双层存梁台座扩大基础Word格式.docx

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单层存梁考虑用扩大基础；

但因为考虑双层存梁，荷载较大，仅两片箱梁的重量已达1673t，通过综合比选，最终存梁台座预设计为扩大基础与钻孔灌注桩这两种结构形式。

3、设计参数选定

3.1箱梁简介

32m箱梁为新建300-350公里客运专线铁路设计使用,截面类型为单箱单室等高度简支箱梁，梁段顶板、底板及腹板局部向内侧加厚；

梁顶宽12.2m，底宽5.5m，梁高3.078m。

梁体混凝土等级为C50混凝土，桥面系采用C40混凝土，预应力体系采用自锚式拉丝体系，

图3.1:

箱梁断面图（单位：

mm）

3.2施工荷载

双孔梁自重Q1：

8360*2＝16720kN

施工荷载Q2：

80kN

则分布到四个存梁支点上的每个支点荷载N为：

（16720＋80）/4=4200kN

3.3材料性能指标

（1）、C25砼：

抗拉强度标准值：

[ftk]=2Mpa

弯曲抗压强度标准值：

[fcm,k]=17Mpa

（2）、钢筋

I级钢筋：

，

II级钢筋：

4．双层层存梁台座设计

4.1方案一：

扩大基础结构形式

4.1.1　基础设计

　　采用MTstool软件进行设计，双层存梁台座采用双柱整体阶梯式扩大基础，其底部尺寸设为11.5m*6m,基础总高1.5m，每级台阶高度为0.5m，基础埋深1.5m。

将场内地质相关数据输入界面，每支点荷载为4200kN，恒载分项系数取1.2，人工配筋进行验算分析。

分析结果显示，除配筋率超出规范规定范围外，其余均满足要求。

因存梁台座为临时工程，且恒载稳定，只要地基承载力、抗弯、抗冲切、抗剪能力满足要求，基础是不是发生少筋破坏，故而，在确保安全的前提下，为减少施工设计成本，基础配筋设计时未按最少配筋率的要求进行配筋。

设计分析结果见附件：

独立基础验算计算书。

基础设计具体尺寸及其配筋见图4.1.1-1。

图4.1.1-1：

基础纵剖面及平面设计图

4.1.2　工程初步预算

经计算，扩大基础工程量及其费用如下：

表4.1.1-1:

单个扩大基础式存梁台座工程数量及费用初步预算

序号

项目

规格

单个基础

数量

一个存梁

台座数量

单位

综合单价

单项费用

（元）

总费用

（万元）

1

砼垫层

C15

6.9

13.89

m3

214.9

2984.9

5.3

2

基础砼

C25

62.0

124.00

273.1

33866.9

3

钢筋

1.4

2.83

t

4097.0

11597.3

4

挖方

117.0

234.00

15.0

3510.0

5

填方

51.5

103.00

8.0

824.0

4.2方案二：

钻孔桩结构形式

4.2.1　桩型选择

　　桩顶轴向压力应符合下式：

r0N≤fcA

根据工程重要性，r0取1.0，fc为砼压强度设计值，桩体采用C25，则fc经修正后fc=11.9*0.8=9.52N/mm2,则：

fcA=9.52*0.785*106*10-3=7473kN>

N=4200kN

轴心抗压强度满足要求，桩径采用直径1米可以。

4.2.2　承载力分析

根据地质条件，选择直径1.0m的磨擦型钻孔桩，施工方法采用旋挖钻法施工。

拟设的钻孔桩构造形式如图4.2.1.

图4.2.1:

箱梁钻孔桩相对位置图（单位：

根据建筑桩基技术规范JGJ94-94，桩基竖向承载力需符合下列要求：

r0N≤R=Qsk/rs+Qpk/rp=（u

/rs+qpkAp/rp）

根据工程重要性，r0取1.0，根据施工工艺，rs与rp均取1.67，上式即为：

N≤R=（u

+qpkAp）/1.67

拟设计桩长34m，桩径1.0m。

取地勘报告中ZK1孔号（此点靠近拟施工场地位置）数据进行计算分析，由上至下土分层厚度依次为：

耕植土0.4m，粉土层4.8m，粉砂层6.0m，粉土层1.4m，粘土层5.4m，粉砂层16m。

单桩竖向力为N=4200KN。

由表可以查得桩极限侧阻力和桩极限端阻力：

根据设计规范及场区勘察报告，各层qsk与qpk取值如下：

第一层：

耕植土，厚0.4m，qsk=20（kPa）；

qpk=0（kPa）；

第二层：

粉土层，厚4.8m，qsk=40（kPa）；

qpk=1900（kPa）；

第三层：

粉砂层，厚6.0m，qsk=42（kPa）；

qpk=2500（kPa）；

第四层：

粉土层，厚1.4m，qsk=45（kPa）；

qpk=2300（kPa）；

第五层：

粘土层，厚5.4m，qsk=48（kPa）；

qpk=2000（kPa）；

第六层：

粉砂层，厚16m，qsk=50（kPa）；

qpk=3000（kPa）；

故单桩竖向承载力值为：

R=（u

=[（3.14*1.0）*（20*0.4+40*4.8+42*6.0+45*1.4+48*5.4+50*16）+3000*3.14*1.02/4]/1.67

=4370.1kN＞4200kN

符合设计双层存梁要求。

4.2.3　桩体配筋

桩基主筋配筋率设为0.3%,则As=785000*0.3%=2355.0mm2。

配置16D16钢筋，配置钢筋面积为As`=2411.5mm2，主筋间距为175mm。

根据L=4/a,钢筋笼主筋长度设置为8m（a=0.5）。

箍筋采用D8圆盘条，按200mm的间距进行配置，桩顶4m范围内加密，间距为100mm，钢筋笼每隔2m设置一道D16螺纹钢焊接加劲箍筋。

为加强桩体的整体性，在每端两桩体顶部设置一道截面为1m*1m，长4.5m的横系梁，并按构造配置D16螺纹钢筋。

4.2.4工程初步预算

经计算，钻孔桩式存梁台座工程量及其费用如下：

表4.2.4-1:

单个钻孔桩式存梁台座工程数量及费用初步预算

单根桩

钻孔

D1m

34.00

136.00

m

210

28560

6.4

桩体砼

31.64

126.56

233

29488.853

0.385

1.54

4097

6312.1206

5.方案比选

从以上两种方案中，工程费用钻孔桩式存梁台座费用大于扩大基础式施工的施工费用，且从施工难易程度及施工工期来分析，则扩大基础式存梁台座较容易、较快，质量也易于控制，再次从目前的存梁紧张，施工工期紧张上看，宜采用扩大基础式存梁台座。

附：

独立基础验算计算书

附件：

　　　　　　　　独立基础验算计算书

一.设计资料

1基本信息

验算依据：

建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）

混凝土结构设计规范（GB50010-2002）

钢结构设计规范（GB50017-2003）

建筑结构荷载规范（GB50009-2001）

连接柱子数目：

2个

连接柱子类型：

单肢混凝土柱

左柱X向尺寸：

Xc1=1000mm

左柱Y向尺寸：

Yc1=1000mm

右柱X向尺寸：

Xc2=1000mm

右柱Y向尺寸：

Yc2=1000mm

双柱中心间距：

4500mm

2地基信息

基础埋深：

d=1.5m

室内外地面高差：

Δd=0m

地基名称:

永年梁场

本地基现有3个土层

受力土层范围内没有地下水。

地基土层分布示意图如下：

地基土层具体信息列表如下：

序厚（m）Es（mPa）γ/γs（kN/m3）Fak（kPa）ζa参数参数

10.505.0018.00/19.0080.01.00ηb=0.0ηd=0.0

24.609.2518.00/19.00120.01.10ηb=0.3ηd=1.5

36.4019.0018.00/19.00140.01.10ηb=2.0ηd=3.0

3荷载信息

基顶荷载模式：

基本工况内力标准值

基础拉梁弯矩分担百分比：

η=0%

左柱基顶各工况荷载数值列表如下：

工况N（kN）Vx（kN）Vy（kN）Mx（kN·

m）My（kN·

m）

恒载4180.00.00.00.00.0

活载0.00.00.00.00.0

风载0.00.00.00.00.0

右柱基顶各工况荷载数值列表如下：

4基础信息

基础类型：

阶形基础

基础连接方式：

平台连接

基础阶数：

3阶

基础混凝土标号：

基础尺寸示意图如下：

基础底面X向长度：

Bx1=11500mm

基础底面Y向长度：

By1=6000mm

基础第一台阶高度：

H1=500mm

基础二阶底面X向长度：

Bx2=9500mm

基础二阶底面Y向长度：

By2=4000mm

二阶底面X向左侧伸出柱边长度：

Bx21=2500mm

二阶底面Y向下侧伸出柱边长度：

By21=2000mm

基础第二台阶高度：

H2=500mm

基础X向伸出柱边长度：

Dx=1000mm

基础Y向伸出柱边长度：

Dy=500mm

基础第三台阶高度：

H3=500mm

5配筋信息

基础配筋示意图如下：

5.1基础底板配筋信息

基底有垫层，钢筋保护层厚度：

C=40mm

底板X向钢筋：

D12@100

X向钢筋每米面积：

Abx=11.31cm2

X向钢筋抗拉强度：

fbx=300N/mm2

底板Y向钢筋：

Y向钢筋每米面积：

Aby=11.31cm2

Y向钢筋抗拉强度：

fby=300N/mm2

5.2基础顶板配筋信息

顶筋保护层厚度：

Cu=40mm

基础顶板钢筋：

Φ12@200

顶板钢筋每米面积：

Au=5.655cm2

顶板钢筋抗拉强度：

Fu=210N/mm2

二.验算结果一览

验算项验算工况数值限值结果

基底平均压力（kPa）D+L152最大163满足

基底最大压力（kPa）D+L152最大196满足

基底土层1承载力D+L388最小217满足

冲切应力比1.2D+1.4L0.40最大1.00满足

剪切应力比1.2D+1.4L0.60最大1.00满足

左柱下局压应力比1.2D+1.4L0.20最大1.00满足

右柱下局压应力比1.2D+1.4L0.20最大1.00满足

混凝土强度标号——C25最低C20满足

X向压区高度（mm）1.2D+1.4L85.5最大798满足

X向抗弯应力比1.2D+1.4L0.99最大1.00满足

Y向压区高度（mm）1.2D+1.4L34.5最大523满足

Y向抗弯应力比1.2D+1.4L0.81最大1.00满足

保护层厚度（mm）——40.0最小40.0满足

X向配筋率（%）——0.12最小0.15不满足

X向钢筋直径（mm）——12.0最小10.0满足

X向钢筋间距（mm）——100最小100满足

X向钢筋间距（mm）——100最大200满足

Y向配筋率（%）——0.10最小0.15不满足

Y向钢筋直径（mm）——12.0最小10.0满足

Y向钢筋间距（mm）——100最小100满足

Y向钢筋间距（mm）——100最大200满足

抗弯承载力[MPa]1.2D+1.4L0最小0满足

基底中心沉降（mm）D+0.5L38.5最大120满足

基础倾斜值（%）D+0.5L0最大0.40满足

三.地基承载力验算

1地基承载力特征值计算

基础覆土的加权平均重度：

γm=（18×

0.5+18×

1）/1.5=18kN/m3

基底处土层重度：

γ=18kN/m3

地基承载力特征值：

fa=fak+ηbγ*（b-3）+ηd*γm*（d-0.5）

=120+0.3×

18×

（6-3）+1.5×

（1.5-0.5）

=163.2kPa

地基抗震承载力特征值：

faE=ζa*fa=163.2×

1.1=179.52kPa

2基础和回填土总重标准值计算

基底以上总体积：

V=L*B*（d-Δd）=11500×

6000×

（1.5-0×

0.5）×

10-6=103.5m3

基础体积：

Vc=37.25m3

基础与回填土总重标准值：

Gk=（V-Vc）*γm+Vc*ρc*g

=[（103.5-37.25）×

1.8e-005+37.25×

2.5e-005]×

106=2123.75kN

3地基承载力验算

控制工况：

D+L

工况内力：

N=8360kN；

Vx=0kN；

Vy=0kN；

Mx=0kN*m；

My=0kN·

基底作用力标准值计算：

基础总高度：

H=1500mm

柱子中心对基底X向偏心：

Ex=0mm

柱子中心对基底Y向偏心：

Ey=0mm

基底竖向力值：

Fk=N=8360kN

基底竖向合力值：

Fk+Gk=8360+2123.75=10483.75kN

基底X向力矩值：

Mxk=（Mx-Vy*H-N*Ey）*（1-η）

=（0-0×

1500×

10-3-8360×

0×

10-3）×

（1-0）=0kN·

基底Y向力矩值：

Myk=（My+Vx*H-N*Ex）*（1-η）

D+L工况下基底压力分布图（kPa）如下

基底平均压力值：

Pk=（Fk+Gk）/A=10483.75/690000×

104=151.938kPa≤163.2，满足

基底最大压力值：

Pkmax=（Fk+Gk）/A+|Myk|/Wy

=10483.75/690000×

104+0/132250000×

106

=151.938kPa≤195.84，满足

4基础下卧土层承载力验算

基础底面处土的自重压力值：

pc=γm*d=18×

1.5=27kPa

基底下第1个下卧层承载力验算

土层顶面到地面的距离：

dz=5.1m

下卧层顶面到基础底面距离：

z=3.6m

z/b=3.6/6=0.6

Es1/Es2=9.25/19=0.4868

查地基规范（GB50007-2002）表5.2.7，得地基压力扩散角：

θ=0°

土层顶面处土的附加压力值：

pz=b*l*（pk-pc）/（b+2*z*tanθ）/（l+2*z*tanθ）

=6×

11.5×

（151.938-27）/（6+2×

3.6×

0）/（11.5+2×

0）

=124.938kPa

土层顶面以上土的加权平均重度：

γmz=（18×

1+18×

3.6）/5.1=18kN/m3

土层顶面处土的自重压力值：

pcz=γm*dz=18×

5.1=91.8kPa

土层顶面处土的压力值：

pz+pcz=124.938+91.8=216.738kPa

土层承载力特征值：

fakz=140kPa

承载力深度修正系数：

ηdz=3

经深度修正后的土层承载力特征值：

faz=fak+ηdz*（dz-0.5）*γm=140+3×

（5.1-0.5）×

18=388.4kPa

第1个土层压力值：

第1个土层承载力特征值：

faz=388.4≥216.738，满足

四.基础抗冲切验算

1.2D+1.4L

N=10032kN；

基底作用力计算：

基础与覆土自重设计值：

G=（2123.75+0）×

1.2-0=2548.5kN

Fd=N+G=10032+2548.5=12580.5kN

Mxd=（0-0×

10-3-10032×

Myd=（0-0×

1.2D+1.4L工况下基底压力分布图（kPa）如下

基础的最大冲切应力出现在基础X向右侧第3阶处

冲切锥体抗冲切承载力计算：

基础第3阶有效高度：

h0=1500-40-10=1450mm

βh=1-（h0-800）/12000=1-（1450-800）/12000=0.9417

冲切破坏锥体上边长：

bt=1000mm

冲切破坏锥体下边长：

bb=3900mm

冲切破坏锥体中边长：

bm=（bb+bt）*0.5=（3900+1000）×

0.5=2450mm

抗冲切承载力：

Fh=0.7*βh*bm*H0*ft=0.7×

0.9417×

2450×

1450×

1.27×

10-3=2973.946kN

冲切验算取用的基底呈梯形分布，区域内地基净压力分布图（kPa）如下

冲切梯形下宽：

l=6000mm

冲切梯形上宽：

ar=3900mm

冲切梯形高度：

h=1550mm

梯形上边到基础下边距离：

a1=1050mm

梯形上边到基础上边距离：

a2=1050mm

基底冲切压力值：

Fl=1191.848kN≤2973.946kN，满足

按保守简化方法（均布最大净反力）计算的冲切压力为：

冲切作用基底面积：

Al=l*h-（a12+a22）/2=[6000×

1550-（10502+10502）/2]×

10-2=81975cm2

冲切压力值：

Fl=Al*（pmax-G/A）=81975×

（182.326-36.935）×

10-4=1191.845kN≤2973.946kN，满足

五.基础抗剪切验算

基底作用力和净压力分布同冲切验算时，详见冲切验算

基础的最大剪切应力出现在基础X向右侧第3阶处

βh=（800/h0）0.25=（800/1450）0.25=0.8618

基础第3阶抗剪切面面积为：

Av=（6000×

450+4000×

500+2000×

500）×

10-6=5.7m2

抗剪切承载力：

Fv=0.7*βh*Av*ft=0.7×

0.8618×

5.7×

103=4367.241kN

基底剪切矩形内地基净压力分布图（kPa）如下

基底剪切矩形宽度：

基底剪切矩形高度：

h=3000mm

经积分计算，剪切压力值：

Fl=2617.043kN≤4367.241kN，满足

按保守简化方法（均布最大净反力）计算的剪切压力：

剪切作用基底面积：

Al=l*h=6000×

3000×

10-2=180000cm2

剪切压力值：

Fl=Al*（pmax-G/A）=180000×

10-4=2617.043kN≤4367.241kN，满足

六.控制工况下基础局部受压验算

按素混凝土验算柱下基础混凝土的局部受压

考