绘制桩基施工图

进行完全部计算和验算后,根据结果绘制桩基施工图。

【例9-2】 某二级建筑桩基如图9-12所示,柱截面尺寸为450mm×600mm,作用在基础顶面的荷载标准值为:Fk＝2800kN,Mk＝210kN·m(作用于长边方向),Hk＝145kN,拟采用截面面积为350mm×350mm的预制混凝土方桩,桩长为12m,已确定基桩竖向承载力特征值R＝500.0kN,水平承载力特征值Rb＝45kN,承台混凝土强度等级为C20,配置HRB335级钢筋,试设计该桩基础(不考虑承台效应)。

图9-12　例题9-2图

【解】 C20混凝土,ft＝1100kPa,fc＝10000kPa;

HRB335级钢筋,fy＝310N/mm2。

(1)基桩持力层、桩材、桩型、外形尺寸及单桩承载力设计值均已选定,桩身结构设计从略。

(2)确定桩数及布桩:

暂定6根,并按表9-10选取桩距。

s＝3d＝3×0.35＝1.05(m),按矩形布置如图9-12所示。

(3)初选承台尺寸。

取承台长边和短边为:a＝2×(0.35＋1.05)＝2.8(m),b＝2×0.35＋1.05＝1.75(m)

承台埋深1.3m,承台高0.8m,桩顶伸入承台50mm,钢筋保护层取35mm,则承台有效高度为:

h0＝0.8－0.050－0.035＝0.715(m)＝715(mm)

(4)计算桩顶荷载设计值。

取承台及其上土的平均重度γG＝20kN/m2,则桩顶平均竖向力设计值为:

符合式(9-24)和式(9-26)的要求。

基桩水平力设计值H1＝H/n＝145/6＝24.2(kN)

其值远小于单桩水平承载力设计值Rb＝45kN,因此,无须验算考虑群桩效应的基桩水平承载力设计值。

(5)承台受冲切承载力验算。

1)柱边冲切,按《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)式(5.9.7-1)～式(5.9.7-4)可求得冲跨比λ和冲切系数β:

2[β0x(bc＋a0y)＋β0y(hc＋a0x)]βhpfth0

＝2[0.837×(0.450＋0.125)＋1.867×(0.600＋0.575)]×1.0×1100×0.715

＝4207.8kN＞Fl＝2800－0＝2800(kN)

满足要求。

2)角桩向上冲切,按《建筑桩基设计规范》(JGJ94—2008)式(5.9.8-1)～式(5.9.8-3)进行验算

C1＝C2＝0.525m,a1x＝a0x,λ1x＝λ0x,a1y＝a0y,λ1y＝λ0y

[β1x(C2＋a1y/2)＋β1y(C1＋a1x/2)]fth0

＝[0.558×(0.525＋0.125/2)＋1.200×(0.525＋0.575/2)]×1100×0.715

＝1052.8kN＞Nl＝Nkmax＝565.5(kN)

满足要求。

(6)承台受剪切承载力计算。根据《建筑桩基设计规范》(JGJ94—2008)式(5.9.10-1)～式(5.9.10-3)可知,剪跨比与以上冲跨比相同,因此,对Ⅰ—Ⅰ斜截面:λ＝＝0.804

βhsαftbh0＝1.0×0.97×1100×1.75×0.715

＝1335.1(kN)＞2Nkmax＝2×565.5＝1131(kN)

Ⅱ—Ⅱ斜截面验算从略。

(7)承台受弯承载力计算。由《建筑桩基设计规范》(JGJ94—2008)式(5.9.2-1)～式(5.9.2-2)可得,

Mx＝ΣNiyi＝(565.5＋487.9＋410.3)×0.300＝439.1(kN·m)

选用22φ12,As＝2488mm2,沿平行y轴方向均匀布置。

选用14φ20,As＝4398mm2,沿平行x轴方向均匀布置。

【例9-3】 某工程位于软土地区采用柱下钢筋混凝土预制桩基础。已知:柱截面尺寸为400mm×600mm,作用到基础顶面处的荷载为:竖向荷载设计值F＝2300kN,弯矩设计值M＝330kN·m,剪力设计值V＝50kN。基础顶面距离设计地面0.5m,承台底面埋深d＝2.0m。建设场地地表层为松散杂填土,厚2.0m;以下为灰色黏土,厚8.3m;再下为粉土,未穿。土的物理学性质指标如图9-13所示。地下水位在地面以下2.0m。已进行桩的静载荷试验,其p-s曲线第二拐点相应荷载分别为810kN、800kN、790kN。设计此工程的桩基础。

图9-13　例9-3图

(1)确定桩型、材料及尺寸。采用预制钢筋混凝土方桩,断面尺寸为350mm×350mm,以粉土层作为持力层,桩入持力层深度3d＝3×0.35mm＝1.05m(不含桩尖部分)。伸入承台5cm,考虑桩尖长0.6m,则桩长l＝8.3＋1.05＋0.05＋0.6＝10(m)。

材料选用:混凝土强度等级为C30,钢筋为HPB300级,4φ16(最后计算可确定);承台混凝土等级为C20,钢筋为HPB300级钢筋。

(2)单桩承载力设计值的确定。

1)桩的材料强度。由以上所选材料及截面,已知fc＝20N/mm2,A＝350×350＝122500mm2,A′s＝804mm2,f′y＝210N/mm2

Ra＝0.9ψ(fcA＋f′yA′s)＝0.9×1(20×122500＋210×804)＝2356.96(kN)

2)静载荷试验p-s曲线第二拐点对应荷载即为桩极限荷载,810kN、800kN、790kN三者的平均值为800kN。单桩极限荷载的极差为:810－790＝20(kN),符合规定。故Ra＝＝400kN,R＝1.2Ra＝ 480kN。

3)由《规范》提供的经验数据:

桩身穿过黏土层,IL＝1.0,qsa＝17kPa

持力层粉土,e＝0.63,入土深度9.4m则qpa＝1300kPa,qsa＝35kPa,故:

(3)桩数和桩的布置。

初步确定桩承台尺寸:2m×3m;高:2.0－0.5＝1.5(m),埋深2m。

F＝2300kN,G＝γG×d×2×3＝20×2×2×3＝240(kN)

布置方式如图9-14所示,桩距s＝(3～4)d＝(3～4)×0.35＝1.05～1.4m。取s＝1.15m (纵向),s＝1.30m(横向)。

图9-14　桩基础详图

(4)基桩受力验算。

单桩平均受竖向力:

单桩最大、最小竖向力:

(5)单桩设计。桩身采用C30混凝土,HPB300级钢筋,受拉强度设计值fy＝210N/mm2,保护层厚度a＝35mm。

在打桩架龙口吊立时,只能采用一个吊点起吊桩身,吊点距桩顶距离l1为0.0429m,并需考虑1.5倍的动力系数。桩尖长度≈1.5×桩径(d)≈0.6m,桩头插入承台0.05m,则桩总长

l＝8.3＋0.6＋0.05＋1.05＝10.0(m)

M＝1.5×0.0429ql2＝1.5×0.0429×25×0.352×102＝19.71(kN·m)(q为桩身每米的重力)

桩横截面有效高度h0＝350－35＝315(mm)

As＝＝331.07(mm2)

选2φ16,As＝402mm2。

桩横截面每边配筋2φ16,整根桩4φ16。

(6)承台强度验算(略)。

(7)绘制施工图。如图9-14和图9-15所示。

图9-15　桩的配筋构造图