结构推理
某工程一群桩基础中桩的布置及承台尺寸如图所示,其中桩采用d=500mm的钢筋混凝土预制桩,桩长12m,承台埋深1.2m。土层分布第一层为3m厚的杂填土,第二层为4m厚的可塑状态粘土,其下为很厚的中密中砂层。上部结构传至承台的轴心荷载设计值为F=5400kN,弯矩M=1200kN.m,试验算该桩基础是否满足设计要求。
补充条件:柱为方柱,截面尺寸为500mm′500mm,承台材料用C30砼,II级钢筋。
【正确答案】解:C30混凝土:ft=1430kPa,fc=14300kPa;II级钢筋,fy=310N/mm2。
⑴ 桩身结构设计从略。
⑵ 桩数及布桩情况已选定如图,现计算单桩承载力:
根据已知条件计算相关参数,并由本章表查得:
杂填土:按本章表的说明,不计其侧阻力;
粘土:可塑状态,,按IL=0.5查表,土层厚4m,将其分为两层,上层土中点埋深4m,取,下层为6m,取
;
中砂:中密,厚6.2m,中点埋深10.1m,近似取修正系数为1.0,故有:
再由表查得桩的极限端阻力标准值qpk为:
中密中砂,h =13.2m,查得qpk = 5100~6300 kPa,可取qpk =5800 kPa。
故由(4-21)算得单桩竖向极限承载力标准值为:
Quk=Qsk+Qpk = u ∑qsik li + qpk Ap
=p′0.5′(52.8′2+66′2+65′6.2)+5800′p′0.252
=1006.3+1138.8=2145.1kN
因承台下有1.8m厚杂填土,考虑承台有可能与台底土层脱开,按说明,取hc =0;同时因:
由Bc/l£0.2,sa/d=3.54,由表4-18查得:
查表时考虑桩周的主要土层为粘土,桩端土为砂土。
由表取gs =gp =1.65。由式可求得基桩竖向承载力设计值为:
R =hsQsk/gs + hpQpk/gp =0.85′972.3/1.65 +1.22′1138.8/1.65
=1342.9 kN
⑶ 承台尺寸拟定
承台的平面尺寸已知如图,a=b=3.5 m
承台埋深1.2 m,取承台高1.0m,桩顶伸入承台50mm,钢筋保护层取为25mm,算得承台的有效高度为:
h0 =1.0-0.050-0.025-0.010=0.915 m
⑷ 计算桩顶荷载设计值
取承台及其上土的平均重度gG=20 kN/m3,则桩顶平均竖向力设计值为:
上式分子中的第一个1.2为自重分项系数(G为设计值)。
取结构重要性系数g0=1.0,有:
所以符合公式的要求。
⑸ 承台受冲切承载力验算。
① 柱边冲切,首先将圆桩换算为方桩:bp=0.8d=0.8′0.5=0.4m
2[aox(bc + aoy) +aoy (hc + aox)]ft ho
= 2′[0.67′(0.5 + 0.8)′2]′1430′0.915
=4558.6 kN >goFl =1.0′(5400-1080)=4320kN(可以)
注意桩顶力采用净反力。
② 角桩向上冲切(略)
⑹ 承台受剪切承载力计算
剪跨比与以上冲跨比相同,故对I-I斜截面:
lx =lox =0.87(介于0.3~1.4之间)
故剪切系数
bfcboho = 0.102′14300′3.5′0.915
= 4697 kN >g02Nmax = 1.0′2′1390.6= 2781.2 kN
注意桩顶力采用总反力。
两个方向的受剪切承载力相同,故另一方向不需验算。
⑺ 承台配筋计算
My =∑Nixi = 2′1390.6′1.0 =2781.2 kN·m
注意桩顶力采用总反力(不考虑承台影响)。
选用23f25,As =11290.7mm2,沿平行x轴方向均匀布置。
Mx =∑Niyi =2′1150.6′(1.25-0.25)= 2301.2 kN·m
选用20f25,As =9818mm2,沿平行y轴方向均匀布置。
注意:沿x方向为主要受力方向,其抗弯钢筋应布置在下层。
钢筋布置如图。
【答案解析】