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【题1】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 = 2360kN,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。
确定桩的规格
根据地质勘察资料和《规范》知一般应选择硬土层作为桩端持力层故确定第4层粘土为桩端持力层。查《规范》和经验知:桩顶嵌入承台0.1米。由题目要求知采用钢筋混凝土预制桩,故由经验选择选择桩截面为方桩,为400mm×400mm,桩长至少为2米+4.5米+0.1米=6.6米查规范知桩端嵌入持力层为5d-10d故选择6d,所以桩长为6.6+6x0.4=9米故选择桩长为9米。有《规范》知承台埋深一般为1-2米,而题目中已知承台埋深为1.7米故选择承台埋深1.7米 ,桩端进持力层2.4米。初步确定承台尺寸为2.4m×2.4m。
确定单桩竖向承载力标准值Q
层 序 深度(m) qsik(kPa) qpk(kPa) 粉质粘土 2 0.6 60 饱和软粘土 4.5 0.97 38 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:
=4×0.4(60×2.0+38×4.5+82×1.5)+2500×0.4×0.4=902.4KN
取902.4 kN
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:承台内区群桩效应系数 =0.155 ,承台外区群桩效应系数=0.75。
由=4 m2,=2.42-22=1.76 m2得
==0.337
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。
基桩承载力验算
= = 440.21+101.69
=541.9 kN 1.2R=1.2×581.34=697.608 kN
且= 440.21 R=581.34 满足要求。
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
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 mm2
2355 mm2
综上,I-I截面1484 mm2配筋,沿承台X方向每米长所需配筋
=1484 / 2.4=618.3mm2,选用14@250(616 mm2) II-II截面 2355 mm2配筋,沿承台Y方向每米长所需配筋2355/2.4=981.25mm2,选用10@80(981 mm2)
沿承台X方向按I-I截面配筋 14@ 250(616 mm2)
沿承台Y方向按I-I截面配筋 10@ 80(981 mm2)
A.承台冲切计算:
柱对承台的冲切,按下式计算:
式中:=0.3mm = ==0.18750.2 ,取=0.2
=0.3mm = ==0.18750.2 ,取=0.2
其中=2035-(376.41+641.09)=1017.5kN
==2.1 ;==2.1
1.1 N/㎜,柱顶平均净反力 N=2035/4=508.7
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