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】