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桩基础毕业设计
桩基础毕业设计
学号:
毕业设计
题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务
*年*月*日
摘要
桩基技术极为复杂,发展空间相当广阔,成为地基基础领域中一个非常活跃的、具有很强生命力的分支领域,50年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果,成为我国工程建设的有力支柱。
本设计是十四层办公大楼的桩基础设计,本设计的主要思路是根据地质勘察资料、施工条件和工程要求,确定桩基础的桩型、桩的断面尺寸和长度、单桩容许承载力、桩的数量和平面布置以及承台的尺寸和构造,再根据承受的荷载验算桩基承载力,估算沉降量并验算桩和桩承台的强度。
通过设计桩基础要达到掌握桩基设计计算的具体原理及主要设计步骤,更深入地理解桩基工程特性。
关键词:
桩基础;设计思路:
自身收获;
FourteenStoreyOfficeBuildingsPileFoundationDesign
Abstract:
Techniqueofpileisextremelycomplex,developmentspaceisverywide,becomethefoundationinthefieldofaveryactive,hasgreatvitalityinthefield50years,appearedalotofnewpiletype,newtechnology,newdesigntheoryandthelatestscientificandtechnologicalachievements,tobecomeChin护sconstructionofastrongpillar.Thisdesignisfourteenstoreyofficebuildingpilefoundationdesign,themaintrainofthoughtofthedesignisbasedontheinformationofgeologicalexploration,constructionconditionsandprojectrequirements,determinethepilefoundationpile^pilelength,sectionsizeandthecapacityofsinglepile9pilenumberandlayoutandthesizeandstructureofthetable,andthenaccordingtotheloadbearingcapacityofpilefoundationset什ementcalculation,estimationandcalculationofpileandpilecapstrength.Throughthedesignofpilefoundationtoachievemasteryofpilefoundationdesignandcalculationofspecificprinciplesandthemajordesignsteps,morein-depthunderstandingofpilefoundationengineeringcharacteristics.
Keywords:
Pilefoundation;Designideas;Theharvest;
摘要I
第一章
引言1
第二章
场地工程地质条件2
2.1工程概况2
2.2勘察工作概况2
2.2.1场地地形地貌特征2
2.2.2土城分部及岩性特点2
2.2.3地下水位4
第三章
场地类别和各岩土工程地质条件评5
3.1场地类别和场地土类型5
3.2各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数6
第四章
基础方案设计计算8
4.1风荷载的计算8
4.2桩型选择和持力层确定9
4.3验算单桩承载力11
4.4确定桩数及桩的布置11
4.4.1中桩的计算11
4.4.2边桩的计算13
4.4.3角桩的计算15
4.5桩基中各单桩受力验算16
4.5.1三桩承台中桩的受力验算16
4.5.2四桩承台中桩的受力验算17
4.5.3五桩承台中桩的受力验算17
4.6承台抗冲切验
算
17
4.6.1三桩承台抗冲切验算17
4.6.2四桩承台抗冲切验算19
4.6.3五桩承台抗冲切验算19
4.7承台剪切验算21
4.7.1三桩承台剪切验算21
4.7.2四桩承台剪切验算22
4.7.3五桩承台剪切验算23
4.8沉降计算24
4.&1三桩基础沉降计算25
4.&2四桩基础沉降计算26
4.&3五桩基础沉降计算27
4.9桩基配筋计算28
第五章
构造要求及施工要求29
5.1预制桩的施工31
5.2凝土预制桩的接桩31
5.3混凝土预制桩的沉桩33
5.3.1锤击沉桩33
5.3.2静力压桩发沉桩33
5.4预制桩沉桩对环境影响分析
33
5.4.1沉桩对环境的影响34
5.4.2沉桩对环境影响的分析与评价34
5.4.3防治与控制措施34
第六章
结论36
参考文献37
致谢38
第一章引言
桩基础时人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造,是最古老、最基本的一种基础类型。
在西安半坡村遗址,人们可以看到先人将树杆插在软弱土中以支撑原始形态的建筑物,这可能是人类最早使用木桩的记录。
在本世纪初,在上海建造的如国际饭店、锦江饭店等20层左右的
标志性建筑物时都采用了10多米长的木桩;可是到本世纪末,上海建造的如88层金茂大厦等超高层建筑时,已经采用了80多米长的钢管桩。
从木桩到钢管桩,从10多米到80多米,专使了桩基础技术发展的轨迹,标志着在20世纪中,特别是20世纪的后50年,我国桩基础技术的巨大进展。
桩基础可以采用不同的材料(木、现场灌注;打入法、压入法),可以支撑在不同的土层中,可以作为各类工程结构物的基础(建筑物的低桩承台、桥梁或码头的高桩承台),因而其受力性状各不相同,承载能力相差悬殊,施工工艺和设备极其多样。
桩基技术极为复杂,发展空间相当广阔,成为地基基础领域中一个非常活跃的、具有很强生命力分支领域,50年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果,成为我国工程建设的有力支柱“叫
第二章场地工程地质条件
2.1工程概况:
本论文阐明了xxl4层办公大楼工程地质条件和水文地质条件,确定了相关工程地质参数,在此基础上按规范进行工程地质条件详细评估,再进行基础设计。
2.2勘察工作概况
2.2.1场地地形、地貌特征
本工程位于戚墅堰区,场地原为农田,整个场地地势较平坦。
整个场地地形较平坦,地貌类型单一,地面标高在1.26m-2.49m之间;公共教学楼除局部位于河塘区外,大部分位于好土区。
本工程场地环境属湿润区含水量W30%(>20%)弱透水层,环境类别为DI类,干湿交替,场地附近无污染源。
地下水类型为重碳酸钙型水,在无污染的情况下,场地地下水对混凝土和混凝土中的钢筋无腐蚀性。
2.2.2土层分布及岩性特点
根据野外全断面钻进取样、静探原位测试、室内土工试验等手段综合分析,按照地质剖面,拟建场地各土层自上而下为:
(1)素填土:
主要由粘性土组成,多为黄褐色,松散,易碎,夹有植物根、有机物等杂物。
该土层厚度为0.80〜2.30m,平均厚度1.01m,层底标高2.09〜3.68m,平均层底标高:
3.38m<>
(2A)粘土:
褐黄色,可塑,含少量浅灰色高岭土条带。
光泽反应光滑、无摇振反应、干强度高、韧性高。
一般层厚:
0.90-2.50m,平均层厚:
2.02m,层底标高:
0.93〜1.66m,平均层底标高:
l・36m。
双桥静力触探qc平均值为1.328MPa,fs平均值为68kPa,压缩系数平均值为0.26MP31,属于中等压缩性土。
(2B)粘土:
灰黄色,可塑〜硬塑,含少量浅灰色高岭土条带和铁猛结核物。
光泽反应光滑、无摇振反应、干强度高、韧性高。
一般层厚:
1.60〜2.20m,平均层厚:
1.94m,层底标高:
・1・07〜平均层底标高:
0.57m。
双桥静力触探qc平均值为1.779MPa,fs平均值为83kPa,压缩系数平均值为0.22MP31,属于中等压缩性土。
(3)粉质粘土:
褐黄色,粉质粘土光泽反应稍有光滑,无摇振反应,干强度中等,韧性中等,全场地分布。
一般层厚:
0・50~l・40m,平均层厚:
0.88m;层底标高:
-2.07-0.66m,平均展底标髙:
・l・46m。
双桥静力触探qc平均值为1.779MPa,fs平均值为69kPa。
压缩系数^i-2=0.29MPa1,属中等压缩性土。
(4)粉土:
灰色,很湿,中密,含有少量云母碎屑,全场地分布。
摇震反应中等、无光泽反应、干强度低、韧性低,一般层厚:
0.90〜3・00m,平均层厚:
l・76m;层底标髙:
424~・2・06m,平均层底标髙:
・3.21m。
双桥静力触探qc平均值为4.022MPa,fs平均值为72kPao标贯平均击数:
14・0击,压缩系数几2T.25MP0,属中等压缩性土。
(5)粉砂:
灰黄〜灰色,中密,饱和,含有少量云母碎屑,局部缺失。
一般层厚:
l・00~3・20m,平均层厚:
2.19m;层底标高:
-6.52~d.23m,平均层底标高:
・3.21m。
双桥静力触探qc平均值为7.400MPa,fs平均值为95kPao标贯平均击数:
20.3击,压缩系数属中等压缩性土。
(6)粉质粘土:
灰色,软塑〜流塑,光泽反应稍有光滑,无摇振反应,干强度中等,韧性中等,全场地分布。
一般层厚:
4・50〜11.0m,平均层厚:
4.78m;层底标高:
•16.64—9.24m,平均层底标高:
・12.02mo双桥静力触探qc平均值为0.967MPa,fs平均值为15kPao压缩系数几2=0・37MPa),属中等压缩性土。
(7)粉质粘土:
灰色,可塑〜硬塑,光泽反应稍有光滑,无摇振反应,干强度中等,韧性中等,全场地分布。
一般层厚:
0・80〜5.00m,平均层厚:
2.78m;层底标高:
-19.64-12.07m,平均层庵标高:
・14.80m。
双桥静力触探qc平均值为1.815MPa,fs平均值为41kPao压缩系数几2=0.25MP”i,属中等压缩性土。
(8)粘土:
褐黄色,硬塑,局部缺失。
光泽反应光滑、无摇振反应、干强度高、韧性高,一般层厚:
1.40-5.70m,平均层厚:
3.42m,层底标高:
・18.58〜-16.61m,平均层底标高:
・17.57mo双桥静力触探qc平均值为3・352MPa,佐平均值为143kPa,压缩系数平均值为0.14MP31,属于中等压缩性土。
(9)粉质粘土:
褐黄色,可塑〜硬塑,粉质粘土光泽反应稍有光滑,无摇振反应,干强度中等,韧性中等,全场地分布。
一般层厚:
0.80~5.00m,平均层厚:
2.13m;层底标高:
-22.70-18.05in,平均层底标高:
-19.58mo双桥静力触探qc平均值为2.957MPa,fs平均值为105kPao压缩系数«1-2=0.20MP31,属中等压缩性土。
(10)粉质粘土:
灰黄色,可塑,光泽反应稍有光滑,无摇振反应,干强度中等,韧性中等,局部缺失。
一般层厚:
2.30~6.00m,平均层厚:
4.72m;层底标高:
•25.47—23.74m,平均层匱标高:
・14.94m„双桥静力触探qc平均值为2.375MPa,fs平均值为69kPao压缩系数^i-2=0.35MPa1,属中等压缩性土。
(11)粉土:
灰色,很湿,中密,含有少量云母碎屑,全场地分布。
摇震反应中等、无光泽反应、干强度低、韧性低,一般层厚:
5.00〜7.50m,平均层厚:
4.72m;层底标高:
・25・26—22・53m,平均层底标高:
・24・llm。
双桥静力触探qc平均值为6.095MPa,佐平均值为119kPao标贯平均击数:
22・5击,压缩系数«i-2=0.24MPa1,属中等压缩性土。
(12)粉砂:
青灰色,中密,饱和,含有少量云母碎屑,全场分布。
一般层厚:
3.00〜6.00m,平均层厚:
4.33m;层底标高:
・29.73-26.52m,平均层底标髙:
・28.40m。
双桥静力触探乐平均值为6.991MPa,fs平均值为165kPao标贯平均击数:
29击,压缩系数几2=0.28MPa),属中等压缩性土。
(13)粘土:
褐黄色,软塑〜可塑,全场地分布。
光泽反应光滑、无摇振反应、干强度高、韧性高,一般层厚:
6・00〜12.50m,平均层厚:
9.54m,层底标髙:
・44.08〜-37.77m,平均层底标高:
・40.98mo双桥静力触探qc平均值为3.5MPa,fs平均值为104kPa,压缩系数平均值为0.19MP31,属于中偏低压缩性土。
(14)粘土:
褐黄色,硬塑,,全场地分布,局部夹有可塑状粉质粘土和中密状粉土。
光泽反应光滑、无摇振反应、干强度髙、韧性高,该层未揭穿,最大揭露厚度为17.50米。
压缩系数平均值为0.24MP31,属于中等压缩性土。
以上地层隶属第四系上更新统(Q3)地层⑴。
2.2.3地下水水位
勘探期间未发现上层滞水,但根据经验,在雨季、丰水期有上层滞水存在,含水层为
(1)素填土层,水量不大,由大气降水补给,以蒸发和越流方式排泄。
场地有承压水存在,承压水埋藏于(4)粉土和(5)粉砂层中。
勘探期间测得承压水稳定水位平均为1.00m(黄海高程九承压水的补给源为长江水和运河水的侧向补给,以越流方式排泄,水量较丰富,水位较稳定。
本地区历史上最高地下水位为黄海高程3.70m,最近3~5年最高水位为3・50m,历史最低水位为・3・30m。
地下水和场地土对混凝土结构以及钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性。
第三章场地类别和各岩土工程地质条件评价
3.1场地类别和场地土类型
工程重要性等级为二级,场地等级为二级,地基等级为二级;工程重要性等级为二级,场地等级为二级,地基等级为二级;震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,无液化土层分布,工程建筑抗震设防分类为丙类。
除局部有较浅的暗河塘外,无不良地质作用。
位于河塘区的部分分布有③1粉质粘土,其埋深较浅,上部的淤泥质土不厚,可将淤泥质土挖除。
本工程场地环境属湿润区含水量W30%(^20%)弱透水层,环境类别为in类,干湿交替,场地附近无污染源切。
3.2各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数
通过原位测试及土工试验结果计算,参照规范,各土层承载特征值fk,钻孔灌注桩、人工挖孔桩桩周极限侧阻力标准值qsik,桩端极限端阻力标准枝qpk见表3-1:
表3-1各土层主要力学指标推荐值表
称名层土
触标琏
Ra值cpa堺征(K
囂鶯囂T
压缩模量建议
值
卜4P町q(Na
p
FwK
(a
重度
Y
(KN/mJ)
恥q
加uu
按静力触探指标计算
按土工试验指标计算
按标贯试验指标计算
建议值
侧阻力特征值
Qsia
(kPa
)
黑er
sM)
修正后的标贯击数
N
(击)
ck
K)
zk
虹«)
ckpa
K)
)4>k度<(
填杂⑴土
n
19
n
□
□
粘
\7
A
2
{土
m
68
5
•
9
1
44
9
15.
50
7
2.
0
□
230
25
.4
7.
粘
B2
{土
m
83
.4
9.
1
67
9z
□
330
32
6
&
⑶壯
m
69
9&
1
20
5
2.
2
34
9
2.
□
0
O
2
3
28
.9
6.
表3—1续
(4)粉土
4.02
2
72
18.1
12.6
21.5
24
0
24
0
24
0
400
34
9.6
10.6
(5)粉砂
7.40
0
95
18.2
18.2
30.2
50
0
32
0
35
0
56
15.9
13.8
(6)粉质粘土
0.96
7
15
18.8
18
5.0
26
2.9
13
0
12
()
120
200
18
6.3
(7)粉质粘土
1.81
5
41
19.7
74
2.8
220
25()
240
29
7.8
⑻粘土
3・35
2
143
19.5
120
2.8
45
0
400
40
0
55
3000
13.8
(9)粉质粘土
2.95
7
105
19.8
91
2.5
35
0
31
0
33
0
50
2600
8.8
(10)粉质粘土
2.37
5
69
18.7
41
2.9
22
0
18
()
20
0
35
6.1
(11)粉
土
6.09
5
106
18.2
15.1
25.6
30
0
33
0
30
0
52
1800
10.5
13.4
(12)粉砂
6.99
1
165
12.1
24.7
45
0
36
0
40
0
10.8
15.6
(13)粘土
17.3
23
2.9
11
0
11
0
3.9
(14)粘土
19.2
95
2.9
33
0
33
0
11.1
第四章基础方案设计计算
该办公大楼长128.6m宽66m。
采用框架结构,每层高3.0m,共M层,故场地类型为C类。
4.1风荷载力计算
1楼高:
H=14X3.0=42m
2柱子最大承担上部荷载面积s=6X3.14=18.84
3单根柱子承担在房屋自重产生的荷载为
/?
=28.26xl4xl8=4747.68kAT
/A=7121.52kV
“3=9495.363
4风荷载计算:
力
叭=4.1
式中:
©风荷载标准值
P:
一一Z高度处风振系数
一一风荷载体型系数一一风荷载高度变化系数
%基本风压(
根据建筑规范査得vvo=0.4乂=1.35卩;=\迎风面:
儿=0.8背风面:
a=-0.5则由此产生的荷载为:
wk=lX(0.8+0.5)XI.35X0.35=0.614KN/m2
由标准值转为设计值:
1.4wk=l.4X0.614=0.860KN
则风荷载产生的剪力为:
V=wkH*L=0.860X42X6=216.72KN
风荷载产生的力矩:
M=£VV,L.H2=|x0.860x6x422=4551.12KN•m
由于衣排有四个柱子且惯性矩(I)都相等故
每根柱子承担的剪力:
iy=-x216.72=54」8A7V
44
每根柱子承担的力矩:
丄M=1x4551.12=1137.78KN•加
44
第7共38页
4.2桩型选择和持力层确定
见表4—1:
表4-1各地层的厚度和主要力学参数
土层名称
静力触探指标
(标准值)
修正后地基土承载力特征值fa(KPa)
混凝土预制桩设计参数
压缩模量建议值
标贯指标
qc
(MPa)
fs
(KPa)
侧阻力特征值qsia(kPa)
端阻力特征值qpa(kPa)
Esl-2
(MPa-1)
修正后的标贯击数N
(击)
(1)杂填土
70
(2A)粘土
1.328
68
230
25
7.4
(2B)粘土
1.779
83
330
32
8.6
(3)粉质粘
土
1.779
69
320
28
6.9
(4)粉土
4.022
72
400
34
9.6
10.6
(5)粉砂
7400
95
56
15.9
13.8
(6)粉质粘土
().967
15
200
18
6.3
表4—1续
(7)粉质粘土
1.815
41
29
7.8
(8)粘土
3.352
143
55
3000
13.8
(9)粉质粘土
2.957
105
50
2600
8.8
(10)粉质粘土
2.375
69
35
6.1
(11)粉土
6.095
106
52
1800
10.5
13.4
(12)粉砂
6.991
165
10.8
15.6
(13)粘土
3.9
(14)粘土
11.1
因第8层部分缺失,所以选择11层粉土层为持力层,桩径为600〃切圆桩,预制桩进入持力层深度为4d=2.4/»,桩长24.2m
4.3验算单桩承载力
确定单桩竖向极限承载力标准值Q小
Qt,k=Q或+QPk=右+4曲4-2
式中:
&一一单桩极限摩阻力标准值(kN)
Qpk——单桩极限端阻力标准值(kN)
“——桩的横断面周长(m)
舛桩的横断面底面积(〃『)
L,—桩周各层土的厚度(m)
q嵌一一桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值(kP。
)q;一一桩底土的单位极限端阻力标准值(好p
u=nd=3.14x0.6=1.884(加)
Ap=Inr1=2x3.14x0.3’=0.5652(/)
2=1.884x(2.02x25+1.94x32+0.88x28+1.76x34+2.19x56+18x4.78+29x2.78+55x3.42+50x2.13+35x4.72)
+3OOOxO.5652=3478.1W)
符合要求
4.4确定桩数及桩布置
4.4.1中桩的计算
确定中桩单桩竖向极限承载力设计值R,并确定桩数N及其布置。
假设先不考虑群桩效应,估算单桩竖向承载力设计值R为:
4.3
R=Q斗监L
式中:
R——单桩竖向极限承载力设计值,kN
Qpk
Ys儿
单桩总极限侧阻力力标准值,
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