基础的设计原理和方法对于工程技术人员至关重要。

本课程旨在通过理论教学与实践操作相结合的方式，使学生深入了解桩基础的基本概念、设计原理、计算方法以及施工工艺，提高学生解决实际工程问题的能力。

二、课程目标1. 掌握桩基础的基本概念、分类及特点；2. 理解桩基础的设计原理，包括承载能力、沉降控制等；3. 学会运用规范和手册进行桩基础的设计计算；4. 了解桩基础的施工工艺，包括桩基施工、检测及验收等；5. 培养学生解决实际工程问题的能力，提高综合素质。

三、课程内容1. 桩基础的基本概念、分类及特点；2. 桩基础的设计原理，包括承载能力、沉降控制等；3. 桩基础的设计计算方法，包括单桩承载能力、群桩效应等；4. 桩基础的施工工艺，包括桩基施工、检测及验收等；5. 桩基础在实际工程中的应用案例分析。

四、教学方法1. 理论教学：通过课堂讲授、案例分析等方式，系统讲解桩基础的基本概念、设计原理和计算方法；2. 实践操作：组织学生参观桩基础施工现场，了解桩基础施工工艺，并进行桩基础设计实训；3. 讨论交流：组织学生分组讨论，针对实际工程问题进行交流，提高学生解决实际问题的能力；4. 课程考核：结合理论教学和实践操作，对学生的学习成果进行综合评价。

五、课程安排1. 第一周：桩基础的基本概念、分类及特点；2. 第二周：桩基础的设计原理，包括承载能力、沉降控制等；3. 第三周：桩基础的设计计算方法，包括单桩承载能力、群桩效应等；4. 第四周：桩基础的施工工艺，包括桩基施工、检测及验收等；5. 第五周：桩基础在实际工程中的应用案例分析；六、课程评价基础工程桩基础课程设计旨在为学生提供一个全面了解桩基础设计原理、计算方法及施工工艺的平台，培养学生的实际工程问题解决能力，为我国基础设施建设事业输送高素质人才。

可编辑修改精选全文完整版1.设计资料柱底荷载标准组合：Fk=1403KN，M kx=30kN，H kx=22kNM ky=-42kN H ky=-34kN柱底荷载基本组合=柱底荷载标准组合×1.352.选择桩端持力层、承台埋深根据上表土层条件，以碎石混砂层为桩尖持力层，采用钢筋混凝土预制桩，型号。

桩端进入持力层1.0m（>2d）.工程桩桩入土深度h=0.5+3.5+6+11+1=22m，则桩基有效长度为L=22-2.0=20m.桩基尺寸选择400mm x400mm。

本工程桩身混凝土强度等级为C80。

承台用C20级混凝土桩，取f t=1100kPA配置HRB335级ƒy＝300N/mm²。

3.确定单桩极限承载力标准值极限侧阻力标准值q sk粘土q s1k=24kpa淤泥q s2k=12kpa淤泥质粘土q s3k=20kpa碎石混砂q s4k=40kpa极限端阻力标准值q pk q pk=2300kpa=2300x0.42+4x0.4x(24x2+12x6+20x11+40x1)=976kNK取2单桩竖向承载力特征值：R a=Q uk/K=976/2=488kNA-⑦4.确定桩的根数、布桩及承台尺寸 桩距：s=4d=4x400=1600mm,取s=1.6m. 预设承台尺寸：承台的边长a=b=（0.4+0.8）x2=2.4m 。

承台为边长=2.4m 的正方形。

初设承台埋深2m ，承台高度h=1.2m ，桩顶伸入承台50mm ，钢筋保护层取70mm 。

承台的有效高度为：h 0=1.2-0.07=1.13m=1130mm 取承台及其上土的平均重度。

3.34=48822.42.420+1403R G +F ≥n a k K ⨯⨯⨯= 暂取 n=4根。

5.计算桩顶荷载取承台及其上土的平均重度桩顶平均竖向力：Q k =（F k +G k ）/n=（1403+20x2.4x2.4x2）/4=408.35KN<R a =488kN{585.6KN =1.2Ra <416.6KN 400.1KN25.87517.625±408.35=)(4x0.80.81.2)-34+(-42±)(4x0.80.8）1.222+30（±408.35=x ∑x )h H +(M ±y ∑y ）h H +M （±Q =Q 222i i k y k y 2i i k x k x k max min =⨯⨯⨯⨯=相应于作用的基本组合是作用于柱底的荷载设计值为： F=1.35F k =1.35x1403=1894.05kN M=1.35M kx =1.35x30=40.5kN =1.35M ky =1.35x -42=-56.7kN H=1.35H kx =1.35x22=29.7kN =1.35H ky =1.35x -34=-45.9kN扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向设计值： N=F/n=473.5kN2iik y k y 2i i k x k x max minx ∑x )h H +(M ±y ∑y ）h H +M （±N =N=473.5±23.834.9 ={kN kN6.4844.4626.承台受冲切承载力验算①柱边冲切计算：冲切力 kN N F F i l 05.1894005.1894=-=-=∑ 受冲切承载力截面高度影响系数=hp β计算 因为h 0=2m 所以=hp β0.9 冲垮比λ与系数β的计算310.013.135.0000===h a x x λ 647.12.0310.084.02.084.0x 00=+=+=λx β310.013.135.0000===h a y y λ 647.12.0310.084.02.084.0y 00=+=+=λy β)(05.1894626413.111009.0)]35.05.0(647.1)35.05.0(647.1[2h f ]a a [20t hp y 0c y 0y 0c 0可以β）（β）（βkN F kN b b l x =>=⨯⨯⨯+⨯++⨯=+++ ②角柱向上冲切，c 1=c 2=0.6m,a 1x =a 0x =a 1y =a 0y =0.35,λ1x =λ0x =λ1y =λ0y =0.310098.12.0310.056.02.056.0098.12.0310.056.02.056.0y 11x 11=+=+==+=+=λλyx ββ)(6.484190413.111009.0)]2/35.06.0(098.1)2/35.06.0(098.1[h f ]a 2/a [max 0t hp 11y 1y 121可以β）（β）（βkN N kN c c x x =>=⨯⨯⨯+⨯++⨯=+++ 7.承台受剪切承载力计算 剪跨比与以上冲切跨比相同。

基础工程课程设计桩基础设计
桩基础是建筑工程中常用的基础形式之一，主要用于承受建筑物或其他结构的荷载，并将荷载传递到地下土层中。

基础工程课程设计中的桩基础设计一般包括以下内容：
1. 基础类型选择：根据工程要求和地质条件，选择适合的桩基础类型，如钻孔灌注桩、钢筋混凝土桩等。

2. 桩的数量和布置：根据建筑物的荷载和地质条件，确定桩的数量和布置方式，以保证桩基的稳定性和承载能力。

3. 桩的直径和长度：根据建筑物的荷载和地质条件，计算出桩的适宜直径和长度，以满足建筑物的承载要求。

4. 桩的材料选择：根据工程要求和地质条件，选择合适的桩材料，如钢筋混凝土、预应力混凝土等。

5. 桩的施工方法和施工工艺：根据选定的桩基础类型和地质条件，确定桩的施工方法和施工工艺，以保证桩基的施工质量和安全性。

6. 桩基的承载力计算：根据桩的尺寸和材料特性，计算桩基的承载力，以确保桩基能够承受建筑物的荷载。

7. 桩基的沉降和变形计算：根据桩的尺寸和地质条件，计算桩基的沉降和变形，以评估桩基的稳定性和安全性。

8. 桩基的施工监测和验收：对桩基的施工过程进行监测和验收，以确保桩基的施工质量和安全性。

基础工程课程设计中的桩基础设计涉及到桩的类型选择、数量和布置、直径和长度、材料选择、施工方法和工艺、承载力计算、沉降和变形计算以及施工监测和验收等方面。

设计师需要充分考虑工程要求和地质条件，合理设计桩基础，以确保建筑物的稳定性和安全性。

基础工程课程设计桩基础一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握桩基础的定义、分类及构造，理解其在基础工程中的应用；2. 使学生了解桩基础的设计原理，掌握设计桩基础的基本步骤和方法；3. 引导学生了解桩基础施工技术，了解桩基施工过程中的质量控制要点。

技能目标：1. 培养学生运用桩基础设计原理解决实际工程问题的能力；2. 提高学生分析桩基础施工过程中质量问题的能力；3. 培养学生运用专业软件或工具进行桩基础设计和施工方案制定的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱工程专业，树立从事工程建设的职业理想；2. 增强学生的团队协作意识，培养在工程实践中沟通、协作的能力；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观念，注重工程质量、安全和环保。

课程性质：本课程为基础工程课程的实践环节，以桩基础为研究对象，结合理论知识，培养学生的实际操作能力。

学生特点：本课程面向大学本科土木工程专业三年级学生，学生已具备一定的专业基础知识，具有较强的学习能力和实践操作欲望。

教学要求：结合学生特点，本课程要求教师采用案例教学、现场教学等多元化的教学方法，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力和解决实际问题的能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，培养其自主学习能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为今后从事工程建设打下坚实基础。

二、教学内容1. 桩基础概述：介绍桩基础的定义、分类、构造及其在基础工程中的应用，对应教材第3章第1节；- 桩的分类及特点；- 桩基础的构造及受力特点。

2. 桩基础设计原理：讲解桩基础的设计原理、设计方法及步骤，对应教材第3章第2节；- 桩基础设计的基本原理；- 桩基础设计的基本步骤；- 桩基础设计的方法。

3. 桩基础施工技术：阐述桩基础施工技术及质量控制要点，对应教材第3章第3节；- 桩基础施工工艺；- 桩基施工过程中的质量控制；- 桩基施工常见问题及处理方法。

桩基础设计桩基础施工1Ì桩的竖向承载力计算Ì桩基础设计Ì预应力混凝土管桩施工Ì钻孔灌注桩施工Ì沉管灌注桩施工2教学目标桩基础的适用范围及其分类桩基础承载力的计算和桩基础的一般设计要求熟悉熟悉编制桩基础施工方案；桩基础施工要点掌握掌握了解3重点与难点重点桩基设计过程，桩基础施工工艺流程难点承台设计中抗冲切验算4桩的竖向承载力计算5桩基础概述桩基础概念：桩基础一般由桩身和位于桩身顶部的承台组成。

上部结构的荷载通过墙或柱传给承台，再由承台传给桩。

桩基础的组成 1—上部结构（墙或柱）2—承台（承台梁） 3—桩身 4—坚硬土层 5—软弱土层6桩基础的功能7桩基础的功能新加坡发展银行,四墩, 每墩直径7.3m，将荷载传递到下部好土层,承载力高。

钻孔桩部分风化及不风化泥岩风化砂岩及粉砂岩8新加坡发展银行,四墩7.3m9特点优点将荷载传递到下部好土层,承载力高，沉降量小，抗震性能好,穿过液化层，承受抗拔(抗滑桩)及横向力(如风载荷)与其他深基础比较, 施工造价低缺点：比浅基础造价高；施工环境影响,预制桩施工噪音, 钻孔灌注桩的泥浆有地下室时,有一定干扰,深基坑中做桩101.桩基础的适用范围（1）荷载大、对沉降要求有严格限制的建筑物；（2）软弱地基；（3）地基土性不稳定，存在液化性、震陷性、湿陷性、冻胀性或侵蚀性等不良土层时；（4）承受较大的水平荷载、上拔荷载和力矩荷载的高耸结构物；（5）建筑物受到相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生过量沉降或倾斜时；（6）工程结构跨越范围大，地质条件及荷载情况变化也较大时，可通过灵活调整桩的类型、长短、布置等来适应环境与结构的要求；（7）在流动水域中的水上结构物的基础；（8）需要减振的动力设备基础。

摩擦型桩按承载性状分端承型桩按桩的承载类别分摩擦桩端承摩擦桩端承桩摩擦端承桩竖向抗压桩（抗压桩）竖向抗拔桩（抗拔桩）水平受荷桩和复合受荷桩等小直径桩：d≤250mm按桩的断面尺寸分中等直径桩:250mm＜d＜800mm大直径桩:d≥800mm按施工方法分类预制桩灌注桩非挤土桩按桩对土体的影响程度分部分挤土桩挤土桩（排土桩）低承台桩按桩的承台高低分类高承台桩预制桩（1）定义预制桩是指借助于各种专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩打入、压入或振入土中的桩型。

桩基础的设计⼀、桩基础的设计、施⼯与检测⼀、桩基础的设计1．桩基分类1）按材料有⽊桩、钢筋混凝⼟桩、预应⼒混凝⼟桩、钢桩2）按受⼒特点有摩擦桩、柱桩3）按施⼯⽅法有打⼊桩、钻孔桩、挖孔桩2．桩基内⼒计算1）计算⽅法（1）极限地基反⼒法即极限平衡法，假定桩侧⼟体处于极限平衡状态，按⼟的极限静⼒平衡来推求桩的横向承载⼒，不考虑桩本⾝的挠曲变形，该法仅适⽤于刚性短桩。

（2）弹性地基反⼒法弹性地基反⼒指对应于桩的位移x所产⽣的反⼒。

将⼟体假定为弹性体，⽤梁的弯曲理论求解桩的横向抗⼒。

有线弹性地基反⼒法和⾮线性弹性地基反⼒法。

q=kz n x m线弹性地基反⼒假定地基为服从虎克定律的弹性体，地基反⼒q与桩上任⼀点的位移成正⽐，但未考虑地基⼟的连续性，对于某些如剪切刚度较⼤的岩⽯地基不成⽴。

张⽒法：假定地基系数沿深度为⼀常数，即n=0（我国张有龄30年代提出）。

按此得出地⾯处⼟的侧向抗⼒最⼤（因地⾯处位移最⼤），与试验证明的⾮粘性⼟和正常固结粘性⼟的地⾯处侧向抗⼒较⼩相⽭盾。

只在坚硬岩⽯中地基系数才可能沿深度不变。

q=k h xK法：假定桩侧⼟地基系数在第⼀弹性零点t⾄地⾯间随深度增加，⽽t以后为常数。

该法由苏联⼈提出，所计算得的桩⾝最⼤弯矩⼤于实测值，偏于安全，现在已取消。

m法：假定桩侧⼟地基系数随深度呈线性增加，即n=1。

该法我国⽬前应⽤较多，⼏乎所有桩基规范均⽤此法，但该法假定的地基系数随深度⽆限增长，与实际情况不符。

q=mzxC法：假定桩侧⼟地基系数沿深度呈抛物线增加，即n=0.5。

该法由⽇本⼈提出，《公路桥规》在推荐m法的同时也推荐了该法。

q=cz1/2xm法、C法适⽤于⼀般粘性⼟和砂性⼟，张⽒法⽐较适⽤于超固结粘性⼟、地表有硬层的粘性⼟和地表为密实的砂⼟等情况。

⾮线性弹性地基反⼒法适⽤于栈桥及柔性系缆浮标等有较⼤位移的结构计算。

（3）复合地基反⼒法即p—y曲线法，假定桩侧⼟上部为塑性区，采⽤极限地基反⼒法；下部为弹性区，采⽤弹性地基反⼒法。