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1、课程名称：基础工程B设计题目建筑桩基础设计院 系：土木工程系专 业：年 级：姓 名：指导教师：西南交通大学峨眉校区一：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2.0m,地下水水质分析 结果表明，本场地下水无腐蚀性。建筑安全等级为二级，选择第二组数据：F = 3150 KN , M = 410 KN - m，H = 56kN;柱的截面尺寸为：400X400mm；2、根据地质资料，以黄土粉质粘土或粉沙夹粉质粘土为桩尖持力层，3、每组编号为1至5号的同学，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300X300mm， 承台底面埋
2、深：d =2.50 m4、根据附表2静载荷单桩承载力试验2 ,曲线，按明显拐点法得单桩极限承 载力Q =550kN， 也可以有已知条件计算得知Q 。qcjk = 360至380之间取值。5、桩身资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值f = 15MPa，弯曲强度 设计值为fm = 16 .5 MPa， 主筋采用：40 16,强度设计值f =310 MPa6、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为f =15MPa，弯曲抗 压强度设计值为f =1.5 MPa。附：1）： 土层主要物理力学指标；2）：桩静载荷试验曲线。附表土层代号名称厚 度m含 水 量w%天然重度rKN/ 3m孔 隙 比
3、ePSMPa塑性指数IP液性指数IL直剪试验（快剪）压缩 模量ES (kPa )承载力 标准值fk（kPa）内摩 擦 角。W 粘聚力C (kPa)1-2杂填土2.018.82-1粉质粘 土9.038.218.91.020.3419.81.021124.61202-2黄土粉质粘土4.026.719.60.750.6150.6020167.02203粉沙夹粉质粘 土1021.620.10.541.0120.425158.2260桩静载荷试验曲线设计内容41CKN m杂填土1. 确定桩端持力层和承台埋深根据资料确定承台埋深为2.2 m。采用钢筋混凝土预制方桩，桩的截面尺寸为 300 mm x 300
4、 mm。根据底层资料，选粉砂夹粉质粘土层作为持力层。桩端进入持 力层的深度，对于粘性土不宜小于2倍桩径，选择4d = 4 x 0.3 m = 1.2 m，这样承 台底面以下桩的长度为14 m2. 确定单桩竖向极限承载力标准值采用公式(5-21): q=gq=w q q + A。k1sk kS p p查表 5-6 可得：q = 50kP Q =56.4kP Q =75.6kPsiks 2 ks 3 kQsk = k qsik li=4 x 0.3 x (50 x 8.8 + 56.4 x 4 + 75 x 1.2)=907.584 kN查表 5-7 知：q k = 2800kPa ,贝UQ =
5、q kA = 2800 x 0.3 x 0.3 = 252 kN3 .初步估计所需装数n在估算桩数时，首先需计算单桩竖向承载力设计值R。由于桩的布置和桩数还未知，先不考虑承台效应和群桩效应，用公式(5-67)计算R。从表5-19查得y =y = i.6 5，故得R = Q k / y + Q k / y = 907.584 /1.65 + 252 /1.65 = 702.778 kN确定桩数时，由于承台尺寸还没有确定，可先根据单桩承载力设计值和上部结构物荷载初步估算确定。中心荷载时，估算桩数n =虹，式中旦为经验系数，建R筑桩基可采用1.11.2。本题取 日=1.1， f = 3150 kN，
6、 则得1.1 x 3150n = = 4.93 ，7 02.7 78为了方便布置，选取n = 6，即采用6根桩。4 .进行桩位布置和确定承台尺寸桩在平面上采用行列式布置，桩中心距sa= (34) d = 0.9 - 1.2 m，取X方向 中心距为0.9 m，y方向中心距为1.2 m。取边桩中心至承台边缘的距离为1 d = 0.3 m， 承台边缘全桩的外面缘为150mm，符合有关要求。桩的布置和承台平面尺寸如 图所示。5、计算考虑群桩效应下的基桩竖向承载力设计值R并验算桩数是否合适根据式（5-67）知R =n Qsk /ys +npQpk /yp +门 Qck /yc其中Q =七1 ck n（1
7、）求系数门和门。这两个系数可根据s /d和B /由表5-20查得，但由于x和y两个方向的s不相等，查表时可采用平均值，即s / d =（爵 + I2 = 3.5，b / l = 1.8 /14 = 0.1 28a0.3c以s / d = 3.5和B / l = 0.1 28，按桩周为粘土，用内插法从表5-20得出门=0.8 5，门 =1.495（2）求系数门 c门按式（5-70）计算。首先求出承台内区、外区的净面积加，Ae和承台底地基土的净面积aC2.4 x 1.8-6 x 0.3x 0.3 = 3.78 m 2A1c2.11.5-6x0.3x 0.3 = 2.61 m 2AecA1c=3.7
8、8-2.6 1 = 1.1 7 m 2可根据sa/d和B / /由表5-21查得.，按s / d = 3.5和 B / l = 0.1 28，用内插法得门i = 0.125c=0.69按式（5-70）得门cA1AcAc = 0.1 25 x 2.6 1 + 0.6 9 x 1.1 7A3.7 83.7 8c=0.3(3) 求 R从表5-19查得Y1.6 5Y = 1.7 0，且Qck380 x 3.7=23 9.4 kN6于是得基桩竖向承载力设计值23 9.4x= 7 3 8.8 8 kN1.7 0考虑地下水，承台及其土重G = 2.4 x 1.8x 20 x 2 + 2.4 x 1.8 x
9、(20 10) x 0.2=181.44 kNR =n sQsk , Y s +n PQpk , Y p 5 Q=0.8 5 x+ 1.5 x U + 0.31.6 51.6 5（4）验算考虑承台土重和群桩效应下的桩数。3150 + 181.4 445 根，738.88R说明取n = 6根可以满足要求。取承台的高度为1.0m，则承台底6、求算桩顶荷载竖向力 F + G = 3150 + 181.4 4 = 3331.4 4 kN ； 所受的弯矩（绕y轴）为M = M + H x h = 410 + 56 = 466 kN .m按式（5-60），各基桩所受的平均竖向压力设计值为N =n按式（5-
10、61），F + G 33 31.4 4=555.2 4kN6基桩最大和最小竖向压力设计值为Nmax466 x 0.9 + M yXi = 5 55.2 4 + 07、基桩竖向抗压承载力验算基础是偏心受压，验算时要同时满足式(5-72)y n R和式(5-73)0N 1.2 R两个条件，由于桩基的安全等级为二级，则y0= 1.0。验算如下y N = 1.0 x 5 5 5.2 4 = 5 5 5.2 4 kN R = 7 3 8.8 8 kN 0y 0 N = 1.0 x 7 24.4 9 = 6 84.6 8 kN 1.2 R = 1.2 x 7 3 8.8 8 = 8 8 6.6 6 kN两
11、项验算均满足要求。8、基桩的水平承载力验算水平力H = 56 kN，水平力和竖向力的合力与铅垂线的夹角0 = arctan = 1.0 20 50，故可以不验算基桩的水平承载力 31509、承台抗冲切验算设计承台厚1.0m，冲切破坏锥体有效高度h = 0.95 m。(1)柱对承台的冲切验算。根据公式(5-93)、(5-94)、(5-95)y F y F = 1.0 x 3150 = 3150kN t m 00 l满足要求。(2)角桩对承台的冲切验算。应验算受桩顶荷载最大的角桩对承台的冲切。此时，h = 600mm，0a = 250mm，1 Xa = 50mm，故得1Ja250X = E =以
12、h6000=0.4 2 ， X1 ja50=0.0 8 0.2，取X =1J0.2= =h 06000.4 80.4 8=0.7 7，a1 j0.4 80.4 8=1.2 0a =以 X + 0.20.4 2 + 0.2X + 0.20.2 + 0.2从图可知，c = c = 450 mm = 0.45 m。承台受角桩冲切的承载力为（a)+ araac + -c+ -1X-1 XL2 2;1 j1L2Jjfh 0r0.0 5 + 1.2 xr0.2 5 v0.7 7 x0.4 5 +0.4 5 +L2 JL2 Jjx 1430 x 0.6 = 905.8 kNy 0F = y 0N = 1.0
13、 x 6 84.6 8 = 684.6 8kN 905.8 kN满足要求。10、承台斜截面受剪验算从图可知最危险的截面是A-A截面，因为在该截面的右侧两根桩所承受的荷载最大，都是N 。从图中可知a =250m m， 有效高度h = 0.95 m，则人=二=250 = 0.2 6 y V = 1.0 x 2 x 648.6 8 = 1297.3 6kN 0 00满足要求11、承台配筋（1）受弯计算对锥形承台，只需按公式（5-91）计算柱边截面的弯矩，然后按其进行配 筋计算。M = N x = 2 x( 684. 68-盯 4)乂 0.7 = 9 16.2 2kN .my/6M = N y = 654.44(2)配筋计算X 0.4 + 525.04 X 0.4 + 395.64x 0.4 = 630.05 kN . m采用 HPB235 级钢筋，其 f = 210 N / mm2，h0.95 m。在x方向：由公式Asx，得 A =5102.9 mm 20.9 h fsx 0.9 x 0.9 5 x 210 x 103选用9 28200 （钢筋总面积为5542 mm 2）在y方向：由公式a =-，得a =也虫0.9 h fsy 0.9 x 0.9 5 x 210 x 103选用10中20200 （钢筋总面积为3801 mm2）配筋图如图所示：
