基础工程课程设计-胡亚蒙

课程设计任务书课程名称： 基础工程 题 目： 建筑桩基课程设计 系 别： 建筑系 专 业： 土木工程（本科） 班 级： 四 学 号： 1214410411 学生姓名： 胡亚蒙 起讫日期：15年5月21日（14周）5月28日（15周）指导教师： 毛静民 评阅成绩： 评阅日期： 基础工程课程设计任务书1、 设计目的和任务桩基是应用非常广泛的深基础形式，通过本课程设计应达到以下要求：1、 能阅读、分析地基勘察资料，从中获取设计任务书所需要的信息；2、 熟悉各种桩基特点、适用条件，能选择桩的类型、截面和桩长；3、 能确定单桩竖向承载力，估算桩数，确定桩间距和平面布置；4、 掌握桩基承载力和相关验算的方法；5、 掌握桩身结构和承台的设计方法；6、熟悉建筑地基基础设计、建筑桩基技术、制图标准及混凝土结构平法施工图集等国家规范；7、学习工程设计计算书的书写格式。2、设计资料及规定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6层，物理力学指标见下表。地下水位深为2.0m，地下水无腐蚀性。土层序号土层名称厚度/m承载力特征值fa/kPa液性指数IL标准贯入击数N1杂填土2.02软塑状黏土0.81201.03粉细砂2.2200124淤泥质土11.0901.25中砂3.5166硬黏土0.2上部框架结构由柱子传递荷载，柱截面边长为600mm500mm，Fk=(4600-20n)kN，Myk=(400-2n)kNm，Mxk=(100+2n)kNm，（其中n为学生学号最后两位数），Hxk=200kN。单桩水平承载力特征值RHa=70kPa。3、基本内容和要求设计柱下独立群桩基础，要求如下：1、选择桩型、桩长及截面尺寸；2、单桩竖向承载力计算；3、确定桩数和桩的平面布置图；4、单桩承载力验算5、基础结构荷载计算；6、承台受冲切承载力验算；7、承台受剪切承载力验算；8、承台受弯承载力验算；9、桩身受压承载力验算；10、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。设计说明1.1上部结构资料上部框架结构由柱子传递荷载，柱截面边长为600mm500mm1.2建筑场地资料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6层，物理力学指标见下表。地下水位深为2.0m，地下水无腐蚀性。土层序号土层名称厚度/m承载力特征值fa/kPa液性指数IL标准贯入击数N1杂填土2.02软塑状黏土0.81201.03粉细砂2.2200124淤泥质土11.0901.25中砂3.5166硬黏土0.2计算书1、选择桩型、桩长及截面尺寸1.1选择桩型因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。根据施工场地，地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因转孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务，同时，采用静压桩更具可能性。1.2选择桩的长度以及截面尺寸依据地基土的分布，第层是杂填土，第层是软塑状黏土，第层是粉细砂，第层是淤泥质土，第层是中砂，第层是硬黏土。如果选择粉细砂为持力层的话，因为上部荷载比较大，粉细砂的承载力不足，而且粉细砂下面就是淤泥质土加上粉细砂又不厚，所以软弱下卧层的承载力也不够。又第层中砂只是中密且不厚，所以只能是第层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（2d),工程桩入土深度为h。故：h=2.00.82.211.03.51.0=20.5m由于第层厚2.0m，地下水位离地表2.0m，为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底刚好进入第层底，即承台埋深为2.0m，桩基的有效长即为L=20.52.0= 18.5m。桩截面尺寸选用：由于经验关系建议，取建筑楼层10时，桩边长取300400，故取350mm350mm,由施工设备要求，桩分为两节，上段长10m，下段长10m(不包括桩尖长度在内），实际长比有效桩长长1.5m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。2、单桩竖向承载力计算按经验参数法确定单桩竖向极限承载力特征值公式为： 桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验时，可按表5.3.5-1 取值； 极限端阻力标准值，如无当地经验时，可按表5.3.5-2 取值； 桩身周长； 桩周第层土的厚度； 桩端面积。按照土层物理指标，查桩基规范JGJ942估算的极限桩侧，桩端阻力特征值列于下表层序经验参数法2软塑状黏土553粉细砂334淤泥质土265中砂556硬黏土955900总极限侧阻力标准值为：总极限端阻力标准值为：单桩竖向极限承载力标准值：单桩竖向承载力特征值应按下式确定： 安全系数， =2 （5.2.2）单桩竖向承载力特征值：3、确定桩数和桩的平面布置图3.1初步估算桩数，考虑柱子可能偏心受压，取一定的系数，数值为1.1，则有，暂取6根。3.2初选承台尺寸桩距按规范取，桩距 承台长边： 承台短边： 在1.2中已取承台埋深为2.0m，承台高度暂时取为1.2m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层厚度取70mm，侧承台有效高度为： 桩位平面布置如图： 4、 单桩承载力验算桩顶荷载计算（取承台及其上土平均重度)轴心竖向作用下：偏心竖向力作用下：单桩水平力承载力计算：因为即水平荷载和竖向荷载的合力与竖直线的夹角小于5。所以单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。 桩基承台和承台上土自重标准值，对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力； 荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力； 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，第 i基桩或复合基桩的竖向力； 荷载效应标准组合下，作用于承台底面，绕通过桩群形心的x、y 主轴的力矩； 第i 、j 基桩或复合基桩至y 、x 轴的距离； 荷载效应标准组合下，作用于桩基承台底面的水平力； 荷载效应标准组合下，作用于第 i 基桩或复合基桩的水平力； 桩基中的桩数。5、基础结构荷载计算六桩承台承载力计算承台净面积：。承台底地基土极限阻力标准值：承台计算承台混凝土强度等级C25，取ft=1270kpa,配置HRB335级钢筋，取,在3.2中已假定，承台底面尺寸为3.01.95mm2，高1.2m，其埋深为2m，钢筋保护层去70mm，有效高度1.08m。柱子尺寸为600500mm2。6、承台受冲切承载力验算由4中可知（1） 柱对承台的冲切：桩基承台厚度应满足柱对承台的冲切和基桩对承台的冲切承载力要求。受柱冲切承载力可按下列公式计算： （5.9.7-1）冲切力受冲切承载力截面高度影响系数计算冲跨比和系数的计算对于柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力可按下列公式计算： （5.9.7-4）（2） 角桩对承台的冲切：四桩以上（含四桩）承台受角桩冲切的承载力可按下列公式计算 （5.9.8-1） （5.9.8-1） （5.9.8-2） 式中 不计承台及其上土重，在荷载效应组合作用下角桩（含复合角桩）反力设计值（KN）。 角桩冲切系数。 从承台角桩顶内引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱边或承台变介处45度线以内时，则取由柱边或承台变介处与桩内边缘连接线为冲切椎体的冲切线。 承台冲切破坏椎体的有效高度（m）。 角桩冲垮比，其值均应满足0.251.0的要求。7、承台受剪切承载力计算剪跨比与2中剪跨比相同。柱下独立桩基承台斜截面受剪承载力应按下列规定计算 （5.9.10-1） （5.9.10-2） （5.9.10-3） 式中 不计承台及其上土重，在荷载效应组合作用下斜截面最大剪力设计值； 承台混凝土抗拉强度设计值（kpa）； 承台冲切破坏椎体的有效高度（m）； 承台剪切系数； 承台计算截面处的计算宽度； 计算截面的剪跨比，此处为柱边或承台变阶处至y，x方向计算一排桩的桩边的水平距离，当时，取;当时,取； 受剪切承载力截面高度影响系数；当时，取；当时，取；其间按线性内插法取值。受剪切承载力截面高度影响系数计算8、 承台受弯承载力计算柱下独立桩基承台的正截面弯矩设计值可按下列规公式计算： （5.9.2-1） （5.9.2-2） 分别为绕X 轴和绕Y 轴方向计算截面处的弯矩设计值； 垂直Y 轴和X 轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； 不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合下的第i 基桩或复合基桩竖向反力设计值。承台局部受压验算9、桩身受压承载力验算两段桩长各10m,采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面0.293h(h=10m)=2.93m,起吊时桩身最大正负弯矩，其中吊桩动力系数为：K=1.3；每延米桩的自重（1.2为恒荷载分项系数）为:。桩身材料采用C30混凝土，取，HRB335级钢筋，取，桩身尺寸已给出：350mm350mm，钢筋保护层厚度取40mm,所以：，桩身截面有效高度,桩身受拉主筋选用，采用对称配筋，因此整个截面的主筋为，配筋率。因桩为受压构件，对箍筋配置无严格要求，故取同级钢筋在桩身中点处，最大正负弯矩处配置。桩身强度验算满足要求。10、 桩及承台的施工图设计桩平面布置图承台配筋图桩身配筋图