桩基础的设计计算 m值法
桩基础的设计计算
1．本章的核心及分析方法
本节将介绍考虑桩与桩侧土共同抵抗外荷载作用时桩身的内力计算，从而解决桩的强度问题。重点是桩受横轴向力时的内力计算问题。
桩在横轴向荷载作用下桩身的内力和位移计算，国内外学者提出了许多方法。目前较为普遍的是桩侧土采用文克尔假定，通过求解挠曲微分方程，再结合力的平衡条件，求出桩各部位的内力和位移，该方法称为弹性地基梁法。
以文克尔假定为基础的弹性地基梁法从土力学观点看是不够严密的，但其基本概念明确，方法简单，所得结果一般较安全，在国内外工程界得到广泛应用。我国公路、铁路在桩基础的设计中常用的"m"法、就属此种方法，本节将主要介绍"m"法。
2．学习要求
本章应掌握桩单桩按桩身材料强度确定桩的承载力的方法，" "法计算单桩内力的各种计算参数的使用方法，多排桩的主要计算参数及其各自的含义。掌握承台计算方法,群桩设计的要点及注意事项,了解桩基设计的一般程序及步骤。本专科生均应能独立完成单排桩和多排桩的课程设计。
第一节单排桩基桩内力和位移计算
一、基本概念
（一）土的弹性抗力及其分布规律
1．土抗力的概念及定义式
（1）概念
桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移及转角，使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用。土的这种作用力称为土的弹性抗力。
（2）定义式
（4-1）
式中：--横向土抗力，kN/m2；
--地基系数，kN/m3；
--深度Z处桩的横向位移，m。
2．影响土抗力的因素
（1）土体性质
（2）桩身刚度
（3）桩的入土深度
（4）桩的截面形状
（5）桩距及荷载等因素
3．地基系数的概念及确定方法
（1）概念
地基系数C表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需施加的力，单位为kN/m3或MN/m3。
（2）确定方法
地基系数大小与地基土的类别、物理力学性质有关。
地基系数C值是通过对试桩在不同类别土质及不同深度进行实测及后反算得到。大量的试验表明,地基系数C值不仅与土的类别及其性质有关，而且也随着深度而变化。由于实测的客观条件和分析方法不尽相同等原因，所采用的C值随深度的分布规律也各有不同。常采用的地基系数分布规律有图下所示的几种形式，因此也就产生了与之相应的基桩内力和位移的计算方法。
图4-1 地基系数变化规律
现将桩的几种有代表性的弹性地基梁计算方法概括在表下中。
桩的几种典型的弹性地基梁法表4-1
计算方法图号地基系数随深度分布地基系数C表达式说明
m法4-50a）与深度成正比C=mZ m为地基土比例系数
K法4-50b）桩身第一挠曲零点以上抛物线变化，以下不随深度变化C=K K为常数
C值法4-50c）与深度呈抛物线变化C=cZ0.5 c为地基土比例系数
张有龄法 4-50d）沿深度均匀分布C=K0 K0为常数
上述的四种方法各自假定的地基系数随深度分布规律不同，其计算结果是有差异的。实验资料分析表明，宜根据土质特性来选择恰当的计算方法。
（二）单桩、单排桩与多排桩
1．单排桩的概念与力的分配
（1）概念
是指与水平外力H作用面相垂直的平面上，仅有一根或一排桩的桩基础。
（2）力的分配
对于单排桩，如下图所示桥墩作纵向验算时，若作用于承台底面中心的荷载为N、H、My ，当在单排桩方向无偏心时，可以假定它是平均分布在各桩上的，即（4-2）
式中： --桩的根数。
当竖向力N在单排桩方向有偏心距e时，如图所示，即Mx=Ne，因此每根桩上的竖向作用力可按偏心受压计算，即
图4-2 单桩、单排桩及多排桩图4-3 单排桩的计算
（4-2）
由于单桩及单排桩中每根桩桩顶作用力可按上述简单公式计算，所以归成一类。
2．多排桩概念基力的分配
（1）概念
是指在水平外力作用平面内有一根以上桩的桩基础（对单排桩作横桥向验算时也属此情况）。
（2）力的分配
不能直接应用上述公式计算各桩顶上的作用力，须应用结构力学方法另行计算。
（三）桩的计算宽度
1．定义
计算桩的内力与位移时不直接采用桩的设计宽度（直径），而是换算成实际工作条件下相当于矩形截面桩的宽度b1，b1称为桩的计算宽度。
2．采用计算宽度的原因
为了将空间受力简化为平面受力，并综合考虑桩的截面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作用。
3．计算方法
根据已有的试验资料分析，现行规范认为计算宽度的换算方法可用下式表示：
· · · （）（4-3）
式中：（）--与外力H作用方向相垂直平面上桩的边长（宽度或直径）；
--形状换算系数，即在受力方向将各种不同截面形状的桩宽度乘以
，换算为相当于矩形截面宽度，其值见表；
--受力换算系数，即考虑到实际桩侧土在承受水平荷载时为空间受力
问题，简化为平面受力时所采用的修正系数，其值见表；
K--各桩间的相互影响系数。如图所示，当水平力作用平面内有多
根桩时，桩柱间会产生相互产生影响。为了考虑这一影响，可将桩的实际宽度（直径）乘以系数K，其值按下式决定：L1≥0.6h1时K=1.0；
当L1＜0.6h1时
计算宽度换算表4-2
名称符号基础形状
形状换算系数Kf 1.0 0.9
0.9
受力换算系数K0
（4-4）
式中：L1--与外力作用方向平行的一排桩的桩间净距（图3-53）；
h1--地面或局部冲刷线以下桩柱的计算埋入深度，可按下式计算，但h1值不得大于桩的入土深度（），h1=3(d+1) m；
d--桩的直径，m；
--根据与外力作用方向平行的所验算的一排桩的桩数而定的系数。当 =1时 =1，当 =2时 =0.6，当 =3时 =0.5，当≥4时 =0.45。
但桩基础中每一排桩的计算总宽度不得大于（ +1），当nb1大于（ +1）时，取（ +1）。为边桩外侧边缘的距离。
当桩基础平面布置中，与外力作用方向平行的每排桩数不等，并且相邻桩中心距≥（b+1）时，可按桩数最多一排桩计算其相互影响系数K值，并且各桩可采用同一影响系数。
为了不致使计算宽度发生重叠现象，要求以上综合计算得出的b1≤2b。
以上的计算方法比较复杂，理论和实践的根据也是不够的，因此国内有些规范建议简化计算。圆形桩：当d≤1m时，b1=0.9（1.5d+0.5）；当d＞1m时，
b1=0.9（d+1）。方形桩：当边宽b≤1m时，b1=1.5b+0.5；当边宽＞1m时，b1=b+1。而国外有些规范更为简单：柱桩及桩身尺寸直径0.8m以下的灌注桩，b1=d+1（m）；其余类型及截面尺寸的桩，b1=1.5d+0.5（m）。
（四）刚性桩与弹性桩
为计算方便起见，按照桩与土的相对刚度，将桩分为刚性桩和弹性桩。
1．弹性桩
当桩的入土深度时，这时桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩来计算。其中称为桩的变形系数，
2．刚性桩
当桩的入土深度≤时，则桩的相对刚度较大，计算时认为属刚性桩，
二、"m"法计算桩的内力和位移
（一）计算参数
地基土水平抗力系数的比例系数m值宜通过桩的水平静载试验确定。但由于试验费用、时间等原因，某些建筑物不一定进行桩的水平静载试验，可采用规范提供的经验值如下表所示。
非岩石类土的比例系数m值
序号土的分类m或m0（MN/m4）
1 流塑粘性土IL＞1、淤泥3～5
2 软塑粘性土1＞IL＞0.5、粉砂5～10
3 硬塑粘性土0.5＞IL＞0、细砂、中砂10～20
4 坚硬、半坚硬粘性土IL＜0、粗砂20～30
5 砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石30～80
6 密实粗砂夹卵石，密实漂卵石80～120
在应用上表时应注意以下事项
1．由于桩的水平荷载与位移关系是非线性的，即m值随荷载与位移增大而有所减小，因此，m值的确定要与桩的实际荷载相适应。一般结构在地面处最大位移不超过10mm，对位移敏感的结构、桥梁工程为6mm。位移较大时，应适当降低表列m值。
2．当基桩侧面由几种土层组成时，从地面或局部冲刷线起，应求得主要影响深度hm=2（d+1）米范围内的平均m值作为整个深度内的m值（见图4-5）对于刚性桩，hm采用整个深度h。
当hm深度内存在两层不同土时：
(4-5)
当hm深度内存在三层不同土时：
（4-6）
3．承台侧面地基土水平抗力系数Cn
Cn=m·hn （4-7）
式中：m--承台埋深范围内地基土的水平抗力系数，MN/m4；
hn--承台埋深，m。
4．地基土竖向抗力系数C0、Cb和地基土竖向抗力系数的比例系数m0
（1）桩底面地基土竖向抗力系数C0
C0=m0h （4-8）
式中：m0--桩底面地基土竖向抗力系数的比例系数，kN/m4，近似取m0=m；
h--桩的入土深度(m)，当h小于10m时，按10m计算。
（2）承台底地基土竖向抗力系数Cb
Cb=m0hn （4-9）
式中：hn--承台埋深(m)，当hn小于1m时，按1m计算。
岩石地基竖向抗力系数C0 表 3-17 单轴极限抗压强度标准值RC（MPa）C0（MN/m3）
1
≥25 300
15000
注：当RC为表列数值的中间值时，C0采用插入法确定。
（二）符号规定
在公式推导和计算中，取4-6图所示的坐标系统，对力和位移的符号作如下规定：横向位移顺x轴正方向为正值；转角逆时针方向为正值；弯矩当左侧纤维受拉时为正值；横向力顺x轴方向为正值，如4-7图所示。
图4-6 桩身受力图示
（三）桩的挠曲微分方程的建立及其解
桩顶若与地面平齐（Z=0），且已知桩顶作用水平荷载及弯矩M0，此时桩将发生弹性挠曲，桩侧土将产生横向抗力σzx，如图3-55所示。从材料力学中知道，梁的挠度与梁上分布荷载q之间的关系式，即梁的挠曲微分方程为
（4-9）
式中：E、I--分别为梁的弹性模量及截面惯矩。
因此可以得到桩的挠曲微分方程为
（4-10）
式中：E、I--分别为桩的弹性模量及截面惯矩；
--桩侧土抗力，，C为地基系数；
--桩的计算宽度；
--桩在深度处的横向位移（即桩的挠度）。
将上式整理可得
或（4-11）
式中： --桩的变形系数或称桩的特征值（1/m），
其余符号意义同前。
从桩的挠曲微分方程中不难看出，桩的横向位移与截面所在深度、桩的刚度（包括桩身材料和截面尺寸）以及桩周土的性质等有关，是与桩土变形相关的系数。式（4-11）为四阶线性变系数齐次常微分方程，在求解过程中注意运用材料力学中有关梁的挠度与转角、弯矩和剪力之间的关系，即
（4-12）
就可用幂级数展开的方法求出桩挠曲微分方程的解（具体解法可参考有关专著）。若地面处即 =0处，桩的水平位移、转角、弯矩和剪力分别以、、和表示，则桩挠曲微分方程（式4-11）的解即桩身任一截面的水平位移的表达式为
（4-13）
利用式（4-13），对求导计算，并通过归纳整理后，便可求得桩身任截面的转角、弯矩及剪力的计算公式：
（4-14）
（4-15）
（4-16）
根据土抗力的基本假定，可求得桩侧土抗力的计算公式：
（4-17）
以上公式（4-14）、（4-15）、（4-16）、（4-17）中，Ai、Bi、Ci、Di（i=1～4）为16个无量纲系数，根据不同的换算深度已将其制成表格, 由附表可查用。
以上求算桩的内力、位移和土抗力的式（4-13）～（4-17）等五个基本公式中均含有、、M0、这四个参数。其中M0、可由已知的桩顶受力情况确定，而另外两个参数、则需根据桩底边界条件确定。由于不同类型桩的桩底边界条件不同，应根据不同的边界条件求解、。
摩擦桩、柱承桩在外荷作用下，桩底将产生转角位移时，桩底的抗力情况如图4-8所示，与之相应的桩底弯矩值为
式中：A0--桩底面积；
--桩底面积对其重心轴的惯性矩；
--基底土的竖向地基系数，。
这是一个边界条件。此外，由于忽略桩与桩底土之间的摩阻力，所以认为 =0，即为另一个边界条件。
将 =- 及 =0分别代入式(4-15)、(4-16)中得
=
=0
又
解以上联立方程即得
（4-18）
式中：、、、均为的函数，可以由、、、计算得到。对于h≥2.5的摩擦桩或h≥3.5的支承桩，几乎为零，此时这四个系数的计算公式可以简化，已制成由值查用的表格，查看附录或参考《公路桥梁基础规范》。
对于桩底嵌固于未风化岩层内有足够的深度时，可根据桩底、等于零这两个边界条件，联立求解得
（4-19）
式中、、、也都是的函数，根据值制成表格，可查阅附录或有关规范。
大量计算表明，≥4.0时，桩身在地面处的位移、转角与桩底边界条件无关，因此≥4.0时，嵌岩桩与摩擦桩（或支承桩）计算公式均可通用。
求得、后，便可连同已知的、一起代入式（4-12）～（4-17），从而求得桩在地面以下任一深度的内力、位移及桩侧土抗力。
（四）无量纲法(桩身在地面以下任一深度处的内力和位移的简捷计算方法)
按上述方法，用基本公式（4-14）、（4-15）、（4-16）、（4-17）计算、、、，其计算工作量相当繁重。当桩的支承条件入土深度符合一定要求时,可利用比较简捷计算方法来计算,即所谓的无量纲法。其主要特点一是利用边界条件求x0、时，系数采用简化公式；二是因为、都是、的函数，代入基本公式整理后，无须再计算桩顶位移x0、，而直接由已知的、求得。
对于 >2.5的摩擦桩、 >3.5的柱承桩，将式（4-19）代入式（4-14）～（4-17）经过整理归纳即可得
（4-19a）
（4-19b）
（4-19c）
（4-19d）
对于 >2.5的嵌岩桩，将式（4-18）分别代入式（4-14）～（4-17），再经整理得
（4-20a）
（4-20b）
（4-20c）
（4-20d）
式（4-19）、（4-20）即为桩在地面下位移及内力的无量纲法计算公式，其中、、、、、、、及、、、、、、A 、为无量纲系数，均为h 和的函数，已将其制成表格供查用。本书摘录了一部分，见附表1～附表12。使用时，应根据不同的桩底支承条件，选择不同的计算公式，然后再按、查出相应的无量纲系数，再将这些系数代入式（4-19）或式（4-20），就可以求出所需的未知量。当≥4时，无论采用哪一个公式及相应的系数来计算，其计算结果都是接近的。
由式（4-19）及（4-20）可简捷地求得桩身各截面的水平位移、转角、弯矩、剪力以及桩侧土抗力。由此便可验算桩身强度，决定配筋量，验算桩侧土抗力及其墩台位移等。
（五）桩身最大弯矩位置和最大弯矩的确定
桩身各截面处弯矩的计算，主要是检验桩的截面强度和配筋计算（关于配筋的具体计算方法，见结构设计原理教材内容）。为此，要找出弯矩最大的截面所在的位置相应的最大弯矩值，一般可将各深度处的Mz值求出后绘制图，即可从图中求得。也可用数解法求得及值如下。
在最大弯矩截面处，其剪力等于零，因此 =0处的截面即为最大弯矩所在位置。
由式（4-19d）令
则
（4-21）
式中：CQ及DQ也为与有关的系数，当≥4.0时，可按附表13查得。CQ或DQ值按式（4-21）求得后即可从附表13中求得相应的值，因为为已知，所以最大弯矩所在的位置即可求得。
由式（4-21）可得
（4-22）
将式（4-22）代入（4-19）则得
（4-23）
式中：；
由上式可知与为的函数，当≥4.0时，即可由附表13查出。
综上所述，由式（4-74）算出CQ或DQ，由附表13查出和（或），代入式（4-23）即可得最大弯矩值和所在位置。当≥4.0时，可另查有关设计手册。
（六）桩顶位移的计算
图4-9所示的为置于非岩石地基中的桩，已知桩露出地面长，若桩顶为自由端，其上作用有Q及M，顶端的位移可应用叠加原理计算。设桩顶的水平位移为，它是由下列各项组成：桩在地面处的水平位移、地面处转角所引起的桩顶的水平位移、桩露出地面段作为悬臂梁桩顶在水平力Q作用下产生的水平位移以及在作用下产生的水平位移，即
（4-24）
因逆时针为正，所以式中用负号。
桩顶转角则由地面处的转角、水平力作用下引起的转角及弯矩作用引起的转角组成，即
（4-25）
上两式中的及可按计算所得的及分别代入式（4-19a）及式（4-19b）（此时式中的无量纲系数均用时的数值）求得，即
（4-26）
（4-27）
上式中的、、、是把露出段作为下端嵌固、跨度为lo的悬臂梁计算而得，即
（4-28）
由上式算得、及、、代入式（4-26）、（4-27）再经整理归纳，便可写成如下表达式：
（4-29）
式中：Ax1、Bx1= 、均为及的函数，现列于附表14～16中。
对于桩底嵌固于岩基中、桩顶为自由端的桩顶位移计算，只要按相关公式计算出时的、即可按上述方法求出桩顶水平位移及转角，其中、、、仍可按式（4-28）计算。
露出地面部分为变截面的桩的计算，可参看有关规范。单桩、单排桩基础的设计计算，首先应根据上部结构的类型、荷载性质与大小、地质与水文资料，施工条件等情况，初步拟定出桩的直径和长度。承台位置。桩的根数及排列等，然后进行验算与修正，选出最佳方案。具体计算可参见下列算例。
三、单排桩内力计算示例(略)
第三节多排桩内力与位移计算
图4-10所示为多排桩基础，它具有一个对称面的承台，且外力作用于此对称平面内。假定承台与桩头为刚性联结。由于各桩与荷载的相对位置不尽相同，桩顶在外荷载作用下的变位就会不同，外荷载分配到各个桩顶上的荷载、、也就不同。因此，不能再用单排桩的办法计算多排桩中基桩桩顶的、、值。一般将外力作用平面内的桩看作平面框架，用结构位移法解出各桩顶上的、、后，就可以应用单桩的计算方法解决多排桩的问题了，也就是说，把多排桩的问题化成单排桩。
（一）承台变位及桩顶变位
假设承台为一绝对刚性体，现以承台底面中心点O作为承台位移的代表点。O点在外荷载、、作用下产生横轴向位移、竖向位移及转角。其中、以坐标轴正向为正，以顺时针转动为正。
桩顶嵌固于承台内，当承台在外荷载作用下产生变位时，各桩顶之间的相对位置不变，各桩桩顶的转角与承台的转角相等。设第排桩桩顶（与承台联结处）沿轴方向的线位移为，轴方向的线位移为，桩顶转角为，则有如下关系式：
（4-30）
式中： --第排桩桩顶轴线至承台中心的水平距离。
若基桩为斜桩，如图4-10所示，那么，就又有三种位移。设为第排桩桩顶处沿桩轴线方向的轴向位移，为垂直于桩轴线的横轴向位移，为桩轴线的转角，根据投影关系则应有
（4-31）
（二）单桩桩顶的刚度系数
前面已经建立了承台变位和桩顶变位之间的关系，为了建立位移方程，还必须建立桩顶变位和桩顶内力之间的关系。为此，首先引入单桩桩顶的刚度系数。
设第根桩桩顶作用有轴向力、横轴向力、弯矩，如图4-11所示，则定义为当桩顶仅仅发生种单位变位时，在桩顶引起的种内力。具体到图3-64中的变位图式，则有：
图4-10 多排桩基础图4-11
（1）当第根桩桩顶处仅产生单位轴向位移（即）时，在桩顶引起的轴向力为，也即；
（2）当第根桩桩顶处仅产生单位横轴向位移（即）时，在桩顶引起的横轴向力为，也即；
（3）当第根桩桩顶处仅产生单位横轴向位移（即）时，在桩顶引起的弯矩为，也即；或当桩顶仅产生单位转角（即）时，在桩顶引起的横轴向力为，也即。 ==；
（4）当第根桩桩顶处仅产生单位转角（即）时，在桩顶引起的弯矩为，也即；
由此，第根桩桩顶变位所引发的桩顶内力分别为：
（4-32）
由此可见，只要能解出、、及、、、，就可以由上式求得、和，从而利用单桩方法求出基桩的内力。
（即）的求解：
桩顶承受轴向力而产生的轴向位移包括桩身材料的弹性压缩变形及桩底处地基土的沉降两部分。在对桩侧摩阻力作理想化假设之后，可得到
·
剩下的问题就是确定。
设外力在桩底平面处的作用面积为，则根据文克尔假定得
（4-33）
由此得桩顶的轴向变形为
（4-34）
令上式中，所求得的即为。其余的单桩桩顶刚度系数均为基桩受单位横轴向力（包括弯矩）作用的结果，可以由单桩" "法求得。其结果为：
（4-35）
式中： --系数，目前暂不计入桩顶与桩底荷载比值，对于打入桩和振动桩取
，钻、挖孔灌注桩取，柱桩则取；
--桩身横截面面积；
--桩身材料的受压弹性模量；
--桩底平面处地基土的竖向地基系数，；
--单桩桩底压力分布面积，即桩侧摩阻力以扩散到桩底时的面积，对于柱桩，为单桩的底面面积；对于摩擦桩，取下列二式计算值的较小者；
式中：--桩周各土层内摩擦角的加权平均值；
--桩的计算直径；
--桩的中心距；
、、 --无量纲系数，均是及的函数，＞的摩擦桩列于表17～表19中，其余可在有关设计手册中查取。
（三）桩群刚度系数
为了建立承台变位和荷载之间的关系，还必须引入整个桩群的刚度系数。其定义为当承台发生单位种变位时，所有桩顶（必要时包括承台侧面）引起的种反力之和。共有9个，其具体意义及算式如下。
当承台产生单位横轴向位移（）时，所有桩顶对承台作用的竖轴向反力之和、横轴向反力之和、反弯矩之和为、、：
（4-36）
式中表示桩的根数。
承台产生单位竖向位移时（），所有桩顶对承台作用的竖轴向反力之和、横轴向反力之和及反弯矩之和为、、：
（4-37）
当承台绕坐标原点产生单位转角（）时，所有桩顶对承台作用的竖轴向反力之和、横轴向反力之和及反弯矩之和为、、：
（4-38）
（四）建立平衡方程
根据结构力学的位移法，沿承台底面取脱离体，如图4-13所示。承台上作用的荷载应当和各桩顶（需要时考虑承台侧面土抗力）的反力相平衡，可列出位移法的方程如下：
桩基础课程设计-计算书
4.5m 【题1】某试验大厅柱下桩基，柱截面尺寸为 400mm 600mm ，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 F k =1565kN, M=254
1. 2. 2^00 - 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 X 2.4m 。 确定单桩竖向承载力标准值 Q 根据公式 查表内插求值得 层序 深度(m) I L q sik (kPa ) q pk ( kPa) ② 粉质粘土 2 0.6 60 ③ 饱和软粘土 4.5 0.97 38 ② 粘土 2.4 0.25 82 2500 按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值: Q uk Q sk Q pk u q sik l i q pk A p =4X 0.4(60 X 2.0+38 X 4.5+82 X 1.5)+2500 X 0.4 X 0.4=902.4KN 取 Q uk 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，S a 3d ，取 S a 4d , b e = 2m, l = 9m 故 0.22 查表得，sp 0.97。 查表得，sp 1.60先不考虑承台效应，估算基桩竖向承载力设计值 R 为 sp 1.60 桩基承台和承台以上土自重设计值为 G= 2.4 X 2.4 X 1.7 X 20= 195.84 kN 粗估桩数n 为 n = 1.1 X (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 X 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 ,S a B e 由一=4 ; = 0.25 d l 查表得 e = 0.155 , ：= 0.75 sp Q uk 0.97 902.4 =547.08 kN
桩基础课程设计
《桩基础课程设计》课程设计
《桩基础课程设计》 题目：某实验室多层建筑桩基础设计 学生姓名：-------------------- 指导教师：-------------------- 考核成绩：-------------------- 建筑教研室
目录 一、课程设计任务书 (3) 二、课程设计指导书 (5) （一）课程设计编写原则 （二）课程设计说明书编写指南 1、设计资料的收集 (5) 2、桩型、桩断面尺寸及桩长的择 (7) 3、确定单桩承载力 (7) 4、桩的数量计算及桩的平面布置 (10) 5、桩基础验算 (11) 6、桩身结构设计 (14) 7、承台设计 (15) 三、附录 附录一：课程设计评定标准 (21)
《桩基础课程设计》 设计任务书 题目：某实验室多层建筑桩基础设计 时间及地点：2009年月日-- 月日（1周），教室 指导教师： 一、课程设计基础资料 某实验室多层建筑一框架柱截面为400mm×800mm，承担上部结构传来的荷载设计值：轴力F=2800kN，弯矩M=420kN·m，H=50kN。经勘查地基土层依次为：0.8m厚人工填土；1.5m厚黏土；9.0m厚淤泥质黏土；6m厚粉土。各土层物理力学性质指标如下表所示，地下水位离地表1.5m。试设计该桩基础。 表7-35 各土层物理力学指标 土层号土层名称土层 厚度 （m） 含水 量 (%) 重力密 度 （kN/m 3） 孔隙 比 液限 指数 压缩模量 （Mpa） 内摩 擦角 (0) 凝聚 力 (kPa) ①②③ ④⑤ ⑥人工填土 黏土 淤泥质黏 土 粉土 淤泥质黏 土 风化砾石 0.8 1.5 9.0 6.0 12.0 5.0 32 49 32.8 43.0 18 19 17.5 18.9 17.6 0.864 1.34 0.80 1.20 0.363 1.613 0.527 1.349 5.2 2.8 11.07 3.1 13 11 18 12 12 16 3 17 二、设计依据和资料（详见实例） 三、设计任务和要求 根据教学大纲要，通过《土力学地基基础》课程的学习和桩基础的课程设计，使学生能基本掌握主要承受竖向力的桩基础的设计步骤和计算方法。 本课程设计拟结合上部结构为钢筋混凝土框架结构的多层、高层办公楼，已知其柱底荷载、框架平面布置、工程地质条件、拟建建筑物的环境及施工条件进行桩基础设计计算，并绘制施工图，包括桩位平面布置图、承台配筋图、桩配筋图及施工说明。 桩基设计依据为《建筑桩基技术规范》（IGJ94-94）与《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。 四、课程设计成果及要求 设计成果包括说明书、桩基础设计计算及施工图内容。具体要求如下： 1）、说明书
桩基础课程设计计算书范本
桩基础课程设计计 算书
土 力 学 课 程 设 计 姓名： 学号： 班级： 二级学院： 指导老师：
地基基础课程设计任务书 [工程概况] 某城市新区拟建一栋10层钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0m ，宽9.6m ，其1-5轴的柱底荷载效应标准组合值如下所示。建筑场地位于临街地块部·位，地势平坦,室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。柱截面尺寸均为500mm ×500mm ，横向承重，柱网布置图如图1所示。场地内地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标详见工程地质资料，如表1所示。勘察期间测得地下水水位埋深为 2.5m 。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。试按乙级条件设计柱下独立承台桩基础。 柱底荷载效应标准组合值 1轴荷载：5417;85.m;60k k k F kN M kN V kN ===。 2轴荷载：5411;160.m;53k k k F kN M kN V kN ===。 3轴荷载：5120;88.m;63k k k F kN M kN V kN ===。 4轴荷载：5300;198.m;82k k k F kN M KN V kN ===。 5轴荷载：5268;140.m;60k k k F kN M kN V kN ===。
图1 框架结构柱网布置图 （预制桩基础）--12土木1班 工程概况 某市新区钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0米，柱距6米，宽9.6米，室内外地面高差0.45米。柱截面500×500mm 。建筑场地地质条件见表1。 表1 建筑场地地质条件
注：地下水位在天然地面下2.5米处 目录 地基基础课程设计任务书............................................................................ - 0 -工程概况....................................................................................................... - 1 - 1.设计资料.................................................................................................... - 4 - 2.选择桩型与桩端持力层、确定桩长和承台埋深...................................... - 4 - 3.确定单桩极限承载力标准值..................................................................... - 5 - 4.确定桩数和承台尺寸 ................................................................................ - 6 - 5.桩顶作用效应验算 .................................................................................... - 7 - 6.桩基础沉降验算 ........................................................................................ - 8 - 6.1 求基底压力和基底附加压力 ........................................................... - 8 - 6.2 确定沉降计算深度 ........................................................................... - 8 - 6.3 沉降计算........................................................................................... - 8 -
桩基础课程设计终稿模版
桩基础课程设计 一、设计资料 1、上部结构资料 某教学实验楼，上部结构为七层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为C30。底层层高3.4m，其余层高3.3m。本工程安全等级为二级。 最大轴力组合： 最大弯矩组合： 最大轴力标准值： 2、建筑物场地资料 建筑物场地位于非地震区，不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。 建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表。 表地基各土层物理，力学指标 3、设计依据 写你所采用的规范
二 、设计步骤 1、 选择桩型、桩端持力层 、承台埋深 （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，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） 选择桩的几何尺寸以及承台埋深 依据地基土的分布，第③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较厚，而第④层是粉土夹粉质粘土，所以第④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, 1.88.312123.1h m =+++= 由于第①层后1.8m ，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第②层土0.3m ，即承台埋深为2.1m ，桩基的有效桩长即为23.1-2.1=21m 。 桩截面尺寸选用：由于经验关系建议：楼层 <10时,桩边长取300～400,350mm ×350mm ，由施工设备要求，桩分为两节，上段长11m ，下段长11m （不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m ， 图2-2桩基及土层分布示意图 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。 桩基以及土层分布示意如图。 2、 确定单桩极限承载力标准值 本设计属于二级建筑桩基，采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值。 根据单桥探头静力触探资料Ps 按图确定桩侧极限阻力标准 50p +40 c 801000 g 15a h d 0.0 p s p s (kPa) f e . 025s 251251000. 016p s +20.450.02p s q s k (k P a ) 140120 60 20 b 图 s sk p q -曲线 由于除去杂土外,第②,③,④,⑤层土都是粘土,则采取图中的折线oabc 来确定桩侧极限阻力的标准值：
桩基础的设计计算
1 第四章桩基础的设计计算 1．本章的核心及分析方法 本节将介绍考虑桩与桩侧土共同抵抗外荷载作用时桩身的内力计算，从而解决桩的强度问题。重点是桩受横轴向力时的内力计算问题。 桩在横轴向荷载作用下桩身的内力和位移计算，国内外学者提出了许多方法。目前较为普遍的是桩侧土采用文克尔假定，通过求解挠曲微分方程，再结合力的平衡条件，求出桩各部位的内力和位移，该方法称为弹性地基梁法。 以文克尔假定为基础的弹性地基梁法从土力学观点看是不够严密的，但其基本概念明确，方法简单，所得结果一般较安全，在国内外工程界得到广泛应用。我国公路、铁路在桩基础的设计中常用的“m”法、就属此种方法，本节将主要介绍“m”法。 2．学习要求 本章应掌握桩单桩按桩身材料强度确定桩的承载力的方法，“m”法计算单桩内力的各种计算参数的使用方法，多排桩的主要计算参数及其各自的含义。掌握承台计算方法,群桩设计的要点及注意事项,了解桩基设计的一般程序及步骤。本专科生均应能独立完成单排桩和多排桩的课程设计。 第一节单排桩基桩内力和位移计算 一、基本概念 （一）土的弹性抗力及其分布规律 1．土抗力的概念及定义式 （1）概念 桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移及转角，
2 使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力zx σ，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用。土的这种作用力称为土的弹性抗力。 （2）定义式 z zx Cx =σ （4-1） 式中： zx σ——横向土抗力，kN/m 2； C ——地基系数，kN/m 3； z x ——深度Z 处桩的横向位移，m 。 2．影响土抗力的因素 （1）土体性质 （2）桩身刚度 （3）桩的入土深度 （4）桩的截面形状 （5）桩距及荷载等因素 3．地基系数的概念及确定方法 （1）概念 地基系数C 表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形时所需施加的力，单位为kN/m 3或MN/m 3。 （2）确定方法 地基系数大小与地基土的类别、物理力学性质有关。 地基系数C 值是通过对试桩在不同类别土质及不同深度进行实测z x 及zx σ后反算得到。大量的试验表明,地基系数C 值不仅与土的类别及其性质有关，而且也随着深度而变化。由于实测的客观条件和分析方法不尽相同等原因，所采用的C 值随深度的分布规律也各有不同。常采用的地基系数分布规律有图下所示的几种形式，因此也就产生了与之相应的基桩内力和位移的计算方法。
土木5桥梁桩基础课程设计word文档
桥梁桩基础课程设计任务书
1、桥墩组成：该桥墩基础由两根钻孔灌注桩组成。桩径采用φ=1.2m ，墩柱直径采用φ=1.0m 。桩底沉淀土厚度t = (0.2~0.4)d 。局部冲刷线处设置横系梁。 2、地质资料：标高25m 以上桩侧土为软塑亚粘土，其各物理性质指标为：容量γ=18.5kN /m 3，土粒比重G=2.70g/3cm ，天然含水量%21=ω，液限 %7.22=l ω，塑限%3.16=p ω。标高25m 以下桩侧及桩底土均为硬塑性亚粘土，其物理性质指标为：容量γ=19.5kN /m 3，土粒比重G=2.70g/3cm ，天然含水量 %8.17=ω，液限%7.22=l ω，塑限%3.16=p ω。 3、桩身材料：桩身采用25号混凝土浇注，混凝土弹性模量 αMP E h 41085.2?=，所供钢筋有Ⅰ级钢和Ⅱ级纲。 4、计算荷载 ⑴ 一跨上部结构自重G=2350kN ； ⑵ 盖梁自重G 2=350kN ⑶ 局部冲刷线以上一根柱重G 3应分别考虑最低水位及常水位情况； ⑷公路Ⅱ级 ： 双孔布载，以产生最大竖向力； 单孔布载，以产生最大偏心弯矩。 支座对桥墩的纵向偏心距为3.0=b m （见图2）。计算汽车荷载时考虑冲击力。 ⑸ 人群荷载： 双孔布载，以产生最大竖向力； 单孔布载，以产生最大偏心弯矩。 ⑹ 水平荷载（见图3） 制动力：H 1=22.5kN （4.5）； 盖梁风力：W 1=8kN （5）； 柱风力：W 2=10kN （8）。采用常水位并考虑波浪影响0.5m ，常水位按45m 计，以产生较大的桩身弯矩。W 2的力臂为11.25m 。
图4 5、设计要求 ⑴确定桩的长度，进行单桩承载力验算。 ⑵桩身强度验算：求出桩身弯矩图（用座标纸画），定出桩身最大弯矩值及其相应截面位置和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度（采用最不利荷载组合及常水位）。 ⑶计算主筋长度、螺旋钢筋长度及钢筋总用量。 ⑷用A3纸绘出桩的钢筋布置图。 二、应交资料 1、桩基础计算书 2、桩基础配筋图 3、桩基础钢筋数量表
基础工程桩基础课程设计
基础工程课程设计 课程名称：桩基础课程设计 院系：土木工程系专业： 年级： 姓名： 学号： 指导教师： 西南交通大学
目录 一、概述 (3) 1.1 设计任务 (3) 1.2设计资料 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。 二、设计计算 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1桩的计算宽度 ................................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2桩的变形系数α ............................................................................................... 错误!未定义书签。 2.3桩顶的刚度系数ρ1，ρ2，ρ3，ρ4。 .......................................................... 错误!未定义书签。 2.4计算承台底面形心O 点的位移a,b,β........................................................ 错误!未定义书签。 2.5计算作用在每根桩顶上的作用力 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.6计算局部冲刷线处弯矩M0，水平力Q0及轴向力N0 ..................... 错误!未定义书签。 三、验算单桩轴向受压容许承载力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 3.1局部冲刷线以下深度y 处截面的弯矩 y M 及 y σ .................................. 错误!未定义书签。 3.2桩顶纵向水平位移计算 ................................................................................ 错误!未定义书签。
桩基础课程设计
目录 1 .设计资料 (2) （一）工程概况 (2) （二）设计资料 (2) 2 .选择桩型、桩端持力层、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 (6) 5 .单桩竖向承载力验算 (7) 6 .柱下独立承台的冲切计算和受剪计算 (8) 7 .承台的抗弯计算和配筋 (15) 8 .基础梁（连系梁）的结构设计 (21) 9 .参考文献 (24)
1. 设计资料（本组采用的工况为ACE） （一）工程概况 凤凰大厦为六层框架结构，±0.00以上高度19.6米。底层柱网尺寸如图1所示。根据场地工程地质条件，拟采用（A）400×400mm2钢筋混凝土预制桩或（B）450×450mm2钢筋混凝土预制桩基础，要求进行基础设计。 Z1Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z1 Z1 Z2 Z2 Z2 Z2 Z2 Z2 Z2 Z1 Z3 Z3 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z4 Z3 Z3 123456789 D C B A 图1 底层柱网平面布置图 （二）设计资料 ①场地工程地质条件 （1）钻孔平面布置图 1 7 . 5 m 16.0m16.0m16.0m Zk5Zk6Zk7Zk8 Zk1Zk2Zk3Zk4
（2）工程地质剖面图 -1.8-2.0 -2.2-2.5 -5.1(-5.8) -9.5(-10.5) -18.4(-20.4)-3.0(-4.0) -15.5(-17.3) -4.5(-5.3) -8.6(-9.2) -20.5(-21.8) -6.0(-6.5) -9.0(-9.7) -20(-21.2) 杂填土 淤泥 粉质粘土 砾质粘土 -8.5(-9.8) Ⅰ—Ⅰ剖面 -1.8-2.0 -2.2-2.4 -4.9(-4.5) -10.0(-11.4) -14.5(-16.3)-3.0(-4.5) -8.0(-9.4) -17.0(-18.5) -5.5(-6.2) -22.0(-23.0) -6.5(-7.5) -9.5(-11.3) -21.5-(22.0) 杂填土 淤泥 粉质粘土 砾质粘土 -8.5(-10.7) Ⅱ—Ⅱ剖面
桩基础的设计计算 m值法
桩基础的设计计算 1．本章的核心及分析方法 本节将介绍考虑桩与桩侧土共同抵抗外荷载作用时桩身的内力计算，从而解决桩的强度问题。重点是桩受横轴向力时的内力计算问题。 桩在横轴向荷载作用下桩身的内力和位移计算，国内外学者提出了许多方法。目前较为普遍的是桩侧土采用文克尔假定，通过求解挠曲微分方程，再结合力的平衡条件，求出桩各部位的内力和位移，该方法称为弹性地基梁法。 以文克尔假定为基础的弹性地基梁法从土力学观点看是不够严密的，但其基本概念明确，方法简单，所得结果一般较安全，在国内外工程界得到广泛应用。我国公路、铁路在桩基础的设计中常用的"m"法、就属此种方法，本节将主要介绍"m"法。 2．学习要求 本章应掌握桩单桩按桩身材料强度确定桩的承载力的方法，" "法计算单桩内力的各种计算参数的使用方法，多排桩的主要计算参数及其各自的含义。掌握承台计算方法,群桩设计的要点及注意事项,了解桩基设计的一般程序及步骤。本专科生均应能独立完成单排桩和多排桩的课程设计。 第一节单排桩基桩内力和位移计算 一、基本概念 （一）土的弹性抗力及其分布规律
1．土抗力的概念及定义式 （1）概念 桩基础在荷载（包括轴向荷载、横轴向荷载和力矩）作用下产生位移及转角，使桩挤压桩侧土体，桩侧土必然对桩产生一横向土抗力，它起抵抗外力和稳定桩基础的作用。土的这种作用力称为土的弹性抗力。 （2）定义式 （4-1） 式中：--横向土抗力，kN/m2； --地基系数，kN/m3； --深度Z处桩的横向位移，m。 2．影响土抗力的因素 （1）土体性质 （2）桩身刚度 （3）桩的入土深度 （4）桩的截面形状 （5）桩距及荷载等因素 3．地基系数的概念及确定方法 （1）概念
排桩基础课程设计指导书
单排桩基础课程设计指导书 一．拟定尺寸 桩径：参考选择范围：1.2m~1.6m。 桩长：据所选定的持力层选择。 摩擦桩的桩长不应小于4m，桩底端部应尽可能达到该土层的桩端阻力的临界深度。一般不宜小于1m。 横系梁：梁高取（0.8~1.0）d；梁宽取（0.6~1.0）d。详见《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)第？条第3款 二．荷载计算及荷载组合 1.荷载计算 浮力的考虑参见《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.2.4条 墩柱自重应考虑常水位和最低水位两种情况。 钢筋混凝土重度取25KN/m3；有效重度取15KN/m3。 2.桩顶荷载计算及桩顶荷载组合 参见《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.1有关条款及《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 第1.0.5条~1.0.11条有关条款。 可列表计算 三．桩基设计计算与验算
1.桩长确定及单桩承载能力验算 桩长的计算可以根据持力层位置拟定，再根据单桩容许承载力的验算来修正，也可以根据单桩单桩承载力的验算公式反算桩长。 地基承载能力验算根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 第1.0..8条规定，验算荷载采用正常使用极限状态荷载组合。取能产生最大竖向轴向力N max 的荷载组合作为控制荷载。 G ———桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时，置换土重也计入浮力）的差值 R ———地基承载力容许值抗力系数。按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 第5.3.7条规定取值。 [R a ] ——单桩轴向受压承载力容许值。 由于R 取值不同，应取永久荷载+汽车荷载及永久荷载+可变荷载两种工况验算。 2.桩身内力及配筋计算 (1)计算桩的计算宽度 圆形截面桩：9.0)1(+=d b l （2）计算桩土变形系数α，并判断桩是否为弹性桩 （3）计算最大冲刷线处桩顶荷载 按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 第1.0.5条规定基础结构设计当按承载能力极限状态设计时，应采用作用效应基本组合和偶然组合（本设计不考虑）进行验算。控制荷载应取按承载能力极限状态设计时，能产生最大弯矩及相应轴力较小的工况进行验算。 （4）桩身内力计算可列表进行，相应格式可参照下表： 求出桩身弯矩及剪力图（用坐标纸绘制） Z Z Z α=- h h α=- m A m B m A H α m B M 0 Z M Z Z Z α=- h h α=- q A q B q A H 0 q B M 0α Z Q （5）配筋计算 a ．桩身最大弯矩值及其相应的截面位置的确定 可由桩身弯矩图（用坐标纸绘制）确定（图解法），也可计算出系数C Q 后，查表求得（数解法）。 b ．求出最大弯矩和相应轴力后，配筋计算及截面强度验算课参见《结构设计原理》有关偏心受压构件强度计算部分。 最大弯矩及相应轴力应取设计值，要考虑荷载分项系数。 桩基构造要求详见《公桥基规》第5.2.2条及5.2.5条第3款有关规定。 钢筋布置要考虑： （1）主筋钢种、直径，与承台的联结方式及主筋的截断； （2）箍筋的直径、间距，加强筋的设置。 ] [max a R R G N γ≤+
灌注桩基础课程设计
灌注桩基础课程设计 1、设计资料 （1）设计题号6，设计轴号○B （○A 轴、○C 轴柱下仅设计承台尺寸和估算桩数）。 （2）柱底荷载效应标准组合值如下 ○A 轴荷载：N k 165V m kN 275M kN 2310F k k k =?==；； ○B 轴荷载：N k 162V m kN 231M kN 2690F k k k =?==；； ○C 轴荷载：N k 153V m kN 238M kN 2970F k k k =?==；； （3）柱底荷载效应基本组合值如下 ○A 轴荷载：N k 204V m kN 286M kN 2910F k k k =?==；； ○B 轴荷载：N k 188V m kN 251M kN 3790F k k k =?==；； ○C 轴荷载：N k 196V m kN 266M kN 3430F k k k =?==；； （4）工程地质条件 ①号土层：素填土，层厚1.5m ，稍湿，松散，承载力特征值ak f =95kPa 。 ②号土层：淤泥质土，层厚3.3m ，流塑，承载力特征值ak f =65kPa 。 ③号土层：粉砂，层厚6.6m ，稍密，承载力特征值ak f =110kPa 。 ④号土层：粉质粘土，层厚4.2m ，湿，可塑，承载力特征值ak f =165kPa 。 ⑤号土层：，粉砂层，钻孔未穿透，中密-密实，承载力特征值ak f =280kPa 。 （5）水文地质条件 地下水位于地表下3.5m ，对混凝土结构无腐蚀性。 （6）场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度为7级，场地内无可液化砂土、粉土。 （7）上部结构资料 拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m ，宽9.6m 。室外地坪高同自然地面，室内外高差450mm ，柱截面尺寸400mm ×400mm ，横向承重，柱网布置图如下：
桩基础课程设计计算
基础工程课程设计任务书设计题目：合肥市一高层写字楼基础设计 班级岩土方向2010级 学生田祥 学生 201008141016 指导教师王瑞芳 武汉科技大学城市建设学院 二O1 3年六月
一.设计题目: 合肥市一高层写字楼基础设计 二.建设地点：合肥市 三.设计原始资料： 1.地质、水文资料: 根据工程地质勘测报告，拟建场地地势较为平坦，该场地地表以下土层分布情况如下：①人工填土，平均厚度1m ，土质不均，结构松散；②粉质粘土，平均厚度3m ，可塑状态，承载力特征值f ak =136KN/m 2，31/5.17m kN =γ，MPa E s 18=， kPa q sik 68=；③粉质粘土夹粉砂，平均6m 厚，地基承载力特征值为f ak =180kPa, 31/2.19m kN =γ，MPa E s 32=，kPa q sik 82=，kPa q pk 1500=；④中风化砂岩，层厚大于7m ，f ak =234kPa, 31/21m kN =γ，MPa E s 45=，kPa q sik 124=， kPa q pk 2600=，不考虑地下水对建筑物基础的影响。 2.气象资料: 全年主导风向为偏南风，夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为北偏西风；常年降雨量为1250mm 左右，基本风压为0.35kN/m 2。 3.底层室内主要地坪标高为士0.000，相当于绝对标高23m 。 四.上部结构资料 (1)上部结构为15层的框架结构，地基基础设计等级为乙级； (2)传至底层A,C 轴线的柱下端的荷载为：已知上部框架结构由柱子传至承台顶面的荷载效应标准组合：A 、C 轴的框架柱：轴力k F =(2300+2n)kN ，弯矩 k M =(150+3n)kN; 剪力k H =(50+2n)kN 。（其中，k k N M ,沿柱截面长边方向作用； n 为学生学号最后两位数）；B 轴的框架柱：轴力k F =(3100+2n)kN ，弯矩 k M =(260+3n)kN; 剪力k H =(70+2n)kN 。（其中，k k N M ,沿柱截面长边方向作用； n 为学生学号最后两位数）；框架柱截面尺寸均为mm mm 600400?。 （3）承台底面埋深：d=2.0m ；底层填充墙厚度为250mm, 容重3/8m kN =γ，墙高为3.2m;
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
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)
(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)
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。
基础工程桩基础课程设计
基础工程课程设计任务书 某住宅楼桩基础设计 交通建筑工程学院土木工程课程组 二○一一年五月
一、任务安排如下： 学号 F （kN） M （m kN ） H （kN） 柱截面一 （mm×mm） 柱截面二 （mm×mm） 1 3200 400 50 400×400 2 3200 500 60 350×350 3 3200 600 70 400×400 4 3000 400 50 350×350 5 3000 500 60 400×400 6 3000 600 70 350×350 7 3000 360 60 400×400 8 2900 500 60 400×400 9 2800 500 50 350×350 10 2800 600 60 400×400 11 2800 400 70 350×350 12 2600 400 60 400×400 13 2600 500 50 350×350 14 2600 600 70 400×400 15 2400 400 40 350×350 16 2400 500 60 400×400 17 2400 600 70 350×350 18 2800 400 40 400×400 19 2800 600 50 350×350 20 2800 500 60 400×400 21 3000 400 50 350×350 22 3000 600 60 400×400 23 3000 500 70 350×350 24 2700 400 60 400×400 25 2800 400 70 350×350 26 2500 600 60 400×400
桩基础课程设计计算书
土 力 学 课 程 设 计 姓名： 学号： 班级： 二级学院： 指导老师：
地基基础课程设计任务书 [工程概况] 某城市新区拟建一栋10层钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0m ，宽9.6m ，其1-5轴的柱底荷载效应标准组合值如下所示。建筑场地位于临街地块部·位，地势平坦,室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。柱截面尺寸均为500mm ×500mm ，横向承重，柱网布置图如图1所示。场地内地层层位稳定，场地地质剖面及桩基计算指标详见工程地质资料，如表1所示。勘察期间测得地下水水位埋深为2.5m 。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。试按乙级条件设计柱下独立承台桩基础。 柱底荷载效应标准组合值 1轴荷载：5417;85.m;60k k k F kN M kN V kN ===。 2轴荷载：5411;160.m;53k k k F kN M kN V kN ===。 3轴荷载：5120;88.m;63k k k F kN M kN V kN ===。 4轴荷载：5300;198.m;82k k k F kN M KN V kN ===。 5轴荷载：5268;140.m;60k k k F kN M kN V kN ===。 图1 框架结构柱网布置图
（预制桩基础）--12土木1班 工程概况 某市新区钢筋混凝土框架结构的办公楼，长24.0米，柱距6米，宽9.6米，室内外地面高差0.45米。柱截面500×500mm。建筑场地地质条件见表1。 表1 建筑场地地质条件 注：地下水位在天然地面下2.5米处
目录 地基基础课程设计任务书........................................................................................................ - 0 - 工程概况.................................................................................................................................... - 1 - 1.设计资料................................................................................................................................. - 3 - 2.选择桩型与桩端持力层、确定桩长和承台埋深................................................................. - 3 - 3.确定单桩极限承载力标准值................................................................................................. - 4 - 4.确定桩数和承台尺寸............................................................................................................. - 5 - 5.桩顶作用效应验算................................................................................................................. - 5 - 6.桩基础沉降验算..................................................................................................................... - 6 - 6.1 求基底压力和基底附加压力...................................................................................... - 6 - 6.2 确定沉降计算深度...................................................................................................... - 6 - 6.3 沉降计算...................................................................................................................... - 6 - 6.4 确定沉降经验系数...................................................................................................... - 7 - 8 承台设计计算........................................................................................................................ - 9 - 8.1承台受冲切承载力验算............................................................................................... - 9 - 8.1.1.柱边冲切............................................................................................................. - 9 - 8.1.2角桩向上冲切................................................................................................... - 10 - 8.2承台受剪承载力计算................................................................................................. - 10 - 8.3承台受弯承载力计算..................................................................................................- 11 - 参考文献...................................................................................................................................- 11 -
桩基础课程设计计算书
地基基础课程设计 学生姓名：单兴孙 学号：201005024312 指导教师：赵少飞 所在学院：建筑工程学院 专业：土木工程专业 2013 年09 月
地基基础课程设计任务书 （预制桩基础）--土木B103 一、工程概况 燕郊某机械厂车间，为单层单跨排架结构，跨度18米，柱距6米，纵向总长度72m，室内外地面高差0.30米。柱截面500×1000mm。建筑场地地质条件见表A，作用于基础顶面的荷载见表B。 表A 建筑场地地质条件 编号土层名称土层厚度 (m) γ kN/m 3 w (%) еw L w p E s kPa C kPa φ ° Ⅰ杂填土 1.0 18.7 34.1 0.94 36.9 21.1 3900 17 15 Ⅱ淤泥质粘 土 11.6 17.1 50.3 1.42 43.2 22.6 3000 7 10 Ⅲ灰色粘土 3.7 18.9 38.2 1.0 38.2 18.4 4800 12 18.6 Ⅳ亚粘土 2.7 18.7 30.0 0.90 36.6 20.0 6000 36 12 Ⅴ粉质粘土40.0 19.6 26.7 0.78 32.7 17.7 7000 18 28.5 注：地下水位在天然地面下2.5米处 表B 上部结构传来荷载 学号柱底荷载设计值（N， M，V）（kN，kN·m， kN） 学 号 柱底荷载设计值（N， M，V）（kN，kN·m， kN） 学 号 柱底荷载设计值（N， M，V）（kN，kN·m， kN） 1 2547，187，58 24 3321，197，7 2 47 3430，189，50 2 2977，279，109 25 4076，231，90 48 4490，176，56 3 3975，238，82 26 3276，212，96 49 2580，106，89 4 3121，197，62 27 4152，125，102 50 2320，178，54 5 4176，231，80 28 3643，203，98 51 3620，80，67 6 4276，112，86 29 2678，138，80 52 2200，86，62 7 3352，125，62 30 3956，231，110 53 4064，95，88 8 4043，203，81 31 2832，120，62 54 2438，156，90 9 3678，138，70 32 3368，123，72 55 2498，220，56 10 2956，231，80 33 3405，85，50 56 2080，110，79