拌合楼基础验算修终.docx

拌合楼基础验算修终.docx

《拌合楼基础验算修终.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拌合楼基础验算修终.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

拌合楼基础验算修终

拌和楼、水泥罐基础验算

一、基础布置

1、搅拌主楼

主楼和水泥罐基础基坑共用一个，采用一体开挖成:

29x18.5x2.8m基坑。

其中主楼两处基础顶受力600KN，柱高0.43m,横截面尺寸1.1m×0.8m，预埋钢板H20mm×600mm×900mm；四处基础顶受力300KN，柱高0.43m,横截面尺寸0.8m×0.8m，预埋钢板H20mm×600mm×600mm。

2、水泥罐基础

水泥罐三十二处基础受力20KN，柱高1.2m,横截面尺寸0.8m×0.8m，预埋钢板H20mm×600mm×600mm。

3、配料机基础

配料机基础（共20个）单墩受力P2=200KN;预埋钢板12mm×400mm×400mm;墩柱高0.80m,设横截面尺寸0.8m×0.8m。

4、传送带机基础

斜皮带机基础（共28个）单墩受力P3=50KN;预埋钢板12mm×400mm×400mm;12个设横截面尺寸1.65m×0.5m,设基础高0.50m的条形基础,4个横截面尺寸0.8m×0.8m，预埋钢板12mm×400mm×400mm。

5、控制室

控制室八处基础受20KN，柱高0.60m,横截面尺寸0.4m×0.5m，预埋钢板H12mm×400mm×400mm；

二、验算资料

1、抗风等级：

风力10级左右，最大风速达34m/s。

2、扩大基础尺寸：

扩大基础尺寸：

长29m、宽18.5m、高2.8m，缺口为4.5x4m的基础，厚度0.8m，采用0.2m砂垫层，基底采用Φ165mmx6mm钢管桩加固，钢管桩深入扩大基础里0.2m，下层基础1.5x1.5x1.3m。

（详见上示意图）

3、设计荷载：

⑴水泥罐自重装满水泥180Tx8=1440T；

⑵拌和楼主楼自重30Tx4+60Tx2=240T；

⑶控制室自重2Tx8=16T；

⑷C25钢筋混凝土扩大基础自重（（29x18.5）-（4x4.5））x0.8x2.6T/m3=1078.5T；

⑸下层基础墩一共38个自重1.5x1.5x1.8x2.6x38（水泥罐32个、拌和楼6个）=400T；

⑹砼基础与水泥罐、主楼、控制室全部自重=14400+2400+160+10785+4000=31745KN。

三、计算方案

1、钢筋砼扩大基础厚度计算（根据钢筋混凝土构件配筋计算软件1.0）

-----------扩大基础筋钢筋混凝土构件抗冲切验算------------

（一）、基本信息

执行规范:

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

（二）、设计要求

结构安全等级:

一级；重要性系数:

γo=1.1

混凝土强度等级:

C30

钢筋等级:

中柱

轴力设计值:

Fl=27790（KN）

（荷载自重：

14400+2400+160+2890=19850x1.4=27790KN）

柱截面形状:

矩形

矩形长边长度:

a=29000（mm）

矩形短边长度:

b=18500（mm）

柱类型:

中柱;板柱结构中柱类型的影响系数αs=40

基础厚h:

h=800（mm）

板保护层厚度as:

as=50（mm）

（三）、设计参数

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

混凝土C30轴心抗拉强度设计值:

ft=1.43（N/mm2）

（四）、计算过程

截面有效高度h0=h-as=750mm

（1）、计算截面高度影响系数βh:

因h0<=800所以βh=1;

混凝土有效预压应力按长度的加权平均值：

=0;

（2）、局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边的比值βs，当面积为圆形时βs=2:

βs=2.00

（3）、计算截面的周长μm:

矩形截面：

μm=2X（a+h0+b+h0）=98000.00mm

（4）、局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数η1:

=1

（5）、临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数η2:

=0.58

因η2<=η1因此η=η2

（6）、计算板的抗冲切承载力F：

经计算，基础的抗冲切承载力：

F=38561.25（KN）

因Fl≤F，结构安全。

2、钢管桩承载力计算

钢管桩最大容许承载力计算

搅拌站水泥罐基础拟采用钢管桩加固，钢管桩直径630mm，壁厚为6mm。

单桩垂直承载力分项系数，一般取1.60～1.65。

有试桩资料时取1.60，无试桩资料时取1.65。

根据现场实际勘探地质得知，粉细砂稍密状层，深度为12m，钢管桩采用打桩振动锤击下沉。

不计桩尖承载力，仅计算钢管桩侧摩阻。

根据现场实际钻探地质情况，按照打入局部细砂层12m计算：

桩身穿过各地层与桩身之间的极限摩阻力KPa；

沉桩的容许承载力：

[ρ]=1/2（U∑a¡l¡τ¡+aAδR）（参考路桥施工手册392页）

上式中[ρ]-端桩轴向受压容许承载力KN；

U-桩周长m=1.98；

l¡承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度m=29；

τ¡-与对应的各土层与桩壁的极限摩阻力kPa（见上图表）；

δR-桩尖处土的极限承载力kPa，取0；

a¡、a-分别为震动沉桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力的影响系数，其值取为0.5；

单桩承载力为:

[ρ]=0.5x（1.98x0.5x（0.5x18+2.0x50+3.3x25+3.5x30+2.7x60））+0.5

=227KN

3、钢筋混凝土扩大基础容许承载力计算

地基承载力验算

地基容许承载力的修正值计算依据《路桥施工技术手册》第363页。

[δ]=[δ0]+κ1γ1（b-2）+κ2γ2（h-3）

=44.5+19.3（10-2）+1.5x19（3-3）

=199kPa

[δ]-地基土按照深度和宽度修正后的容许承载力，kPa;

[δ0]-地基容许承载力kPa，经现场轻型初探得知为44.5kPa;

b-基础底面的最小边宽，当b＜2m时，取b＞2m，当b＞10m时，取b=10m计；

h-基础底面埋置深度m,对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起，不受水流冲刷者，由天然地面算起，位于挖方内的基础，由开挖后地面算起；当h＜3m时,按=3m计；

γ1-基底以下持力层的天然容重（KN/m3）=19.3；

γ2-基底以下土的容重（KN/m3）=19；

κ1、κ2-地基土容许承载力随基础宽度和深度的修正系数，查表得知κ1取0，κ2取1.5；

P/A=fa≤fa0

P—主体总重量;

A—基础作用于地基上有效面积；

fa0—基础受到的压应力MPa;

fa—基础总的容许应力MPa。

P1楼动荷载2400KNx1.4=3360KN；p2罐荷载14400KNx1.4=20160KN。

扩大基础与水泥罐、主楼、控制室全部自重P=3360+20160+160+10785+4000=38465KN；

基础作用于地基上有效面积A=29mx18.5m-4.5mx4m=518.5m2,

fa0=P/A=38465/518.5=74.2KPa。

fa≤fa0满足要求！

为扩大基地承载力，使用松木桩处理。

四、验算

1、水泥罐验算

1.1、水泥罐基础墩验算

地基承载力

P/A=σ水泥罐≤[σ基础]

P—水泥罐重量;

A—基础作用于地基上有效面积；

σ水泥罐—基础受到的压应力MPa

[σ基础]—基础总的容许应力MPa

根据上面的力学公式，装满水泥的水泥罐自重180T×8=1440T，每个水泥罐1800KN，四个基础墩P=1800/4=450KN，动荷载P1=450x1.4=630KN,下层基础A=1.5x1.5m=2.25m2；

σ水泥罐=P/A=630-248/2.25=170KPa。

采用钢管桩处理，地基承载力满足承载要求。

1.2、水泥罐基础抗倾覆

受季风气候影响，根据历年气象资料，参考设计资料，考虑最大风力为34m/s，水泥罐顶至地表面距离为8m，罐身长12m，水泥罐直径3.3m，4个罐基本并排竖立，受风面158.4m2，整体受风力抵抗风载，在最不利风力下计算基础的抗倾覆性。

风力计算：

风荷载强度计算：

基本风压：

P2水泥罐风荷载风荷载各作用位置，水泥罐受风面的倾覆风弯矩

作用高度：

H1=19m

A1=19×3.3=62.7m2F1=62.7x722.5x4=18.1KN.m

作用高度：

H1=16.74m

A2=16.74×3.3=55.24m2F2=55.24x722.5x4=15.9KN.m

作用高度：

H2=14.48m

A3=14.48×3.3=47.78m2F3=47.78x722.5x4=13.8KN.m

作用高度：

H3=12.22m

A4=12.22×3.3=40.32m2F4=40.32x722.5x4=11.6KN.m

作用高度：

H4=9.96m

A5=9.96×3.3=32.87m2F4=32.87x722.5x4=9.5KN.m

M2=18.1+15.9+13.8+11.6+9.5=68.9KN.m

M1稳定力矩计算：

假定筒仓绕AB轴倾覆，稳定力矩由两部分组成，M稳1水泥罐自重7200KN稳定力矩，M稳2是水泥仓立柱与基础连接焊接钢板和螺栓抗拉产生的稳定力矩。

水泥罐按0.1m偏心计算：

M1—稳定弯距KN•M

M2—抵抗弯距KN•M

Kc=M1/M2=720/68.9

=10.4≥1.5满足抗倾覆要求!

为了提高水泥罐的抗倾覆能力,在水泥罐四面拉设缆风的措施。

1.3、缆风绳的设置

水泥罐的顶部四个面均制作有吊耳，供安装缆风绳使用。

水泥罐的在长期使用过程中基础的不均匀沉降（按规范监测）及雨季大风对水泥罐的稳定性有不利影响，为增大安全系数，一般设置四个方向的缆风绳，缆风绳设置2级，10m级，防风缆钢丝绳直径>10mm。

由于施工场地限制，1级揽风绳常用，2级缆风绳，在遇到暴雨或台风警报前，设置2级缆风绳，缆风绳配置的地锚提前埋置做好准备。

在并排3个水泥罐连成一体，另1个水泥罐单独。

1.4、水泥罐基础滑动稳定性

K0=P1×f/P2≥1.3即满足要求；

P1—水泥罐与基础自重KN；

P2—风荷载KN；

f—基底摩擦系数，查表得0.25；

根据上面的力学公式，

K0=P1×f/P2=8700*1.2*0.25/26*4=25≥1.3满足基础滑动稳定性要求。

1.5、水泥罐支腿处混凝土承压性

根据5力学计算公式，已知180T的水泥罐，单腿受力P=450KN，承压面积为800mm×800mm

P/A=450KN/（800mm×800mm）=0.703MPa≤25MPa（C25砼）。

满足受压要求。

经过验算，水泥罐基础满足承载力和稳定性要求。

1.6、水泥罐支腿处混凝土抗裂缝计算（根据钢筋混凝土构件配筋计算软件1.0）

-----------构件裂缝计算------------

（一）、基本信息

执行规范:

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

（二）、设计要求

构件截面类型:

矩形截面

构件受力类型:

受弯构件

矩形截面宽度:

b=1500（mm）

矩形截面高度:

h=1500（mm）

构件计算长度:

l0=2100（mm）

构件不承受重复荷载

构件裂缝限值:

0.3mm

构件纵向受拉钢筋为带肋钢筋

混凝土强度等级:

C25

纵向钢筋等级:

HRB400

准永久组合弯矩值Mq=260（KN.m）

准永久组合轴向压力值:

Nq=1480（KN）

受拉钢筋面积:

As=2250（mm2）

纵向等效钢筋直径:

dep=22（mm）

钢筋保护层厚度:

as=50（mm）

最外层纵向受拉钢筋外缘至受拉区底边距离:

cs=50（mm）

（三）、设计参数

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

混凝土C25轴心抗拉强度设计值:

ft=1.27（N/mm2）

受压钢筋HRB335弹性模量Es=200000（N/mm2）

（四）、计算过程

（1）、计算有效受拉钢筋截面积计算的纵向受拉钢筋的配筋率ρte：

ρte=0.010

（2）、计算按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力σs：

σs=88.548N/mm2

（3）、计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ：

混凝土轴心抗拉强度ftk=1.27N/mm2

ψ=0.200

（4）、计算最大裂缝宽度wmax：

构件受力特征系数acr=1.9

纵向等效钢筋直径dep=22.0mm

最大裂缝宽度wmax=0.046mm

最大裂缝宽度wmax=0.046mm<裂缝宽度限值=0.3mm

1.7、水泥罐上支腿处抗冲切计算（根据钢筋混凝土构件配筋计算软件1.0）

-----------构件筋钢筋混凝土构件抗冲切验算------------

（一）、基本信息

执行规范:

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

（二）、设计要求

结构安全等级:

一级；重要性系数:

γo=1.1

混凝土强度等级:

C25

钢筋等级:

角柱

轴力设计值:

Fl=450（KN）

柱截面形状:

矩形

矩形长边长度:

a=800（mm）

矩形短边长度:

b=800（mm）

柱类型:

角柱;板柱结构中柱类型的影响系数αs=20

柱高h:

h=1800（mm）

柱保护层厚度as:

as=50（mm）

（三）、设计参数

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

混凝土C25轴心抗拉强度设计值:

ft=1.27（N/mm2）

（四）、计算过程

截面有效高度h0=h-as=1150mm

（1）、计算截面高度影响系数βh:

因h0>=800所以βh=0.9;

混凝土有效预压应力按长度的加权平均值：

=0;

（2）、局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边的比值βs，当面积为圆形时βs=2:

βs=2.00

（3）、计算截面的周长μm:

矩形截面：

μm=2X（a+h0+b+h0）=7800.00mm

（4）、局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数η1:

=1

（5）、临界截面周长与柱截面有效高度之比的影响系数η2:

=1.24

因η1<=η2因此η=η1

（6）、计算柱的抗冲切承载力F：

经计算，柱的抗冲切承载力：

F=6524.45（KN）

因Fl≤F，结构安全。

2、拌和楼基础验算

2.1、地基承载力

拌和楼和水泥罐基坑开挖深度为29x18.5m，坑底铺0.2m厚碎石，上为0.8m厚的C30钢筋砼扩大基础，扩大基础上为1.5x1.5x1.8m基础墩，拌和楼墩分为两种1.1x0.8m、0.8x0.8m的钢筋砼墩柱，墩柱露出原地面0.43m。

根据规范，不考虑摩擦力的影响，计算时考虑主楼2处基础顶受力600KN通过基础作用于基础上，4处基础顶受力300KN通过基础作用于基础上。

P/A=σ≤σ0

P—拌合站主楼重量;

A—基础作用于地基上有效面积；

σ—基础受到的压应力MPa;

[σ基础]—基础总的容许应力MPa。

基础静荷载P（600*2+300*4）=2400KN，已知一个基础墩取动荷载系数为1.4，动荷载P1=600KN*1.4=840KN,P2=300KN*1.4=420KN。

单个下层基础面积计算6个A=1.5m*1.5=2.25m2。

σ1=P/A=870/2.25=386kpa；σ2=P/A=420/2.25=186Kpa

则对每个独立基础底打插钢管桩，基础处理后每墩承担承载力248KN（计算见钢管桩单桩承载）,即满足承载力要求!

2.1、拌合楼基础抗倾覆

计算示意见下图

考虑最大风级，最大风速取为34m/s，楼顶至地表面距离为9.3米，两个6m主楼并排，受风面4.15m，受风面49.8m2，整体受风力抵抗风载，在最不利风力下计算基础的抗倾覆性，拌和楼的最大偏心距为0.1m,1.2系数。

风力计算：

风荷载强度计算：

基本风压：

P2拌和楼风荷载：

722.5x49.8=35980N；

P1拌和楼与基础自重：

2400+631.8+1078.5=4110.3KN；

风荷载位置7.305m，整体受风力抵抗风载，在最不利风力下计算基础的抗倾覆性，拌和楼的风弯矩M2=3.6x7.305=26.3KN.m，其中拌和楼满载荷载取mg=2400KN，则：

M1—稳定弯距KN•M

M2—抵抗弯距KN•M

Kc=M1/M2=240/26.3

=9.1≥1.5满足抗倾覆要求！

2.2、拌合楼基础滑动稳定性

K0=P1×f/P2≥1.3即满足要求；

P1—水泥罐与基础自重KN；

P2—风荷载KN；

f—基底摩擦系数，查表得0.25；

根据力学公式:

K0=P1×f/P2

=4110.3*1.2*0.25/237.25

=5.2≥1.3满足基础滑动稳定性要求。

2.3、扩大基础和支腿配筋

1、支腿配筋计算

-----------偏心受压构件配筋计算------------

（一）、基本信息

执行规范:

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

（二）、设计要求

结构安全等级:

一级；重要性系数:

γo=1.1

混凝土强度等级:

C30

钢筋等级:

HRB400

一端弯矩设计值:

M1=225（KN-m）

另一端弯矩设计值:

M2=225（KN-m）

轴向压力设计值:

N=480（KN-m）

矩形截面宽度:

b=800（mm）

矩形截面高度:

h=800（mm）

受压As'保护层厚度a':

a'=50（mm）

受拉As保护层厚度a:

a=50（mm）

构件计算长度l0:

l0=1200（mm）

（三）、设计参数

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

混凝土C30轴心抗压强度设计值:

fc=14.3（N/mm2）

混凝土C30轴心抗拉强度设计值:

ft=1.43（N/mm2）

受压钢筋HRB400抗压强度设计值:

fy'=360（N/mm2）

（四）、计算过程

（1）、判断是否需要考虑轴向力在弯矩方向二阶效应对截面偏心距的影响。

1）判断两端弯矩的比值

M1/M2=225/225=1.000>0.9

2）构件长细比

lc/i=1200/[800/（2X1.732）]=5.196<34-12X（M1/M2）=22.000

3）柱的轴压比

N/fcA=N*1000/（fc*b*h）=0.052<0.9

根据以上判断，需要考虑轴力作用下二阶效应对截面偏心距的影响。

（2）、调整截面承受的弯矩。

1）附加偏心距ea

偏心距:

ea=h/30=26.667>20mm

2）求构件端截面偏心距调节系数Cm

Cm=1.000>0.7

3）求截面曲率休整系数ζc

ζc=9.533>1.0取ζc=1.0

4）求截面弯矩增大系数ηns

ηns=1.003

5）计算调整后的的弯矩值M

M=248.15KN.m

（3）、判断大小偏心受压

初始偏心距ei=e0+ea=M/N+ea=543.643mm

相对受压区高度ξ：

ξ=N/（γ0fcbh0）=0.051

相对界限受压区高度ξb：

ξb=0.518

因ξ<=ξb经判断此构件为大偏心受压构件

e'=195.07

（4）、求截面配筋面积As=As'

截面配筋面积As=As'=371.56

（五）、裂缝验算及单侧钢筋选配As=As'=（371.56mm2）

准永久组合弯矩值Mq=450.00（KN.m）

准永久组合轴向压力值Nq=1920.00（KN）

最大裂缝Wmax=0.2mm

D（mm）--Asi（mm*mm）-----U（%）---------需配根数----最大裂缝宽度（mm）

16------1808.64--------0.28------------9D16-------0.1932

18------2034.72--------0.32------------8D18-------0.1398

20------1884.00--------0.29------------6D20-------0.1900

最大裂缝Wmax=0.3mm

D（mm）---Asi（mm*mm）---------U（%）-------需配根数-----最大裂缝宽度（mm）

16--------1607.68-----------0.25---------8D16-------0.2611

18--------1780.38-----------0.28---------7D18-------0.2133

20--------1884.00-----------0.29---------6D20-------0.1900

2.4、预埋钢板底部混凝土强度检算

拌和楼

墩=300KN/0.6*0.6=0.833MPa＜ƒc[C25]钢板底部混凝土强度满足要求。

墩=600KN/0.9*0.6=1.11MPa＜ƒc[C25]钢板底部混凝土强度满足要求。

水泥罐

墩=450KN/0.6*0.6=1.25MPa＜ƒc[C25]钢板底部混凝土强度满足要求。

控制室

墩=20KN/0.4*0.4=0.125MPa＜ƒc[C25]钢板底部混凝土强度满足要求。