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基础工程-桩基础设计

2022-09-07 来源:好走旅游网
基 础 工 程 桩 基 础 课 程 设 计

学校:

学生:王泪阁

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专业:

指导教师:

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目录

一、设计要求 ....................................................................................... 1 二、主要设计内容................................................................................ 1 1、确定桩的类型、规格,桩端持力层,承台埋深,承台尺寸等 . 1 2、确定单桩竖向承载力。 ............................................................. 1 3、确定桩基竖向承载力设计值,确定桩数及其布置。 ................ 2 4、进行基桩承载力验算。 ............................................................. 3 5、承台计算:承台受弯计算,承台冲切计算,承台受剪计算。 . 4 6、桩身结构强度计算及配筋。...................................................... 6 7、桩顶位移验算。 ........................................................................ 7 8、绘制桩基础施工详图。 ............................................................. 8 三、主要参考资料................................................................................ 9

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一、设计要求

已知塔柱的截面尺寸为4500mm3500mm,作用在基础顶面的荷载

效应基本组合及其设计值分别为:F=20000kN,M=3000kN.m,H=500kN。

地层剖面示意亦如图所示,岩土层的物理、力学性质见表。

表 岩土层的物理力学性质表

土层 粘土 hi/m /kN.m -3e 0.5 0.8 1.1 C/kPa 15 10 8 /o L/% P/% IP IL Sr Es/MPa 13.0 8.5 6.5 3.0 21.7 19.0 18.4 26.8 9.0 32.5 12.5 20 0.25 0.98 8.0 33.0 19 12 0.6 0.89 粉质粘土 3.0 饱和软粘土 10.0 石灰岩 6.0 7.0 42.6 24.1 18.5 0.97 1.0 单向抗压强度c=60.0MPa 0.1 5000 32.0 二、主要设计内容

1、确定桩的类型、规格,桩端持力层,承台埋深,承台尺寸等。

桩的类型选择边长为450mm方形、预制钢筋混凝土、嵌岩端承桩;持力层选择石灰岩,桩端进入持力层升读为0.7m,去桩尖长度为1.5d=0.675m,桩顶嵌入承台深度为0.05m,则桩长为L=0.05+3+10+0.7+0.675=14.425m,承台埋深3m。

2、确定单桩竖向承载力。

(一)、按桩身材料强度确定单桩竖向承载力设计值

材料选择:桩身材料采用C30混凝土,钢筋选择8根18mmHRB335钢筋(As=2036mm,=

20364504502=1.00500>0.800),则材料有关强度设计值为fc=13.8Mpa,fy=280Mpa,桩的

2截面面积Ap=450*450=202500mm。

对于预制钢筋混凝土桩c=1,=1,则单桩竖向承载力设计值为:

RcfcApfyAs1.01.013.820250028020363364.58KN'

(二)、按经验参数法确定单桩竖向承载力设计值R

(1)、求各层土的桩侧极限阻力标准值,查表5—3求各层土桩侧极限侧阻力标准值qsik。

1

粉质粘土: Il=0.6, 在 0.5桩的入土深度h=3m+10m+0.7m+0.675m=14.375m<20m 故修正系数为1.0.则上述土层桩侧摩阻力标准值可以不做修正。 (2)、求桩的极限端阻力标准值

桩端位于石灰岩中,桩的极限端阻力标准值qpk=60000kpa。 (3)、求解单桩竖向极限承载力标准值Quk。

QukQskQpkqiskLiqpkAp0.45459.631037.7600000.4513150.44KN2 其中:Qsk1000.44KN Qpk12150KN

初选承台底面尺寸:10m7m取Sa4d40.451.8

一般此步可以暂时不考虑承台效应,本桩是非复合桩,所以c0,查表5—6的

BcL714.4250.485,ssp1.65, 查表5—7得s0.9,p1.417

Sad=4,

RsQskrspQpkrpcQckrcsQskrspQpkrp

=

0.91000.441.65121501.4171.6510979.96KN

总结上面两方面单桩竖向承载力设计值计算结果去其中最小值所以R=3364.58KN作为桩的竖向承载力设计值

3、确定桩基竖向承载力设计值,确定桩数及其布置。

(一)、确定桩数及布桩

(1)、确定桩数n 由初定的承台底面尺寸及埋深可得承台可得承台及承台上土的自重:

则桩数位

G2031074200KN

n(1.11.2)FGR(1.11.2)2000042003364.587.98.6

取桩n=8根。 (2)、布桩

2

验算:由经验参数法ssp1.65查表5—7sp1

RsQskrspQpkrpcQckrcsQskrspQpkrp=

1000.4411.651121501.657969.96KN

所以最后确定基桩的竖向承载力设计值R=3364.58KN,重新验算桩数仍然取8根。 4、进行基桩承载力验算。

(1)、验算基桩竖向承载力(桩基受偏心荷载作用)

NFGn20000420083025KNR3364.58KN

NmaxNminFGnMyxmax30253000500344.4522772.2KN3277.8KNx2iNmax3277.8KN1.02R1.23364.584037.96KN Nmin2772.2KN0

地震效应基本组合:

N3025KN1.25R1.253364.584205.72KN

3

Nmax3277.8KN1.5R1.53364.585046.87KN

所以该桩基础基桩竖向承载力满足要求。 (2)、验算基桩水平承载力

HiQh500862.5KN70KN 即水平承载力也满足要求。

5、承台计算:承台受弯计算,承台冲切计算,承台受剪计算。 (1)承台高度的验算;

设承台高度为1.5m,采用C25混凝土,钢筋为HRB335,

fc11.5N/mm;ft1.23N/mm;fy280N/mm;

222按构造要求,承台保护层厚度70mm,主要考虑桩顶深入承台部分。取保护层

厚度为;35+55mm=90mm70mm其中:钢筋保护层厚度为35mm;桩顶深入承台的厚度50mm。承台的有效高度为h0150035501415mm。

1)承台的冲切验算。(沿承台变阶处对承台的冲切验算)

0Fl20Xbca0y0yhca0xfth0

FlFN

iFlFNi20000020000KN

各个桩的净反力:

My300050034500KNM

222Xi4.45479.21m

NaFnMyxaX2i2000045004.452247.2KN879.21

NcFnMyxaX2i2000045004.452752.8KN879.21

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0.720.2x,0h0y;

a1950mm,a1075mm;

冲垮比: 0xa0xh01.38;0ya0yh00.76;

冲切系数:0x0.720x0.20.46;0y0.720y0.20.75;

20Xbca0y0yhca0xfth020.463.51.0750.754.51.9512301.41524157.45

0Fl20000KN20Xbca0y0yhca0xfth024157.45KN所以承台的冲

切验算符合要求。

2)角桩对承台的冲切。

c0.675m,c20.675m

则角桩冲垮比:

1x0xa0xh00.46;1y0ya0yh00.75;

角桩冲垮系数:

1x0.480.73;1y0.480.51;

1x0.21y0.2a1xa0x1950mm,a1ya0y1075mm;

1xa1yc21y2a1xc1fth0 212301.4152013.58KN1.0751.950.730.6750.510.67522

0Mmax2752.8KN3013.58KN 所以角桩对承台的冲切承载力满足要求。

3)承台抗剪承载力验算。 剪跨比同前,x0x

a0xh00.46;y0ya0yh00.75;均在0.31.4之间,

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x,y两个取最大值,使计算值小,偏于安全。取y0.75;则

0.12y0.30.114

承台有效计算宽度b0b,则

fcb0h00.114115071.41512985.46KN

在I-I截面右侧2根均为b桩,取V3Nb

0V3Nb33277.88258.4KN12985.46KN,故满足要求。

综上三步计算得,承台符合要求。 (2)承台配筋计算

I-I截面: M3Nb0.832752.80.89910.08KNm

AsM0.9fyh09910.081060.9280141527792mm

2II-II截MNaNcNbNd0.82247.22752.80.84000KNm

AsM0.9fyh040001060.9280141511217.68mm

2钢筋布置沿平行于承台长边方向,均匀布置,配置90根直径为20的钢筋, 钢筋面积为28278mm,钢筋布置沿平行于承台短边方向,均匀布置,配 置56根直径为16的钢筋,钢筋面积为11261.6mm2。 6、桩身结构强度计算及配筋。 (1)、桩身截面的配筋验算 桩身材料选择C30混凝土fc13.8Nmm2,fy280Nmm2,保护层厚度为40mm,

桩长l=14.425m<20m,桩长不大桩的吊装及吊立采用不过同一位置。吊装点为0.207L,0.586L,0.207L.动力系数去K=1.3,桩身混凝土重度25KN5分布的自重线荷载为 qrAp250.40.45K5N.06

mm3 。深桩身轴线均匀

2身最大弯矩为Mmax0.0214kql=0.02141.35.0614.42514.42529.29Nm2

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桩界面的有效高度h0ha45040410mm ,s1.65

AsMsh0fy12929000013.8280410159.4mm

2单边配置318,As3254.5763.5mm2159.6mm2。整个桩的截面配置818的配筋如下图:

吊装如下图:

7、桩顶位移验算。

1)、各层土的m值的加权等效值

mm1h1h1m22h1h2h2hmhm 其中hm=2(d+1)=20.4512.9m

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粉质粘土:Il0.6,m17.2,h13m 饱和软粘土:Il0.97,m14.68,h210m

7.2334.682310102.92.996.74

m 2)、桩身抗弯刚度 EI31070.45312182250 3)、计算截面计算宽度 b01.5b0.51.5

4.50.5m 1.1755mb1EI51.17596.741822500.23

12.5 11m14.4m2所以此桩为弹性桩。50.23BX,查表的 AX1.359xzH0AxM00. 74EI3EI2Bx0.536m

8、绘制桩基础施工详图。 下图为承台及布装图:

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下图为剖面图:

三、主要参考资料

1、JTG D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范(条文部分)之“5 桩基础”。 2、JTG D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范(条文部分)之“附录P 按m法计算弹性桩水平位移及作用效应”。

3、课件“基础工程---7.ppt”。 4、桩基础课程设计报告 样本。 5、教材“基础工程”。 6、桩基础设计流程。

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