桩基设计实例
某城市中心区旧城改造工程中，拟建一幢18层框剪结构住宅楼。场地地层稳定，典型地质剖面图及桩基计算指标见表8-5。柱的矩形截面边长为400mm×500mm，相应于荷载效应标准组合时作用于柱底的荷载为：Fk?5840kN，Mxk?180kN·m，
Myk?550kN·m，Hxk?120kN。承台混凝土强度等级取C30，配置HRB400级钢筋，
试设计柱下独立承台桩基础。
表8-5 地质剖面与桩基计算指标
桩基计算指标(kPa) 土层 种类 粘 土 淤 泥 粉质粘土 淤泥质土 卵 石 层厚(m) 3.0 10.4 3.5 9.3 3.0 未见强风化岩 底 4000 50 2200 36 1000 50 单桩布置 (m) 预制桩 沉管桩 冲、钻孔桩 qpa 1300 5500 qsia 25 6 30 10 80 qpa 1000 2800 qsia 20 5 20 7 50 qpa 600 1200 qsia 22 5 22 7 60
解：（1）桩型选择与桩长确定
人工挖孔桩：卵石以上无合适的持力层。以卵石为持力层时，开挖深度达26m以上，当地缺少施工经验，且地下水丰富，故不予采用。
沉管灌注桩：卵石层埋深超过26m，现有施工机械难以沉管。以粉质粘土作为持力层，单桩承载力仅240~340 kN，对16层建筑物而言，必然布桩密度过大，无法采用。 对钻（冲）孔灌注桩，按当地经验，单位承载力的造价必然很高，且质量控制困难，场地污染严重，故不予采用。
经论证，决定采用PHC400-95-A（直径400mm、壁厚95mm、A型预应力高强混凝土管桩），十字型桩尖。由于该工程位于城市中心区，故采用静力法压桩。
初选承台埋深d=2m。桩顶嵌入承台0.05m，桩底进入卵石层≥1.0m，则总桩长
1
L=0.05+1.0+10.4+3.5+9.3+1.0≈25.3m。 （2）确定单桩竖向承载力 ①按地质报告参数预估
Ra?qpaAp?uP?qsiaLi
?5500??????0.42???4?????0.4??25?1?6?10.4?30?3.5?10?9.3?80?1.0? ?691?459 =1150kN
②按当地相同条件静载试验成果
Qu的范围值为2600 ~3000kN之间，则 Ra?Qu/2?1300~1500kN，
经分析比较，确定采用Ra?Qu/2?1350kN。 （2）估算桩数与平面布桩 ①初选桩的根数 n＞FkR?584050?4.3根，暂取5根。 a13②初选承台尺寸
桩距s?3.0d?3.0?0.4?1.2m，并考虑到Myk＞Mxk，故布桩如图8-29所示：
(a) 平面 (b) 立面
图8-29 承台尺寸及荷载图
2
初选承台埋深d=2m，承台高度h为1.2m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm，则承台有效高度为：h0?1.2?0.07?1.13m=1130mm
采用平板式承台，取承台及其上土的平均重度?Gk?20kN/m3。 则有Gk??Gkbld?20?2.0?3.0?2.0?240kN （4）桩基受力验算 ①单桩竖向承载力验算
Qk?Fk?Gk5840?240??1216＜Ra?1350kN n5Fk?GkMxkymaxMykxmax Qkmax???22nyxkmin?i?i?5840?240180?0.6?550?120?1.2??1.1 ??54?0.624?1.12 ?1216?75?15.77
= 1448.7＜1.2Ra?1620kN 1016＞0 ②单桩水平承载力验算
按式（8-13）估算的单桩水平承载力特征值Hha?28 kN
在承台的抗弯刚度远大于基桩的条件下，柱底水平力均分至承台下各桩，则有 H1k?Hkn?1205?24kN ≤Hha?28 kN 可以满足要求。
③桩基沉降 本工程为乙级建筑桩基，对沉降要求一般，且为体型简单、桩端下无软弱下卧层的端承型桩，故不必验算沉降。 （5）桩身结构承载力验算
按《预应力混凝土管桩》（03SG409）标准图，选用PHC400-95-A，单节长度≤12m，混
凝土强度等级C80的管桩。这一规格的管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力特征值
Ra?1650kN＞1.2Ra?1620kN，故桩身结构承载能力满足要求。
（6）承台设计 ①桩顶反力计算
相应于荷载效应基本组合时，作用于柱底的荷载设计值为：
3
F?1.35Fk?1.35?5840?7884kN Mx?1.35Mxk?1.35?180?243kN·m
My?1.35?Myk?1.2Hxk??1.35?(550?120?1.2)?936.9kN·m
桩顶反力计算
桩号 1 2 3 4 5 F n1576.8 1576.8 1576.8 1576.8 1576.8 Mxymax 2y?i101.3 101.3 -101.3 -101.3 0 Myxmax?x2i Ni 212.9 -212.9 -212.9 212.9 0 1891.0 1465.2 1262.6 1688.4 1576.8 ②承台受冲切承载力验算（图8-30） (a)柱边冲切
冲切力 Fl?F??Ni?7884?1576.8?6307.2kN 受冲切承载力截面高度影响系数?hp计算
?hp?1?1.0?0.90??1200?800??0.9672000?800
图8-30 承台计算平面尺寸详图 图8-31 管桩顶与承台连接详图
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