中南大学桩基础课程设计报告书

设计计算

一．确定尺寸及桩个数：

设计采用C20的混凝土，桩径d=1.00m，挖孔灌注桩，桩长l=41.00m，伸入持力层（粗纱）的深度为3.3m。 １．求：

根据条件，所选公式：

0k224d36k2'2d

可查知持力层的基本承载力

0400kPa

' 查《规范》得 k25 k2

52.5 22'10201010KN/M3

则桩底地基土的容许承载力：

400510(43)62.5101600Kpa

２．求p：

公式：p A1Ufilim0A 24d20.7854m2 U1.043.2673m

查《规范》得m00.4

查《规范》得fi（钻孔灌注桩极限摩阻力）。

f145KP a l30.8m； f250KP a l28.1m f330KP a l30.8m； f455KPa l526.8m f580KP a l53.3m。

则：

p13.2673(452508.1300.85526.8803.3)0.40.78546023875.56Kpa

３．定桩数： 取u=1.5

则： nNp1.520442.57.91

3875.56取n8根

布桩如下：

二．计算：

１． 桩的计算宽度bo： 公式：b0kkfk0b

L13120.6h10.63113.6

n2则b0.6h13d16m''

1b'L1kb 0.6h1

10.620.66

0.8220.6 kf0.9 k01/d2 b00.820.9211.48m ２． 求变形系数： 假设为弹性桩，则：

hm2d121.0414.08mh113.311.32h24.0822.08 m17500KN/m4

m29000KN/m47500229000222.082.08m8640KN/M424.08147EI0.8EhI0.82.7101.06106KNm264mb086401.479650.416则得： EI1.0610l0.414116.812.5故属于弹性桩，假设成立。5３． 计算1：

0.5 l00 l41m

EAEhA2.710712/42.121107KN 查《规范》得 m02.5104KN/M4

C0m0l2.5104421.05106KN/M3

2702701241tg10.71m3m d0d2ltg44 因而取d03m，所以A0d0243247.069M2

1100.54112.1211071.051067.0699.05105KN/M

４． 计算2,3,4

因l00，l0.414116.814.0 所以查《规范》知：

YH1.064 YM0.98 5 则：

M1.484

23EIYH0.4131.061061.0647.77310KN/m4

32EIYM0.4121.061060.9851.75510KN/m5

4EIM0.411.061061.4846.44910KN/m

三．计算承台位移b,,： １．计算

5

bb,aa,a,；

bbn189.0510572.40105KN/m

aan287.7731046.22105KN/m

aan381.75510514.0105KN/rad

n41i2ni86.44910581.529.05105KN/rad

２．计算

'''',a,a,； aa 地面以下承台计算宽度：

B8.81.211.22.010.3cm

3.2Kf1.0 K011/b11/10.3

1.097B0KfK0b11.09710.311.3

h10.3mh23.20.32.9m115000KN/m4m27500KN/m4m1h12m22h1h2h2m2hm151030.327.510320.32.92.93.227.57103KN/m4Chmh7.571033.224.22103KN/m3Chh211.324.221033.225 6.2210

610.599105KN/m' aa ＝aaB0

'aChh2＝a＝a＋B0

6'511.324.221033.2214.010 69.329105KN/radChh3 ＝＋B012'11.324.221033.23213.5910 12221.063105KN/rad5３．计算b,,

情况一：双孔重载；

bNbb20442.50.002824m

72.4105''HaMa'''2aaa221.0631059369.32910512610.75510.59910221.063109.329100.001439m

52

''aaMaH'''2aaa10.59910512610.79.32910593610.59910221.063109.329105552

6.054104rad情况二：一孔重载；

Nbbb18061.80.002495m72.4105

''HaaMa'''2aaa221.0639369.32914674.3722561050.001524m''aaMH'''2aaa10.59914674.379.329936 52256100.0007281rad四．墩顶位移检算： 将墩身作如图划分；

1．墩帽所受风力：

H1101.28009600N9.6KN

托盘所受风力： 托盘如下图；

则：

29660N9.66KNH29.46.71.5800

墩身四个部分每个部分所受风力： H3= H4 =H5= H6

由所得风力（水平），及墩顶荷载，得各截面弯矩，列表如下： 位置 荷载 水平位移911.7KN 墩帽风力9.6KN 托盘风力9.66KN 墩身 风力 4.1728KN 4.1728KN 4.1728KN 4.1728KN 墩顶弯矩 总计 2．计算墩顶的水平位移△

2 （KN.m） 2461.59 20.16 7.65 7899.40 3 （KN.m） 3947.66 35.81 23.40 3.40 9420.27 4 （KN.m） 5433.73 51.46 39.14 10.20 3.40 10947.93 5 （KN.m） 6991.8 67.10 54.89 17.00 10.20 3.40 12482.39 6 （KN.m） 8405.87 82.75 70.63 23.81 17.00 10.20 3.40 14023.66 Mi(i1)Mi(i1)上＋Mi(i1)下2

M23

7899.49420.2728659.84KNm

M34M45M569420.2710947.9310184.10KNm

210947.9312482.3911715.16KNm

212482.3914023.6613253.03KNm

2h11.6311.63m h21.6323.26m

h31.6334.89m

h41.6346.52m

bhbh根据Iii2i

12633i'MiEIih

d托盘底面水平位移列表如下： MiEIihhi

Mi(KNm)8659.40 10184.10 11715.16 13253.03 h m1.63 1.63 1.63 1.63 him bh3Ii6 m47.653 8.333 8.949 9.702 MNm2EIi 'MiEIih diMiEIi hhi2-3 3-4 4-5 5-6 总计 0.815 2.445 4.075 5.705 16.530 17.999 19.320 20.956 8.549×10-5 9.222×10-5 9.915×10-5 10.308×10-5 3.799×10-4 0.697×10-4 2.255×10-4 4.040×10-4 5.881×10-4 1.287×10-3 aHd'h1.5241037.28110426.0213.301.2871033.7991042.7 1.3098102m5L54131.6m五．单桩承载力验算：

Nmax1Nn11x11

b1x11(0.0028241.56.054104)9.051053377.55KNn(b2x2)23246.37KNNmaxNmax13377.55KN取桩的容重25KN/m桩身自重：4与桩入土部分同体积土重为：G2则：NNmaxG1G23377.55805.035644.0283538.557KN1.2P4650.672所以桩的承载力合格。六．群桩承载力验算：

Nmax2N21x12

9.051050.0024951.50.0007281G1124125805.035KN4124120644.028KN

NM AW413.21241252010241tan42tan44420442.51288.056119365.2051671.68139424.081KNN20442.58

A10241tan4241tan44 19.70513.705270.062m2a10241tan4 19.705

b4241tan4 13.705ab2w619.70513.7052 6616.855m3NMAW139424.08112610.7 270.062616.855536.71600Kpa

34七．桩在上面处的位移检算：

ah'1.524107.281103.23.8541030.006m满足要求。八．桩身截面配筋： 1．Mz计算表：

MzH0AMM0BM

按要求只验算一孔重载情况：

H0231.5241037.7731047.2811041.755105 9.321KNM04a37.2811046.4491051.5241031.755105 202.09KN.m9.321AM202.09BM则： 0.4122.7AM202.1BMMZ系数AM,BM的值根据z,及l4.0从《基础工程》表6—11查得并计算列表如下：

桩身弯矩表

aZ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.5 4.0 弯矩图：

Z 0.000 0.244 0.488 0.732 0.976 1.220 1.463 1.707 1.951 2.195 2.439 2.683 2.927 3.171 3.415 3.659 3.902 4.146 4.390 4.634 4.878 5.366 5.854 6.341 6.829 7.317 8.537 9.756 Am 0 0.1 0.197 0.29 0.377 0.458 0.529 0.592 0.646 0.689 0.723 0.747 0.762 0.768 0.765 0.755 0.737 0.714 0.685 0.651 0.614 0.532 0.443 0.355 0.27 0.193 0.051 0 Bm 1 1 0.998 0.994 0.986 0.975 0.959 0.938 0.913 0.884 0.851 0.814 0.774 0.732 0.687 0.641 0.594 0.546 0.499 0.452 0.407 0.32 0.243 0.175 0.12 0.076 0.014 0 -22.7Am 202.1Bm Mz 0.000 202.100 202.100 -2.270 202.100 199.830 -4.472 201.696 197.224 -6.583 200.887 194.304 -8.558 199.271 190.713 -10.397 197.048 186.651 -12.008 193.814 181.806 -13.438 189.570 176.131 -14.664 184.517 169.853 -15.640 178.656 163.016 -16.412 171.987 155.575 -16.957 164.509 147.553 -17.297 156.425 139.128 -17.434 147.937 130.504 -17.366 138.843 121.477 -17.139 129.546 112.408 -16.730 120.047 103.318 -16.208 110.347 94.139 -15.550 100.848 85.298 -14.778 91.349 76.572 -13.938 82.255 68.317 -12.076 64.672 52.596 -10.056 49.110 39.054 -8.059 35.368 27.309 -6.129 24.252 18.123 -4.381 15.360 10.979 -1.158 2.829 1.672 0.000 0.000 0.000 0202.10(KN.m)4.0(m)

2．截面的配筋；

根据桥规规定，取min0.5% 则

AgminAh4120.5%10439.27cm2

采用22的光面钢筋 则：n39.27415.43

1.82所以取n=16

则Ag实1641.8240.72cm2

40.724 0.005184612取钢筋的净保护层厚度为80mm。

则钢筋的净间距为：

360500809sin218142mm120mm

32钢筋布置如图所示：

取主筋的长度为l4.0/211.8m 取l13.2m

箍筋有弯矩的上10m采用8@200 下面2m采用8@400 钢筋与承台的联结方式； 采用主筋伸入式。 桩身进入承台0.12m。 主筋伸入承台板1m。

因钢筋的长度超过4m,所以需要配置骨架钢筋，骨架钢筋采用18@2000 定位钢筋采用18@2000 九．有关验算： 1．求偏心矩；

由MZ表可知， Mmax202.10KNM

N1n18061.89.051051.57.281104

81269.33KNmNmine0Mmax202.1010015.92cm Mmin1269.330.10.10.160.160.4384 e015.920.20.2h1004.0'l00.5(l0)0.5126

1KNl0212hh11.61269.333.141622.71070.4384623.14164164

11.013

ee01.01315.9216.13cm

2．判别大小偏心；

ngh15

01nAgrg2423.1416504121540.725080.9

425.4246106cm4A0R2(n1)AgR43.14165021440.72 8424.08cm205.424610612.88cm

A08424.0850e16.13k12.88

属于大偏心受压构件。 3.截面应力检算； 荷载偏心率为：

e'16.130.3226 R50经试算：取141

查《结构设计原理》表3-3得：

0K0.889

V7.376W36.949Q7.324

rgW24n'ReR16VnQ240.936.94924153.14160.005184650 167.376150.00518467.3243.2183.226

2

h96KM2rg3RW24nR 960.889202.10.5336.9493.9623372.8Kpa3.3728Mpaw7.0Mpa（拉应力）nhgR12Krg2KR0.5120.8890.411 153.372820.8890.51.252Mpag130Mpag(压应力）nh'R2K1rg2KR0.520.88910.411 153.337320.8890.545.5271Mpag130Mpa应力满足强度要求。 4.稳定性验算；

l066 d1由《结构设计原理》表3-2得φ=1.0 表3-1得m=18.6

hNAhmAg1269.33103

1.01218.60.00407241.4782Mpaa5.5Mpa稳定性满足要求。 5.裂缝验算；

M1M2M5410 10.514023.661.193K210.5

K11.0

Eg210Gpag1.1262Mpa 0.00581x2KR20.8895088.9

r2RxRrgx10088.95.051.25041.188.9

取r=1.2

40.2dgfK1K2K3r(100)Egz43.61.2521.01.1931.01.21002101000

0.00518460.00175438mmf抗裂性满足要求。