塔吊基础计算书.docx

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塔吊基础计算书

灌河大桥GH-1标段

临时工程设计

计

算

书

中交武汉港湾工程设计研究院有限公司

二O一二年八月

灌南侧塔吊基础

编制人：

校核人：

审核人：

中交武汉港湾工程设计研究院有限公司

二O一二年八月

目录

1概述1

2设计依据与条件1

2.1基础资料1

2.2规范与技术标准1

2.3设计条件1

2.3.1设计水文及高程1

2.3.2地质2

3结构布置2

4荷载分析2

4.1塔吊荷载2

4.2桩的嵌固点计算3

5塔吊基础结构计算4

5.1结构整体计算4

5.1.1计算工况4

5.1.2设计标准4

5.1.3模型及边界条件4

5.1.4计算结果分析4

5.2各构件稳定性计算5

5.3桩基承载力计算6

5.3.1单根桩需最大承载力6

5.3.2钢管桩入土深度验算6

1概述

灌河大桥工程北起于新沂河南大堤，顺接临海高等级公路连云港段（里程桩号GK12+000），终点位于陈家港镇规划新区东侧，顺接临海高等级公路盐城段（里程桩号GK19+592.660），全长约7.5km，包括灌河大桥及其接线，其中灌河大桥为双向六车道，桥面标准宽度33m，主桥主跨为490m，引桥单跨跨径30～40m，接线为双向四车道，路面标准宽度26m，线位于连云港市灌南县堆沟镇和盐城市响水县陈家港之间。

2设计依据与条件

2.1基础资料

1.《施工图设计文件》

2.2规范与技术标准

1.《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）

2.《港口工程桩基规范》（JTJ254－98）

3.《高桩码头设计与施工规范》（JTS167-1-2010）

4.《海港水文规范》（JTJ213－98）

5.《港口工程钢结构设计规范》（JTJ283－99）

6.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

7.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

8.《港口工程环境保护设计规范》（JTS149-1-2007）

9.《水运工程施工安全防护技术规范》（JTS205-1-2008）

10.《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）

11.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

12.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

2.3设计条件

2.3.1设计水文及高程

a.设计高水位：

+3.80m

b.塔吊基础顶面高程：

+5.00m

c.平均低水位：

-1.73m

d.水流流速：

2.4m/s

e计算风速：

19m/s（9级风）

2.3.2地质

参照灌河地质资料。

3结构布置

250t.m塔吊基础平面主尺寸为4.6m×4.6m（钢管桩轴距4m），顶面标高+5.00m，由Φ800×10mm钢管桩、2HN800X300塔吊基础梁组成。

塔吊支点间距为2m×2m。

4荷载分析

4.1塔吊荷载

250t.m塔吊荷载通过4个支点作用到塔吊基础上，具体位置见施工图。

1、工作状态

R1=R2=1376kN

R3=R4=-772kN

水平力F=136kN

2、工作状态

R1=R4=302kN

R2=1904kN

R3=-1300kN

水平力F=136kN

3、非工作状态

R1=R2=1551kN

R3=R4=-1015kN

水平力F=38kN

4、非工作状态

R1=R4=268kN

R2=2181kN

R3=-1645kN

水平力F=38kN

（注：

支反力正值表示压力，负值表示拔力）

4.2桩的嵌固点计算

桩的嵌固点计算公式：

桩的相对刚度系数

取

桩的换算宽度

，其中d为桩径，

桩的截面惯性矩

弹性模量

桩身最大弯矩距泥面深度

，取

经计算：

钢管桩

，取

5塔吊基础结构计算

5.1结构整体计算

5.1.1计算工况

1、工况一：

工作状态一

2、工况二：

工作状态二

3、工况三：

非工作状态一

4、工况三：

非工作状态二

其中荷载分项系数，自重取1.2，塔吊荷载取1.4，变形为标准值。

5.1.2设计标准

依照《钢结构设计规范》，Q235-B钢材的强度设计值：

弯应力

剪应力

5.1.3模型及边界条件

塔吊基础计算采用midas/civil有限元计算软件，钢管桩、塔吊基础梁均采用梁单元。

钢管桩在计算的嵌固点位置固接。

考虑到灌河水质对钢管桩具有一定的腐蚀性，Φ800X10的钢管桩，模型里按壁厚8mm考虑。

图6.2.1塔吊基础有限元模型图

5.1.4计算结果分析

各种组合下，计算结果汇总如下：

构件

类型

工况一

工况二

工况三

工况四

钢管桩

Φ800X8

组合应力（MPa）

96.79

179.21

184.11

94.37

轴应力（MPa）

61.77

47.84

51.63

66.28

反力（kN）

1229.6

（410.8）

952.3

（38.3）

1027.8

（113.8）

1319.4

（500.6）

塔吊基础

2HN800X300

组合应力（MPa）

119.85

125.01

140.92

138.82

剪应力（MPa）

94.97

84.35

93.29

105.61

注：

反力（）中为钢管桩的拔力，各构件强度均满足强度要求。

各工况下塔吊基础各构件变形计算结果如下：

变形

工况一（mm）

工况二（mm）

工况三（mm）

工况四（mm）

竖向

3.60

3.31

3.25

3.53

横向

1.66

7.75

7.92

1.87

5.2各构件稳定性计算

①对于钢管桩，工况三下，最不利内力组合

N=1028kN，M=602kN•m

计算长度取l=6m，

=

=43，属于b类截面

查表得:

——截面塑性发展系数，取1.0

——欧拉临界力，

——等效弯矩系数，取1.0

构件的稳定性满足要求。

5.3桩基承载力计算

5.3.1单根桩需最大承载力

塔吊基础Φ800×10mm钢管桩，在工况四下最大竖向力设计值P=1319.4kN，拔力设计值P=500.6kN（竖向极限承载力标准值P=946.5Kn，拔力标准值P=353.5kN）。

5.3.2钢管桩入土深度验算

根据《建筑桩基技术规范》钢管桩的单桩垂直承载力特征值应按下式计算：

式中：

——单桩垂直极限承载力标准值（kN）；

——安全系数，取

；

——桩身截面周长（m）；

——单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）；

——桩身穿过第i层土的长度（m）；

——桩端闭塞效应系数，

——单桩极限桩端阻力标准值（kPa），

取灌河勘测孔位NZK-04地质情况参考计算，设计桩长取30m，桩底标高-25.8m，入泥约25m。

钢管桩单桩竖向承载力满足要求。

根据《港口工程桩基规范》钢管桩的单桩抗拔承载力设计值应按下式计算：

式中：

——单桩抗拔承载力设计值（kN）；

——单桩抗拔承载力分项系数，取

；

——折减系数，对粘性土取0.7；

G——桩重力（kN），水下部分按浮重力计；

a——桩轴线与垂线夹角（°）；

计算得：

钢管桩单桩抗拔承载力满足要求。