桩基础课程设计(仅供参考)

院系：土木学院 姓名： *** 学号： ******** 班号：土木1001 指导教师：罗晓辉 日期：2013年6月

第 1 页

桩基础课程设计 13.6.15

目 录

1.设计资料

1.1 上部结构资料 ...............................................................(4) 1.2 建筑物场地资料 ...............................................................(4)

2.选择桩型、桩端持力层 、承台埋深 ...............................................................(4)

2.1 选择桩型 ...............................................................(4)

2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深 ...............................................................(4)

3.确定单桩极限承载力标准值 ...............................................................(5) 4 确定桩数和承台底面尺寸 ...............................................................(5)

4.1 B柱桩数和承台的确定 ...............................................................(5) 4.2 C柱柱桩数和承台的确定 ...............................................................(5)

5. 确定复合基桩竖向承载力设计值（与非复合作比较） ...................................................(5)

5.1四桩承台承载力计算（B承台） ...............................................................(5) 5.2五桩承台承载力计算（C承台） ...............................................................(7) 5.3 比较 ...............................................................(8)

6. 桩基础沉降验算 ...............................................................(8)

6.1 B柱沉降验算 ...............................................................(8) 6.2 C柱沉降验算 ...............................................................(8)

7.桩身结构设计计算 ...............................................................(9) 8. 承台设计 ...............................................................(10)

8.1四桩承台设计（B柱） ...............................................................(10) （1） 柱对承台的冲切 ...............................................................(10) (2) 角桩对承台的冲切 ...............................................................(11) （3）斜截面抗剪验算 ...............................................................(11) （4）受弯计算 ...............................................................(11) （5）承台局部受压验算 ...............................................................(12) 8.2五桩承台设计（C柱） ...............................................................(12) （1）柱对承台的冲切 ...............................................................(12)

第 2 页

桩基础课程设计 13.6.15

(2) 角桩对承台的冲切 ...............................................................(12) （3）斜截面抗剪验算 ...............................................................(13) （4）受弯计算 ...............................................................(13) （5）承台局部受压验算 ...............................................................(13)

第 3 页

桩基础课程设计 13.6.15

1.设计资料

1.1 上部结构资料

某建筑方案，上部结构为五层框架，底层柱网平面布置及柱底荷载见附图。

B

C

附图

1.2 建筑物场地资料

见附加资料

2.选择桩型、桩端持力层 、承台埋深

2.1 选择桩型

采用预制桩（静压桩），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，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。

2.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深

依据地基土的分布，第⑤层为粉砂，压缩性低，所以第⑤层是比较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），工程桩入土深度为h，

h=2+2+4+8+1=17m。

初步选定承台埋深为2.1m。

第 4 页

桩基础课程设计 13.6.15

桩截面尺寸选用：350mm×350mm， 桩基以及土层分布示意如右图。

3.确定单桩极限承载力标准值

按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：

=4×0.35×（2×20+4×10+8×22+2500×0.1225）=1014.15KN

估算的单桩竖向承载力设计值（sp1.60） R 

QsksQpkp1014.65615kN

1.64 确定桩数和承台底面尺寸

下面以B,C的荷载计算。

4.1 B柱桩数和承台的确定

最大轴力组合的荷载N=1900KN 初步估算桩数, 即：n=1900/615=3.1,

取n＝4根，桩距 Sa3d＝1.05m,

桩位平面布置如右图，承台底面尺寸为1.9m1.9m。

四桩桩基础

4.2 C柱柱桩数和承台的确定

最大轴力组合的荷载N=2700KN 初步估算桩数 n=2700/615=4.4,

取n＝5根，Sa3d＝1.05m，取Sa1.6m，则承台底尺寸为2.3m2.3m。 桩位平面布置如右图。

5. 确定复合基桩竖向承载力设计值（与非复合作比较）

5.1四桩承台承载力计算（B承台）

五桩桩基础

《桩基规范》采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算B,C复合基桩的竖向承载力设计值

第 5 页

桩基础课程设计 13.6.15

图2-7

222 承台净面积：Ac1.940.353.12m。

承台底地基土极限阻力标准值：qck2fk2100200KPa QckqckAc2003.12156kN n4 Qskuqskiil708.4kN

QpkApqp306.25kN

分项系数sp1.65,c1.70

因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下： A Sa0.886e0.8861.91.92.4

dnb40.35 Bc1.90.112

l17 群桩效应系数查表得：s0.8,p1.64

iceAcieAcc 承台底土阻力群桩效应系数:c AcAce222 承台外区净面积Ac1.9(1.90.35)1.2m

2ie 承台内区净面积AcAcAc3.121.21.92m

查表

ci0.11,ce0.63

iceAci1.921.2eAcc0.110.630.31 cAcAc3.123.12 那么，B复合桩基竖向承载力设计值R:

第 6 页

桩基础课程设计 13.6.15

RsQskspQpkpcQckc0.8708.4306.251561.640.31676.31kN 1.651.651.705.2五桩承台承载力计算（C承台）

222 承台净面积：Ac2.350.354.6775m

承台底地基土极限阻力标准值：qck2fk2100200KPa

QckqckAc2004.6775187.1kN n5 Qskuqskiil708.4kN

QpkApqp306.25kN 分项系数sp1.65,c1.70

因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下： A Sa0.886e0.8862.32.32.6

dnb50.35 Bc2.30.1353

l17群桩效应系数查表得：s0.8,p1.64

iceAcieAcc 承台底土阻力群桩效应系数: c AcAce222 承台外区净面积Ac2.3(2.30.35)1.4875m ie 承台内区净面积AcAcAc4.67751.48753.19m

2

i 查表c0.11,ce0.63

eAci3.191.4875eAcc0.110.630.275 cAcAc4.67754.6775ic 那么，C复合桩基竖向承载力设计值R: RsQskspQpkpcQckc0.8708.4306.25187.11.640.275678.13kN 1.651.651.70

第 7 页

桩基础课程设计 13.6.15

5.3 比较

比较：用群桩效应系数法计算B,C复合基桩的竖向承载力设计值比非复合的要大一些（本设计中）

6. 桩基础沉降验算 采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。 6.1 B柱沉降验算

竖向荷载标准值F1900kN

FG19001.91.92.2520571.3kPa A1.91.918.1218.10.1 基底自重压力d2.138kPa

2.1 基底处压力p 基底处的附加应力P0Pd571.338533.3kPa

确定地基压缩层深度：znb(2.50.4lnb)1.9(2.50.4ln1.9)4.3m。 所以本基础取Zn4.3m计算沉降量。

计算如下表

表：计算沉降量（B柱）

Z(mm) l b1 1 1 1 2z b0 2.1 3 4.5 i 0.25 0.1711 0.1369 0.1017 izi(mm)izii1zz1 Esi(kPa) 0 342.2 383.3 437.3 342.2 41.1 54 3800 3800 2500 p0 Ei(izii1zi1)Si4 192.1 23.1 46.1 0 2000 2800 4300 S’=192.1+23.1+46.1=261.3mm

桩基础持力层性能良好，去沉降经验系数1.0。

48.57，短边方向桩数nb2，等效距径比Sa0.886Ae0.8861.91.92.4，长径比l17d0.35dnb40.35承台的长宽比LcBc1.0，查表：C00.038,C11.79,C219.492

eC0nb1210.0380.085

C1(nb1)C21.79(21)19.492所以，四桩桩基础最终沉降量SeS'=1.00.085261.322.2mm 满足要求 6.2 C柱沉降验算

第 8 页

桩基础课程设计 13.6.15

竖向荷载标准值F2700kN

FG27002.32.32.2520555.40kPa A2.32.318.1218.10.1 基底自重压力d2.138kPa

2.1 基底处压力p 基底处的附加应力P0Pd555.4038517.40kPa

确定地基压缩层深度：znb(2.50.4lnb)2.3(2.50.4ln2.3)5m 所以本基础取Zn5m计算沉降量 计算如下表

表： 计算沉降量（C柱）

Z(mm) l b2z bi izi(mm) izii1zi1Esi(kPa) 405.7 93.1 23.2 3800 3800 2500 p0Ei(izii1zi1)Si4 221 50.7 19.2 0 2300 4300 5000 1 1 1 1 0 2 3.74 4.35 0.25 0.1764 0.1160 0.1044 0 4057 498.8 522 S’=221+50.7+19.2=291mm

桩基础持力层性能良好，去沉降经验系数1.0。 短边方向桩数nbnBc52.24，等效距径Sa0.886Ae0.8862.32.32.6，长径比Lcdnb50.35ld170.3548.75，承台的长宽比LcBc1.0，

查表：C00.038,C11.77,C214.492

eC0nb2.2410.0380.00972

C1(nb1)C21.77(2.241)14.492所以，五桩桩基础最终沉降量SeS'=1.00.1129129mm 满足要求

7.桩身结构设计计算 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0.29L，起吊时桩身最大正负弯矩

Mmax0.0429KqL2，其中K=1.3; q0.352251.23.675kN/m.。即为每延米桩的自重（1.2为恒载

分项系数）。桩身长采用混凝土强度C30,II级钢筋，所以：

第 9 页

桩基础课程设计 13.6.15

Mmax0.0429KqL20.04291.33.67517259.23kN.m

桩身截面有效高度h00.350.0350.315m

M59.23106sfcbh0214.335031520.1193

s(112s)(1120.1193)0.9363

M59.23106桩身受拉主筋As669.4mm2

sfyh00.9363300315选用416,As804mm2,，因此整个截面的主筋胃816,As1608.5mm2,，配筋率为

12121608.501.46%>min0.4％。其他构造要求配筋见施工图。

350310桩身强度(cfcAfyAs)1.0(1.014.33503153101608.5)2083.3kNR 满足要求

8. 承台设计 承台混凝土强度等级采用C20

8.1四桩承台设计（B柱）

由于桩的受力可知，平均反力N524kN,桩顶净反力： NjNGF1900195475kN nn42（1） 柱对承台的冲切

由右图，aoxaoy175mm，承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度h0100080920mm，承台底保护层厚度取80mm.

冲垮比oxoyaox1750.19 h09200.720.721.846

ox0.20.190.2四桩承台结构计算平面图

2冲切系数doxdoyB柱截面取500500mm，混凝土的抗拉强度设计值ft1100kPa 冲切力设计值FlFQi19004751425kN

um4(500175)2700mm2.7m

ftumh01.84611002.70.925044kN0Fl1425kN

第 10 页

桩基础课程设计 13.6.15

(2) 角桩对承台的冲切 由计算图，a1xa1y175mm,c1c2525mm 角桩冲垮比1x1ya1x1750.19 h09200.480.481.23

1x0.20.190.2 角桩的冲切系数1x1y [1x(c2a1y2)1y(c1a1x)]fth0 2 21.23(0.5250.175)11000.92 2 1524.8kN0Nj475kN 满足要求 （3）斜截面抗剪验算

计算截面为I-I，截面有效高度h00.92m，截面的计算宽度b01.9m，混凝土的抗压强度

fc9.6Mpa9600kPa，该计算截面的最大剪力设计值V2Nj2475950kN

axay175mm 剪跨比xyax1750.19 h0920 剪切系数0.120.120.2449

x0.30.190.3 fcb0h00.244996001.90.924109kN0V950kN 满足要求 （4）受弯计算

承台I-I截面处最大弯矩M2Njy950(0.175 II级钢筋fy300N/mm

20.35)332.5kN.m 2M332.51061338.57mm2 As0.9fyh00.9300920 每米宽度范围的配筋As1338.57705mm2，选用514,As769.70mm2705mm2 1.9 整个承台宽度范围内用筋5×1.9=9.5根，取10根，而且双向布置，即2014（双向布置）

第 11 页

桩基础课程设计 13.6.15

（5）承台局部受压验算 2 B柱截面面积At0.50.50.25m，

局部受压净面积A1nAt0.25m2，

2局部受压计算面积Ab,Ab(30.5)(30.5)2.25m

混凝土的局部受压强度提高系数,AbAt2.253 0.25 1.35fcA1n1.35396000.259720kNFB1900kN 满足条件

8.2五桩承台设计（C柱）

由于桩的受力可知，桩顶平均反力N540kN,桩顶净反力： NjNGF2700540kN nn5（1）柱对承台的冲切

2 由右图，aoxaoy375mm，承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度h0100080920mm，承

台底保护层厚度取80mm.

冲垮比oxoyaox3750.4076 h09200.720.721.185

ox0.20.40760.2冲切系数doxdoy2B柱截面取500500mm，混凝土的抗拉强度设计值ft1100kPa

冲切力设计值FlFQi27005402160kN

um4(500375)3500mm3.5mftumh01.18511003.50.924197kN0Fl2603kN

(2) 角桩对承台的冲切

由计算图，a1xa1y375mm,c1c2525mm 角桩冲垮比1x1ya1x3750.4076 h09200.480.480.79

1x0.20.40760.2 角桩的冲切系数1x1y 第 12 页

桩基础课程设计 13.6.15

a1x)]fth0220.375 20.79(0.525)11000.92

21139kN0Nj540kN[1x(c2)1y(c1（3）斜截面抗剪验算

计算截面为I-I，截面有效高度h00.92m，截面的计算宽度b01.9m，混凝土的抗压强度

a1yfc9.6Mpa9600kPa，该计算截面的最大剪力设计值V2Nj25401080kN

axay375mm 剪跨比xyax3750.4076 h0920 剪切系数0.120.120.1696

x0.30.40760.3 fcb0h00.169696002.30.923445kN0V1080kN 满足要求 （4）受弯计算

承台I-I截面处最大弯矩M2Njy1080(0.375 II级钢筋fy300N/mm

20.35)594kN.m 2M5941062391mm2 As0.9fyh00.9300920 每米宽度范围的配筋As23911039.70mm2，选用714,As1077mm21039.70mm2 2.3 整个承台宽度范围内用筋72.316根，取16根，而且双向布置，即1614（双向布置） （5）承台局部受压验算

2 B柱截面面积At0.50.50.25m，

局部受压净面积A1nAt0.25m2，

2局部受压计算面积Ab,Ab(30.5)(30.5)2.25m

混凝土的局部受压强度提高系数,AbAt2.253 0.25 第 13 页

桩基础课程设计 13.6.15

1.35fcA1n1.35396000.259720kNFB2700kN 满足条件

参 考 文 献

【1】 中华人民共和国国家标准·《 建筑桩基础技术规范（JGJ94—94） 》·北京，中国建筑工业出版社，2002 【2】 中华人民共和国国家标准·《 建筑地基基础设计规范（GB50007—2002） 》·北京，中国建筑工业出版社，2002 【3】 中华人民共和国国家标准·《 混凝土结构设计规范（GB20010—2002） 》·北京，中国建筑工业出版社，2002 【4】 罗晓辉，主编《基础工程设计原理》，华中科技大学出版社，2006

【5】 王 广 月，王 盛 桂，付 志 前 编著·《地基基础工程》·北京：中国水利水电出版社，2001 【6】 赵 明 华 主编，徐 学 燕 副主编·《基础工程》·北京：高等教育出版社，2003 【7】 陈 希 哲 编著·《土力学地基基础》·北京：清华大学出版社，2004

【8】 熊 峰，李 章 政，李 碧 雄，贾 正 甫 编著·《结构设计原理》·北京：科学出版社，2002

第 14 页