设计说明书。
设计资料。某试验大厅柱下桩基,柱截面尺寸为,地质剖面示意图如图1所示,作用在基础顶面的荷载效应基本组合设计值为f = 2035kn,m=330kn·m,h = 55kn,荷载效应标准组合设计值为fk=1565kn,mk=254kn·m,hk=42kn,试设计桩基础。
表1土的物理力学性质表。
注:各层土的平均内摩擦角。
1. 确定桩的规格。
根据地质勘察资料,确定第4层粘土为桩端持力层。采用钢筋混凝土预制桩,桩截面为方桩,为400mm×400mm,桩长为9米。承台埋深1.
7米 ,桩顶嵌入承台0.1米,则桩端进持力层2.4米。
初步确定承台尺寸为2.4m×2.4m。
2. 确定单桩竖向承载力标准值q
根据公式。查表内插求值得。
按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值:
4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4kn
取902.4 kn
3. 确定桩基竖向承载力设计值r并确定桩数n及其布置
按照规范要求,,取,=2m,=9m故0.22查表得, 0.97。查表得, 1.60先不考虑承台效应,估算基桩竖向承载力设计值r为。
=547.08 kn
桩基承台和承台以上土自重设计值为。
g=2.4×2.4×1.7×20=195.84 kn
粗估桩数n为。
n=1.1×(f+g)/r=
1565+195.84)/ 547.08=3.22根。
取桩数n=4 根,桩的平面布置为右图所示,承台面积为2.4m×2.4m,承台高度为 0.9m,由于n > 3,应该考虑群桩效应和承台效应确定单桩承载力设计值r
由=4 ;=0.25
查表得=0.155 ,=0.75
由=4 m,=2.4-2=1.76 m得。
由60,得120 kpa,查表得1.7,所以考虑承台底土的抗力为。
(0.97×902.4÷1.60)+(0.337×120×2.4×2.4)÷(4×1.7)=581.34kn
按桩的静载荷试验取r=581.34kn
根据经验公式得。
4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4kn
这说明,按桩的静载荷试验取r=581.34 是合理的。
4. 基桩承载力验算。
541.9 kn < 1.2r=1.2×581.34=697.608 kn
且= 440.21 < r=581.34 满足要求。
5. 承台计算。
承台底钢筋混泥土保护层成厚度取10cm,混凝土强度等级为c20,采用hrb335级钢筋。各桩净反力计算如下:
a桩:==508.75-132.34=376.41 kn
b桩:==508.75+132.34=641.09kn
c桩:=376.41 kn
d桩:=641.09 kn
1) 承台受弯计算, 对承台进一步设计为:承台厚度,保护层为,则,混凝土强度等级为c20,混凝土的抗拉强度为,钢筋选用hrb335级,,如图所示。
i-i截面:
2××0.5=2×641.09×0.5=641.09 kn·m
ii-ii截面:
0.95=376.41+641.09=1017.5 kn·m
钢筋抗拉强度设计值300,承台有效高度1.6m
1484 mm
2355 mm
综上,i-i截面1484 mm配筋,沿承台x方向每米长所需配筋。
1484 / 2.4=618.3mm,选用14@250(616 mm) ii-ii截面2355 mm配筋,沿承台y方向每米长所需配筋2355/2.
4=981.25mm,选用10@80(981 mm)
沿承台x方向按i-i截面配筋 14@ 250(616 mm)
沿承台y方向按i-i截面配筋 10@ 80(981 mm)
2) a.承台冲切计算:
柱对承台的冲切,按下式计算:
式中:=0.3mm = 0.1875<0.2 ,取=0.2
=0.3mm = 0.1875<0.2 ,取=0.2
其中=2035-(376.41+641.09)=1017.5kn
1.1 n/㎜,柱顶平均净反力 n=2035/4=508.75 kn
2035-508=1527 kn所以有。
13306 kn>1527kn故满足要求。
b.桩对承台的冲切(角桩冲切),按下式计算:
其中0.6m , 0.3 , 0.3
所以有:
8870.4kn >=641.09 kn故满足要求。
3) 承台受剪计算。
柱下等厚度承台斜截面受剪承载力按下式计算。
i-i截面:
v=2×641.09=1282.18kn
0.3/1.6=0.1875<0.3,故取0.3
(800/h0)1/4=(800/1.6)1/4=4.73
4.73×1.345×1.1××2.4×1.6=26972 kn >v 满足要求。
ii-ii截面:
v==376.41+641.09=1017.5 kn
0.3/1.6=0.1875<0.3,故取0.3
(800/h0)1/4=(800/1.6)1/4=4.73
4.73×1.345×1.1××2.4×1.6=26972 kn >v 满足要求。
6. 桩身结构强度计算及配筋。
a. 吊装点。
桩的截面尺寸为400㎜×400㎜,桩长9米,箍筋为热轧hpb335级钢筋210 钢筋保护层为40mm,混凝土强度等级c30。因桩的长度不大,桩的吊装及吊立时的吊立布置,采用同一个位置。
吊装点为0.207l,0.56l和0.207l具体见下图。
b. 桩的主筋计算。
控制弯矩为吊立时的情况。
=m/l= 取动力系数为1.5
1/8×0.3×20×6.3×[1-(1.7/6.3)]×1.5=11.1 kn·m
桩身截面有效高度:400-40=360mm
0.057×(1×14.3/300)×400×360=391.248 mm
选用218,因此整个截面的主筋为418(),其配筋率。
0.706% >其他构造见施工图。
c. 桩身强度验算。
2364.3kn>r 满足条件。
d.桩的箍筋计算。
满足。0.25×1×14.3×400×360=514.8 kn
v=ql=(0.3×0.3×9×20)/8×1.7=3.44kn <514.8 kn 满足。
0.7×1.43×400×360=144.14kn>v
可以按构造配筋8@120 as=50.3
(2×50.3)/(400×120)=0.28%> 满足。
桩基础课程设计计算书
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