桩基础设计计算书例题

桩基础设计计算书例题讲解

桩基础是现代建筑工程中常用的基础形式之一。对于长期承载重载结构的建筑设计，桩基础具有较好的优势。桩基础设计需要重点考虑土壤力学特性和桩基础的受力性能。下面是桩基础设计计算书的一个例题讲解。

给定条件

按照桩基础设计流程，需要先给出设计的相关条件。假设我们需要设计一个双桩基础系统，桩长10m，孔径152mm，壁厚10mm，强度等级Q345B。此外，整个建筑的设计载荷为3000KN。

荷载计算

荷载计算是桩基础设计中重要的一部分。我们需要先确定双桩基础系统受到的截面力和弯矩大小，即力与弯矩。然后，我们需要根据这些参数计算双桩基础系统所受的轴力和弯矩。

根据计算得到，双桩基础系统受到的重力载荷为3000KN，而偏心载荷为240KN。因此，系统所受的轴向力为3240KN，扭矩为122.4KN·m。

桩基础反力计算

对于桩基础的反力计算，需要根据三个方面来考虑。一是桩的根部反力，二是水平反力，三是垂直反力。对于双桩基础系统而言，桩的根部反力可以根据桩的几何属性来计算。计算公式为：R=Apσ，其中，A为桩截面积，p为桩竖向荷载应力，σ为桩的强度等级。

经过计算，我们可以得到桩的根部反力大小为142.42KN。此外，我们还需要考虑水平反力和垂直反力。我们假设水平反力应力系数为0.3，垂直反力应力系数为0.6。经过计算，我们可以得到水平反力大小为972.21KN，垂直反力大小为1944.4KN。

单桩轴向承载力计算

单桩轴向承载力计算是桩基础设计中最为重要的一部分。我们需要先预估单桩的轴向承载力，并根据需要选择合适的桩数量和桩长。轴向承载力计算公式为：Qall=Qa+Qb+Ff，其中Qa为桩的摩擦阻力，Qb为桩的端阻力，Ff为与土壤摩擦力。

我们先来计算桩的摩擦阻力。根据土壤力学理论，桩端的摩擦阻力和桩侧面的摩擦阻力可以分别计算。经过计算，我们可以得到桩端的摩擦阻力为691.4KN，桩侧面的摩擦阻力为28.56KN。因此，桩的摩擦阻力为719.96KN。

接下来我们计算桩的端阻力。计算公式为：Qb=rb·Asf，其中rb为土壤内摩擦角，Asf为桩的地基面积。经过计算，我们可以得到桩的端阻力大小为500.8KN。

最后，我们需要计算与土壤的摩擦力。摩擦力计算需要考虑桩侧面的摩擦阻力和桩底土壤与桩的剪切力。而按照流程图，我们可以得出非常详细的的数值计算。经过计算，我们可以得到与土壤摩擦力大小为456.89KN。

双桩基础轴向承载力计算

根据单桩轴向承载力计算的结果，我们知道单桩的轴向承载力为1677.710KN。而对于双桩基础系统，需要根据桩头所承受的荷载计算双桩基础的轴向承载力。计算公式为：Qall=2Q1cosα/2+

我们先得到两桩之间的夹角：α=2arcsin(0.5e/L)，其中e为偏心度，L为桩长，因为桩的偏心度为零，所以此处e为0。L已知为10m，故此处α为20.33度。然后，我们根据公式计算出双桩基础的轴向承载力为2676.95KN。

常见问题解答

如何选择桩长？

桩长的选择需要根据实际建筑的重量和土壤的力学特性来决定。一般情况下，桩的长度要超过稳定所需要的深度，也就是指桩底的桩和土的接触面深度。如果无法满足这个条件，可以考虑使用桥梁抗拔桩，或者通过其他措施来增加桩的承载能力。

如何确定桩的数量？

桩的数量需要根据实际建筑的载荷情况，土壤的力学特性以及桩长来决定。一般而言，大型重载建筑物需要采用多桩基础系统。例如，桥梁的基础通常采用两个以上的单桩或者双桩基础系统。

如何进行桩基础设计的验算？

桩基础设计的验算需要根据设计所采用的标准进行。桩基础的主要验算内容包括桩的受力状态、桩杆轴和桩板的局部稳定状态以及桩的弯矩和剪力状态。同时，还需要对桩的尺寸、材料进行验算，以保证系统的完整性和安全性。

如何优化桩基础设计？

桩基础设计的优化需要考虑多个因素。首先，需要优化桩的排布方式和数量，其次需要考虑桩的尺寸和材料。同时，还可以通过采用混凝土带钢宽墩基础等新型技术来达到优化桩基础设计的目的。