毕业设计(论文)-南京市桥北污水处理场办公楼桩基础设计.doc
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1、 本科生毕业设计本科生毕业设计(论文论文)南京市桥北污水处理场办公楼桩基础设计南京市桥北污水处理场办公楼桩基础设计 学学 院院:专业名称专业名称:年级班级:年级班级:学生姓名:学生姓名:指导教师:指导教师:二二一一四四年年 x 月月 x 日日 -1-毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)任务书 专业班级 学生姓名 一、题目 南京市桥北污水处理场办公楼桩基础设计 二、起止日期 年 月 日至 年 月 日 三、主要任务与要求 主要任务:1.根据场地的工程地质条件及勘察报告,对场地进行工程地质评价,进而提出该办公楼的桩基础设计。2.根据建筑物上部荷载及形式,确定桩的类型及技术指标并对其承载力进行验算。
2、3.根据桩的布置,确定承台的尺寸,并对承台的抗剪、抗冲切、抗弯和局部受压进行验算。4.对桩的吊装进行验算,计算桩的沉降,并对桩基的合理性进行验算。要求:1.认真详细地搜集与桩基础设计有关的文献资料和规范。2.根据有关文献资料和规范进行桩基础设计的具体工作。3.设计篇幅在 30000 字左右,设计过程科学合理,满足相关规范的要求。指 导 教 师 职称 学 院 领 导 签字(盖章)年 月 日 -2-毕业设计(论文)评阅人评语毕业设计(论文)评阅人评语 题目 南京市桥北污水处理场办公楼桩基础设计 评 阅 人 职称 工作单位 年 月 日 -3-毕业设计(论文)评定书毕业设计(论文)评定书 题目 南京市
3、桥北污水处理场办公楼桩基础设计 指 导 教 师 职称 年 月 日 -4-毕业设计(论文)答辩许可证毕业设计(论文)答辩许可证 答辩前向毕业设计答辩委员会(小组)提交了如下资料:1、设计(论文)说明 共 60 页 2、图纸 共 4 张 3、指导教师意见 共 1 页 4、评阅人意见 共 1 页 经审查,专业 班 同学所提交的毕业设计(论文),符合学校本科生毕业设计(论文)的相关规定,达到毕业设计(论文)任务书的要求,根据学校教学管理的有关规定,同意参加毕业设计(论文)答辩。指导教师 签字(盖章)年 月 日 根据审查,准予参加答辩。答辩委员会主席(组长)签字(盖章)年 月 日 -5-毕业设计(论文)
4、答辩委员会(小组)决议毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议 学院(系)专业 班 同学的毕业设计(论文)于 年 月 日进行了答辩。根据学生所提供的毕业设计(论文)材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况,毕业设计(论文)答辩委员会(小组)做出如下决议。一、毕业设计(论文)的总评语 二、毕业设计(论文)的总评成绩:三、答辩组组长签名:答辩组成员签名:答辩委员会主席:签字(盖章)年 月 日 毕业设计(论文)摘 要 I 摘摘 要要 随着我国经济建设的发展,楼层的发展越来越高,对基础的发展要求也越来越高。基础工程包括建筑物的地基与基础的设计与施工,为了保证建筑物的正常使用与安全,地
5、基与基础必须具有足够的强度和稳定性,变形也应在允许范围之内。根据地层变化情况、上部结构的要求、荷载特点和施工技术水平,可采用不同类型的地基和基础。本文以南京市桥北污水处理厂办公楼桩基础设计为例,依据南京市苏杰岩土勘察设计有限公司提供的勘查报告,深入了解了工程建筑区的地形地貌、地质构造、水文地质条件、岩土力学性质和物理地质现象等工程地质条件,对拟建工程场区进行评价,并提出岩土力学指标的建议值和该办公楼桩基础设计指标。首先根据工程地质条件、岩土力学指标建议值和上部结构形式及上部结构重量,选取了桩基形式预应力管桩。在对天然地基评价的基础上进行了成桩分析。根据预应力管桩的优缺点,结合场地地质条件,初步
6、选取桩径,试算出桩长,并进行桩的设计计算,单桩承载力和桩的沉降计算,最后从抗剪、冲切和抗弯等方面对承台进行了设计验算。关键字:关键字:预应力管桩,桩基础,承台,设计本科毕业设计(论文)Abstract II Abstract With the development of Chinese economy,the height of the building is higher and higher.and the requirement of the bottoms development are also stricter,especially on the application of p
7、ile foundation.Infrastructure projects include the design and construction for the foundation of the building,In order to ensure the normal use and security for the substation,foundations must have adequate strength and stability,deformation should also be in allowing scope.According to the formatio
8、ns change,the upper structure,the load characteristics and the construction skills,using different types of foundations.This paper is mainly about a sewage farms office building foundation design as an example,based on Nanjing Su Jie Geotechnical Investigation and Design Co.,Ltd of the investigation
9、 reports,in-depth understanding the engineering geological conditions of the engineering geological sites such as architectural landscape,geological structure hydrogeology conditions,the physical and mechanical properties of the soil and the physical phenomena.Evaluates the proposed project sites,re
10、nders the proposed indicators of the rock mechanics and selection and the pile foundation design.First according to geological conditions,rock mechanics and the upper structure of the proposed form and structure of the upper weight,select a pile foundation forms-Prestressed Concrete Piles.On the bas
11、is of the evaluation of the natural foundation,analysis of the pile.According to the advantages and disadvantages of the Prestressed Concrete Piles,the formation conditions of venues,select the initial pile diameter and try to work out a length of the pile,and do design for piles and do the calculat
12、ion,piles and pile bearing capacity of the settlement terms,the last from the shear,punching and Bending,and other constituents for the cap of buildings to face the design checking.Key words:Pre-stressed Pipe Piles,Foundation,Pipe caps,Design.本科毕业设计(论文)目 录 III 目 录 摘摘 要要.I Abstract.II 第一章第一章 绪绪 论论.1
13、1.1 设计背景与意义.1 1.2 桩基发展研究概况.1 1.3 本文拟设计内容.10 第二章第二章 预应力混凝土管桩技术原理预应力混凝土管桩技术原理.11 2.1 概 述.11 2.2 预应力管桩的特点.12 2.3 预应力管桩的施工方法.15 2.4 国内外预应力管桩发展概况.16 第三章第三章 预应力管桩基础设计预应力管桩基础设计.20 3.1 工程背景.20 3.2 混凝土预应力管桩的设计.24 3.3 承台设计验算.27 3.4 桩身结构设计.36 3.5 桩身构造设计.36 3.6 吊装验算.37 3.7 桩基沉降计算.38 3.8 基桩水平承载力验算.41 3.9 估算 A、C
14、轴线下柱下桩数.42 第四章第四章 预应力管桩施工组织设计预应力管桩施工组织设计.44 4.1 施工方法的选择.44 4.2 施工要求.45 4.3 施工注意事项.47 4.4 静力压桩法沉桩.47 4.5 施工中的质量控制.50 4.6 安全保证措施.52 4.7 预应力管桩施工常见质量事故分析及处理.53 第五章第五章 结结论与建议论与建议.55 5.1 结 论.55 本科毕业设计(论文)目 录 IV 5.2 建 议.55 参考文献参考文献.57 致致 谢谢.59 附附 图图.60 本科毕业设计(论文)第一章 绪 论 1 第一章 绪 论 1.1 设计背景与意义 随着我国工程建设事业的蓬勃发
15、展,在高层建筑、重型厂房、桥梁、港口码头以及核电站等大型工程中大量采用桩基础,桩基础已成为工程中重要的基础形式,合理利用桩基础能有效地控制建筑物沉降变形,又能提高建筑物的抗震性能,以确保建筑物的长期安全使用。桩是埋入土层的柱型构件,桩与连接桩顶的承台组成深基础,简称桩基。桩基础的主要功能是将上部结构的荷载分散传递给周围土体或穿过较弱地层传至地下较深处较坚硬、压缩性小的密实土层或岩层,改善土中的应力分布,从而使基础具有承载力高、沉降小、抗震性好等优点。所以它在地震区、湿陷性黄土地区、软土地区、膨胀土地区以及冻土地区等都得到广泛应用,而且实践证明它是一种极为有效的基础型式。它还被广泛应用于边坡治理
16、、基坑围护、地基处理、地基加固中。预应力混凝土管桩是重要的水泥制品,也是最重要的桩材料。在所有桩型中,预应力管桩具有单桩承载力高、设计选用范围广、接桩快捷、工效高、工期短等特点,在沿海及内陆地区都得到了广泛的应用。南京市桥北污水处理厂位于浦泗公路与滨江大道交叉口西南角,占地面积约10.59hm2,其日处理能力为 20 万 m3,覆盖浦口区泰山街道、顶山街道、沿江街道,范围西至宁淮高速、东至长江、北至石头河、南至七里河,整个厂区地势平坦基地仅有东面一侧临规划中的城市干道。厂区建构筑物占地面积 41215.7m3,绿化面积 48208.6m3,污水处理厂办公楼位于污水处理厂中部。本文根据污水处理厂
17、现场的地质条件及结构的上部荷载分布,具体展开办公楼的桩基础设计,可以为以后的设计、施工和研究提供参考。1.2 桩基发展研究概况 1.2.1 桩基的定义 桩是深入土层的柱型构件,其作用是将上部结构的荷载通过桩身穿过较弱地层或水传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层中,从而减少上部建(构)筑物的沉降,确保建筑物的长久安全。桩基通常是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成,承台与承台之间一般用连接梁相本科毕业设计(论文)第一章 绪 论 2 互连接。桩基按承台位置可划分低承台桩基和高承台桩基两种:低承台桩基中的桩身全部埋于土中,且承台底面与土体接触;而高承台桩基则是指桩身上部露出地面同时承台底位于地面以上
18、的桩基础。建筑工程中所采用的桩基通常为低承台桩基础;桥梁和港口等工程中则广泛应用高承台桩基。采用一根桩承载的桩基础称为单桩基础;若荷载较大,则通常由 2 根或以上的基桩组成群桩基础共同承载,桩群中的单桩称为基桩。墩一般是指直径较大桩身较短的桩,长径比一般小于 20,桥梁的桥墩直径可以达到 20 多米。桥墩的深度视地质条件而定,持力层一般选择坚硬的岩土层。1.2.2 桩基的作用 桩基础通常拥有比较大的刚度和整体性,能承受较大的水平荷载和竖向荷载,能够适应现代建筑物高、大、重的要求,可以说,近代土木工程的发展离不开桩基础的广泛应用。桩基础的主要功能是将上部结构的荷载传至地下较深的低压缩性或密实的土
19、层或岩层中,以满足承载力和沉降变形要求。相比其他深基础,桩基础的使用范围最广,可广泛应用于下列情况:(1)高、大、重建筑物下的浅层地基土体承载力与变形性能不能满足要求时;(2)结构物不仅承受较大的垂直荷载作用,还有较大的水平荷载、偏心荷载、周期性荷载及动力荷载时;(3)建筑结构物下地基较软弱,而采用地基加固措施又在经济上不合理或技术上不可行,或地基为一些特殊性土如湿陷性黄土、季节性冻土、膨胀土等地震下容易发生液化的砂土等土体时;(4)上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感,或建筑物受大面积地面荷载或相邻建筑的影响时;(5)对大型或精密的设备基础需要减少基础振幅,以减弱基础振动对结构的影响,或需要控
20、制基础的沉降或沉降速率时;(6)地下水位高,采用其他基础形式施工困难,或水中的构筑物基础,如码头、桥梁、采油钻井平台等;(7)一些需长期保存、具有重要历史意义的建造物。桩基通过作用于桩端的端承力和桩侧土层向上的摩阻力来支承上部抗压轴向荷载的能力,称之为桩的竖向抗压承载力。桩基通过作用于桩侧土层向下的摩阻力来支承上部抗拔轴向荷载的能力,称之为桩的竖向抗拔承载力。桩基通过桩侧土层的侧向阻力来支承横向水平荷载称之为桩的抗水平承载力。本科毕业设计(论文)第一章 绪 论 3 桩基根据不同的工程地质条件、不同的荷载特点和不同的施工方法及不同的用途,可以发挥各种不同的作用,桩的作用主要有:(1)通过桩侧表面
21、与桩周土的接触,将荷载传递给桩周土体获得桩侧阻力,同时随着上部荷载的增大通过桩将荷载传给深层的桩端岩土层获得桩端阻力,从而根据设计需要来安全地支承上部建(构)筑物的荷载;(2)对于液化的地基,通过桩将上部荷载穿过液化土层,传递给下部稳定的不液化土层,以确保在地震时建(构)筑物安全,此时桩起到抗震作用,实际上一般桩基础都具有良好的抗震性能;(3)桩基可具有很大的竖向刚度和较高的坚向承载力,因而对地基承载力不能满足浅基础设计时,可以采用桩基础来设计,同时采用桩基础后可以减少建筑物的沉降和变形,而且沉降比较均匀,可以满足对沉降要求特别高的上部结构的安全和使用要求;(4)桩基可具用很大的坚向抗拔承载力
22、,可以满足高地下水位大型地下室等大型浅埋地下工程的抗浮要求;(5)桩基可具有较大的抗水平承载力,可以满足建(构)筑物抵抗风荷载和地震作用引起的巨大水平力和倾覆力矩,从而确保高耸构筑物和高层建筑的安全;(6)桩基可以改善地基基础的动力特性,提高地基基础的自振频率,减小振幅,保证机械设备的正常运转;(7)桩作为支护桩使用可以保证地下基坑开挖时围护结构的安全性;(8)桩作为边坡加固抗滑桩使用可以减缓和约束滑坡危害;(9)桩基还有些特殊的用途,如标志桩、试锚桩、塔吊桩、锚杆桩等,可以根据不同的需要来设计;总之,桩的作用是通过土层传递荷载,并根据不同的需要满足建(构)筑物的荷载和变形要求。1.2.3 桩
23、基的分类 桩可以按桩身材料、桩身和截面的形状、桩的施工方法和桩的受力条件等进行分类。(1)按桩身材料分类 木桩 木桩适用于当地盛产木材,无吃木虫,长期处于水位以下的桩基础,采用木桩作为基础的历史悠久,如早在我国汉朝时桥梁建筑中就采用过。1950 年以前,我国铁路桥梁和桩基船坞中采用的桩基础多为木桩。近代除临时性工程,一般多被钢筋混凝土桩所本科毕业设计(论文)第一章 绪 论 4 代替。采用木桩最经济的形式是未经修整的圆木,粗端在上面。由于木桩在水位以上部分容易受腐蚀,通常木桩只打到最低地下水位或低潮水位处,桩顶浇在混凝土桩帽中或套在预制钢筋混凝土桩中。木桩一般要经过防腐剂处理。钢筋混凝土或预应力
24、混凝土桩 一般指预制打入桩,它强度高,耐久性好,不易被腐蚀。预应力混凝土桩还可以减少打桩过程中出现的裂缝。按其是否配箍筋的情况又可分为配箍筋的钢筋混凝土和预应力混凝土方桩和管桩,不配箍筋、纵向配预应力钢筋的混凝土方桩。前者适用于各种建筑物基础的通用桩型,能承受轴向拉、压荷载,水平荷载及弯矩;后者一般只用在工业和民用建筑物基础中,并在不考虑基础的上拔力和水平地震力时才采用,在港口及桥梁等水工建筑中一般不宜采用,但它比前者可节省钢材 40%。钢桩 钢桩比钢筋混凝土桩成本高,用钢量大,但强度高,能承受较大水平力,易于加工和搬运,能打入坚硬的持力层。采用 H 形或工字形的钢桩,能提供较大的表面摩阻力,
25、挤土体积小,避免地面隆起或土向桩的侧面移动。当持力层标高发生变化时,很容易把钢桩切短或加长,而且在海水中钢桩易被腐蚀。对 H 形钢桩,在打桩过程中容易产生纵向压屈而破损。钢桩一般包括钢管桩、H 形或工字形的钢桩以及箱形截面的钢桩等,并以钢管桩为最常用。组合桩 近年来在福建沿海建港中,采用了一种下部为 H 形钢桩而上部为钢筋混凝土方桩的组合桩。它吸收了混凝土方桩和 H 形钢桩的优点:下部利用 H 形钢桩贯入能力强的特点,可以打入砾石层、风化岩层或其它硬土层;上部为钢筋混凝土桩,其刚度大,对海水又有抗侵蚀作用。(2)按桩身材料分类 按桩身材料来分类桩可以分为等截面柱形桩或楔形桩(或称锥形桩)。前者
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