京沪高铁梁厂基础计算书.doc
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1、中国水利水电集团京沪高速铁路土建工程三标段六工区邹城制梁场基础计算书中国水利水电第八工程局设计院2008年4月批 准:戴科夫核 定:涂怀健审 查:陈恕祥 陈勇 校 核:李锦岚 何光华 鲁志刚 设 计:谢凯锋 刘安国 马懿43A、制梁台座基础设计荷载情况:每根预制梁860t计算,模板:底模33t、侧模9398t、内模6070t、端模7.5t/套,制梁台座中部基础采用500mm厚 C25扩大基础,上部为钢筋混凝土500mm*1000mmC25纵梁,基础纵梁端部采用直径1000mmC25钻孔桩。整个预制梁按33.4m*7m受荷面积考虑。一、承台梁计算1荷载计算a、两侧纵梁尺寸500mm1500mm承
2、台梁自重 1.050.51.52519.69箱梁自重模板自重 总计:b、中间纵梁尺寸500mm1500mm承台梁自重 1.050.51.52519.69箱梁自重 模板自重 总计:2内力计算(底板)基础纵梁、底板均按构造配筋。底板:14200 12200双层钢筋网基础纵梁:上部422,下部422,箍筋8100/200二、承台计算承台尺寸5000mm6200mm1000mm荷载情况:按每根梁860t,模板118t计算,桩直径1000mm。荷载计算:1、示意图2、计算信息 1)几何参数 计算跨度: Lx = 5000 mm; Ly = 6200 mm 板厚: h = 1000 mm 2)材料信息 混
3、凝土等级: C25 fc=11.9N/mm2 ft=1.27N/mm2 ftk=1.78N/mm2 Ec=2.80104N/mm2 钢筋种类: HRB335 fy = 300 N/mm2 Es = 2.0105 N/mm2 最小配筋率: = 0.200% 纵向受拉钢筋合力点至近边距离: as = 50mm 保护层厚度: c = 50mm 3)荷载信息(均布荷载) 永久荷载分项系数: G = 1.000 可变荷载分项系数: Q = 1.000 准永久值系数: q = 1.000 永久荷载标准值: gk = 191.900kN/m2 可变荷载标准值: qk = 0.000kN/m2 4)计算方法:
4、弹性板 5)边界条件(上端/下端/左端/右端):自由/自由/自由/自由 60设计参数 结构重要性系数: o = 1.00 泊松比: = 0.2003、计算参数: 1)计算板的跨度: Lo = 6200 mm 2)计算板的有效高度: ho = h-as=1000-50=950 mm4、配筋计算(lx/ly=5000/6200=0.8062.000 所以按双向板计算): 1)X向底板钢筋 (1) 确定X向板底弯矩 Mx = 表中系数(G*gk+Q*qk)*Lo2 = 0.0650*(1.000*0.000+1.000*191.900)*6.22 = 479.481 kN*m (2) 确定计算系数
5、s = o*Mx/(1*fc*b*ho*ho) = 1.00*479.481106/(1.00*11.9*1000*950*950) = 0.045 (3) 计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2*s) = 1-sqrt(1-2*0.045) = 0.046 (4) 计算受拉钢筋面积 As = 1*fc*b*ho*/fy = 1.000*11.9*1000*950*0.046/300 = 1722mm2 (5) 验算最小配筋率 = As/(b*h) = 1722/(1000*1000) = 0.172% min = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为As = min*b*h
6、= 0.200%*1000*1000 = 2000 mm2 采取方案d20150, 实配面积2094 mm2 2)Y向底板钢筋 (1) 确定Y向板底弯矩 My = 表中系数(G*gk+Q*qk)*Lo2 = 0.1157*(1.000*0.000+1.000*191.900)*6.22 = 853.108 kN*m (2) 确定计算系数 s = o*Mx/(1*fc*b*ho*ho) = 1.00*853.108106/(1.00*11.9*1000*950*950) = 0.079 (3) 计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2*s) = 1-sqrt(1-2*0.079) = 0.0
7、83 (4) 计算受拉钢筋面积 As = 1*fc*b*ho*/fy = 1.000*11.9*1000*950*0.083/300 = 3123mm2 (5) 验算最小配筋率 = As/(b*h) = 3123/(1000*1000) = 0.312% min = 0.200% 满足最小配筋要求 采取方案d25150, 实配面积3272 mm25、跨中挠度计算: Mk - 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值 Mq - 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值 1)计算荷载效应 Mk = Mgk + Mqk = 0.0650*(0.000+191.900)*6.22 = 479.481 kN*m Mq
8、 = Mgk+q*Mqk = 0.0650*(0.000+1.000*191.900)*6.22 = 479.481 kN*m 2)计算受弯构件的短期刚度 Bs (1) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下,构件纵向受拉钢筋应力 sk = Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.33) = 479.481106/(0.87*950*2094) = 277.046 N/mm (2) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积: Ate = 0.5*b*h = 0.5*1000*1000= 500000mm2 te = As/Ate (混凝土规范式 8.1.24
9、) = 2094/500000 = 0.419% (3) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 = 1.1-0.65*ftk/(te*sk) (混凝土规范式 8.1.22) = 1.1-0.65*1.78/(0.419%*277.046) = 0.103 因为不能小于最小值0.2,所以取 = 0.2 (4) 计算钢筋弹性模量与混凝土模量的比值 E E = Es/Ec = 2.0105/2.80104 = 7.143 (5) 计算受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 f 矩形截面,f=0 (6) 计算纵向受拉钢筋配筋率 = As/(b*ho)= 2094/(1000*950) = 0.220% (7
10、) 计算受弯构件的短期刚度 BsBs = Es*As*ho2/1.15+0.2+6*E*/(1+ 3.5f)(混凝土规范式8.2.3-1) = 2.0105*2094*9502/1.15*0.200+0.2+6*7.143*0.220%/(1+3.5*0.0) = 7.207105 kN*m2 3)计算受弯构件的长期刚度B (1) 确定考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数 当=0时,=2.0 (混凝土规范第 8.2.5 条) (2) 计算受弯构件的长期刚度 B B = Mk/(Mq*(-1)+Mk)*Bs (混凝土规范式 8.2.2) = 479.481/(479.481*(2.0-1)
11、+479.481)*7.207105 = 3.603105 kN*m2 4)计算受弯构件挠度 fmax = f*(qgk+qqk)*Lo4/B = 0.01861*(0.000+191.900)*6.24/3.603105 = 14.642mm 5)验算挠度 挠度限值fo=Lo/200=6200/200=31.000mm fmax=14.642mmfo=31.000mm,满足规范要求!三、直径1000mm钻孔桩计算(强风化700KN作为持力层)根据梁场地址勘察报告:第一层为粉质粘土,土层厚度平均5.42m,容许承载力260kPa,压缩模量10.815MPa,侧阻力特征值35KPa;第二层为粗砂
12、,土层厚度平均3.57m,容许承载力300kPa,压缩模量36MPa,侧阻力特征值65KPa;第三层为粉质粘土,土层厚度平均2.30m,容许承载力260kPa,压缩模量11.782MPa,侧阻力特征值35KPa;第四层为粗砂,土层厚度平均3.12m,容许承载力300kPa,压缩模量36MPa,侧阻力特征值75KPa;第五层为全风化斜长花岗岩,土层厚度平均3.22m,容许承载力320kPa,压缩模量8.843MPa,侧阻力特征值65KPa。第五层为强风化斜长花岗岩,容许承载力700kPa。1、制梁台座端部桩基础验算1)承载力验算因为在制梁台座上要对梁体进行初张拉,初张拉后箱梁中部拱起重量全部由两
13、端支撑,故要对制梁台座端部桩基础进行验算。荷载:根据铁路桥涵地基和基础设计规范,钻孔灌注桩的容许承载力:P (1)式中:P桩的容许承载力(KN) U桩身截面周长(m),换成孔桩径计算; fi各层土的侧阻力特征值(kPa); li各土层的厚度(m); A桩底制成面积(m2),按设计桩径计算(旋转锥30mm50mm、冲击锥50mm100mm、冲抓锥100150mm); 桩底地基土的容许承载力(kPa); m0钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数(取0.50.7)。将岩土系数带入公式(1),按桩长19m计算,其直径按1.0m计算,得到单桩的容许承载力:P1815KN端部承台有四根桩支撑,考虑一定的偏载,单桩
14、实际所受荷载为:P故制梁台座端部桩基础满足承载力要求。2)配筋计算按构造配筋(0.650.2)实配1316 =2614.3 配筋率0.333 箍筋10100/200螺旋箍2、沉降量验算:1、设计资料1)荷载信息荷载: N = 5920.00 kN单位面积承台及其上土重: 30.00 kN/m22)桩信息桩数: 4桩长: 16.00 m桩截面尺寸: 1.00 m桩端阻力比: a = 0.1250桩类型: 圆桩3)快速输入参数参数: A = 3000 mm参数: B = 4200 mm参数: C = 1200 mm4)标高信息天然地面标高: 0.00 m地下水标高: -2.57 m承台高: 1.0
15、0 m承台底标高: -1.20 m5)计算用参数分层厚度: 0.03倍桩长沉降点坐标: x = 0.00 my = 0.00 m沉降计算经验系数: 0.206)土层信息:土层信息表土层情况厚度(m)重度kN/m3Es(MPa)15.4219.6010.8123.5719.0036.0032.3019.6011.7843.1219.0036.0053.2222.008.847)桩位信息:桩位信息表桩位坐标x坐标(m)y坐标(m)Pile11.50-2.10Pile2-1.50-2.10Pile31.502.10Pile4-1.502.108)承台边界节点信息:承台边界节点表承台边界x坐标(m)y
16、坐标(m)Point12.703.30Point2-2.703.30Point3-2.70-3.30Point42.70-3.302、计算结果1)计算单桩底面的附加压力承台底面土层自重应力gihi = 19.6 1.2 = 23.52kN/m2上式中gi地下水位以下时取浮重度承台自重及其上土重荷载Gk = Ap = 35.64 30.00 = 1069.2 kN承台底面的附加荷载N = Nz + Gk - ADgihi = 5920.00 + 1069.20 - 35.64 23.5 = 6150.9 kN单桩附加荷载Q = 1537.74 kN2)确定分层厚度按用户输入的桩长倍数确定DZ =
17、 16.00 0.03 = 0.48 m3)计算分层沉降量根据基础规范附录R,采用公式R.0.4-8计算,计算的分层沉降值见下表: s = 分层总和法沉降计算表num标高(m)附加应力(kPa)自重应力(kPa)压缩模量Es(MPa)计算层厚(m)沉降量(mm)1-17.2022.81193.508.840.431.112-17.6324.12198.6610.000.482.27沉降计算到土层的最底部,程序不再计算退出s = 2.27 mm4)桩基沉降计算经验系数由用户输入沉降计算经验系数yp = 0.205)最终的沉降量计算s = yp s = 0.200 2.267 = 0.45 mmB
18、、存梁台座基础计算放两根梁:1)荷载情况:按每根梁1.05*1.1*860*21986.6t计算底板尺寸1200mm*11500mm*5000mm,每根柱承受荷载,混凝土强度等级C25。简图如下:1设计资料柱子数量: 双柱基础类型: 阶梯型基础基础阶数: 二阶基础埋深d: 1200 mmas: 50 mm转换系数Ks: 1.00基础及其上覆土平均容重g0: 25.00 kN/m3混凝土强度等级: C25, fc = 11.90 N/mm2, ft = 1.27 N/mm2钢筋强度等级: HRB335(20MnSi), fy = 300.00 N/mm2作用在基础顶部的荷载: 柱子编号N(kN)
19、Mx(kNm)My(kNm)Vx(kN)Vy(kN)柱子a4966.500.000.000.000.00柱子b4966.500.000.000.000.00计算形式: 验算截面尺寸基础是否对称: 是基础几何尺寸为:B = 1000 mmH = 1000 mmCb = 4500 mmB1 = 10000 mmL1 = 6000 mmB11 = 2750 mmL11 = 3000 mmB2 = 7000 mmL2 = 3000 mmB21 = 1250 mmL21 = 1500 mmh1 = 600 mmh2 = 600 mm基础总高度h = 1200 mm2依据规范建筑地基基础设计规范(GB 5
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