广东软土地基水泥罐基础桩柱设计

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1、水泥罐基础设计一、设计资料1、地质与水文资料参照xx站施工地质图。2、桩、承台尺寸与材料为了保证水泥罐基础的强度和稳定性采用柱桩，桩底深入强度较高的地层〈8〉以下1米，桩底标高为-5.7米，桩顶标高为4.2米,桩径为0.8米,桩长为9.9米，桩身采用C25级水下钢筋混凝土，桩基布置成2排，每排2根桩，桩排距为2米，桩间距为2米。承台为平面设计为3.8米×3.8米,厚为1.5米,桩与承台的联结方式采用主筋伸入式。1.53.80.80.82.02.02.0水泥罐基础示意图3、荷载情况上部水泥罐设计容量为100吨，罐体自身重量按20吨计算，水泥罐盛满水泥后自重为G1=1200KN承台自重G2=(

2、3.8×3.8×1.5+0.5×0.6×0.6×4)×25=559.5KN一根桩自重G3=3.1416×0.82/4×9.9×25=124.41KN附加荷载作用于水泥罐体的水平风力风荷载标准值W=βZμSμZW0=1.0×0.8×1.78×0.6=0.8544KN/㎡风荷载作用面积为S=10.5×1.5×3.1416=49.46㎡作用于水泥罐体的水平风力P=W×S=0.8544×49.46=42.26KN风荷载对桩顶截面的弯矩M=42.26×(1.5+0.5+1+10.5/2)=348.64KN·m二、计算1、桩的内力及位移计算确定桩的计算宽度b0b0=1.5d+0.5=1.5×0.8+0

3、.5=1.7m2、计算桩的变形系数α竖向地基系数C0=m0h,根据地质资料查表得C0=3.1175×105KN/m4当h≤10m时，C0=10m0故地基土比例系数m0=C0/10=3.1175×104KN/m4桩身砼弹性模量EI=0.67EhI=0.67×2.8×107×0.0201=3.77076×105I=πd4/64=3.1416×0.84/64=0.0201m4地基变形系数α==1.07桩基础的换算深度h′=αh=1.07×9.9=10.593>3.53、计算单桩桩顶截面所受外力N0=(G1+G2)/4=(1200+559.5)/4=439.88KNQ0=P/4=10.56KNM0

4、=M/4=348.64/4=87.16KN·m4、计算桩顶以下以下深度z处桩身截面的弯矩Mz、剪力Qz及水平抗力σz计算公式为Mz=Q0Am/α+M0Qz=Q0AQ+αM0BQσz=αQ0Z′AX/b0+α2M0Z′Bx/b0无量纲系数Am、Bm、AQ、BQ、AX、Bx按规范查表即得。计算结果见计算表（一）、表（二）、表（三）。桩身最大弯矩位置ZMmax和最大弯矩Mmax的确定弯矩最大时满足下式DQ=Q0/αM0=0.11323于是可得Z′=ZMmaxα=0.399ZMmax=0.3729mMmax=KmM0=1.02892×87.16=89.6808KN·m弯矩分布见桩随深度弯矩分布图5

5、、桩顶水平位移计算X0=Q0Ax/α3EI+M0Bx/α2EI=10.56×2.44066/(1.073×3.77076×105)+87.16×1.62100/(1.072×3.77076×105)=0.383mm<6mm(符合规范要求)6、桩基承载力计算(1)、按设计规范经验公确定单桩轴向容许承载力[P][P]=（C1A+C2Uh）RaC1=0.5C2=0.04[P]=(0.5×π×0.82/4+0)×5600=1407.4KN>N0=439.88KN（符合要求）(2)、按桩身材料强度确定单桩承载力轴向受压时的截面强强度度验算公式为Nj≤φrb(ARa/rc+Rg′Ag′/rs)先不考虑

6、钢筋的作用进行验算桩的纵向弯曲系数φ=0.97桩的工作条件系数rb=0.95混凝土抗压设计强度Ra=25000KPa混凝土安全系数rc=1.25桩身截面面积A=0.503㎡[N]=0.97×0.95×25000/1.25=9270.3KN>Nj=439.88KN（符合要求）7、横向力作用下的稳定验算为保证桩在横向力作用下的稳定性，要求桩对其侧面土的横向压应力不超过桩两侧被动土压力与主动土压力之差，并具有必要的安全储备。应满足下式：dσz≤η1η2(b0ep-dea)考虑上部结构安全度的系数η1=1.0：考虑总荷载中恒载所占比例系数η2=1-0.8Mn/Mm其中恒载对桩基承台底面坐标原点的力

7、矩Mn=0全部外力对桩基承台底面坐标原点的力矩Mm桩侧的被动土压力强度ep，桩侧的主动土压力强度ea由水平抗力计算表可知，桩身最大水平抗力在桩顶以下0.561米深度处截面σz=32.4172Kpaep=17.5×0.561×tan2(45°+19°/2)+2×2.0tan(45°+19°/2)=24.904ea=17.5×0.561×tan2(45°-19°/2)-2×2.0tan(45°-19°/2)=2.142dσz