双层存梁台座扩大基础Word格式.docx

1、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*216720 kN施工荷载Q2：80 kN则分布到四个存梁支点上的每个支点荷载

2、N为：（1672080）/4=4200k N3.3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4200k N，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

3、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C156.9 13.89 m3214.9 2984.9 5.3 2基础砼C25

4、62.0 124.00 273.1 33866.9 3钢筋1.4 2.83 t4097.0 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：r0NfcA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=9.52 N/mm2,则：fcA=9.52*0.785*106*10-3=7473kNN=4200 kN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

5、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：r0NR= 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：NR= （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

6、。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）；

7、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 =4370.1kN4200kN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

8、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D1m34.00 136.00 m210285606.4 桩体砼31.64 126.56 23329488.8530.385 1.54 40976312.12065.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

9、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（GB 50007-2002） 混凝土结构设计规范（GB 50010-2002） 钢结构设计规范（GB 50017-2003） 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001） 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=1000 mm 左柱Y向尺寸：Yc1=1000 mm 右柱X向尺寸：Xc2=1000 mm 右柱Y向尺寸：Yc2=1000 mm 双柱中心间距：4500 mm2 地基信息 基础埋深：d=1.

10、5 m 室内外地面高差：d=0 m 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） /s（kN/m3） Fak（kPa） a 参数 参数 1 0.50 5.00 18.00/19.00 80.0 1.00 b=0.0 d=0.0 2 4.60 9.25 18.00/19.00 120.0 1.10 b=0.3 d=1.5 3 6.40 19.00 18.00/19.00 140.0 1.10 b=2.0 d=3.03 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：=0%

11、左柱基顶各工况荷载数值列表如下： 工况 N（kN） Vx（kN） Vy（kN） Mx（kNm） My（kNm） 恒载 4180.0 0.0 0.0 0.0 0.0 活载 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 风载 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 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=11500 mm 基础底面Y向长度：By1=6000 mm 基础第一台阶高度：H1=500 mm 基础二阶底面X向长度：Bx2=9500 mm 基础二阶底面Y向长度：By

12、2=4000 mm 二阶底面X向左侧伸出柱边长度：Bx21=2500 mm 二阶底面Y向下侧伸出柱边长度：By21=2000 mm 基础第二台阶高度：H2=500 mm 基础X向伸出柱边长度：Dx=1000 mm 基础Y向伸出柱边长度：Dy=500 mm 基础第三台阶高度：H3=500 mm5 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=40 mm 底板X向钢筋：D12100 X向钢筋每米面积：Abx=11.31 cm2 X向钢筋抗拉强度：fbx=300 N/mm2 底板Y向钢筋： Y向钢筋每米面积：Aby=11.31 cm2 Y向钢筋抗拉强度：fb

13、y=300 N/mm25.2 基础顶板配筋信息 顶筋保护层厚度：Cu=40 mm 基础顶板钢筋：12200 顶板钢筋每米面积：Au=5.655 cm2 顶板钢筋抗拉强度：Fu=210 N/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+L 152 最大163 满足 基底最大压力（kPa） D+L 152 最大196 满足 基底土层1承载力 D+L 388 最小217 满足 冲切应力比 1.2D+1.4L 0.40 最大1.00 满足 剪切应力比 1.2D+1.4L 0.60 最大1.00 满足 左柱下局压应力比 1.2D+1.4L 0.20 最大1.0

14、0 满足 右柱下局压应力比 1.2D+1.4L 0.20 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+1.4L 85.5 最大798 满足 X向抗弯应力比 1.2D+1.4L 0.99 最大1.00 满足 Y向压区高度（mm） 1.2D+1.4L 34.5 最大523 满足 Y向抗弯应力比 1.2D+1.4L 0.81 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

15、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+1.4L 0 最小0 满足 基底中心沉降（mm） D+0.5L 38.5 最大120 满足 基础倾斜值（%） D+0.5L 0 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：m=（180.5+181）/1.5=18 kN/m3 基底处土层重度：=18 kN/m3 地基承载力特征值： fa=f

16、ak+b*（b-3）+d*m*（d-0.5） =120+0.318（6-3）+1.5（1.5-0.5） =163.2 kPa 地基抗震承载力特征值： faE=a*fa=163.21.1=179.52 kPa2 基础和回填土总重标准值计算 基底以上总体积： V=L*B*（d-d）=115006000（1.5-00.5）10-6=103.5 m3 基础体积：Vc=37.25 m3 基础与回填土总重标准值： Gk=（V-Vc）*m+Vc*c*g =（103.5-37.25）1.8e-005+37.252.5e-005106=2123.75 kN3 地基承载力验算 控制工况：D+L 工况内力：N=83

17、60 kN；Vx=0 kN；Vy=0 kN；Mx=0 kN*m；My=0 kN 基底作用力标准值计算： 基础总高度：H=1500 mm 柱子中心对基底X向偏心：Ex=0 mm 柱子中心对基底Y向偏心：Ey=0 mm 基底竖向力值：Fk=N=8360 kN 基底竖向合力值：Fk+Gk=8360+2123.75=10483.75 kN 基底X向力矩值： Mxk=（Mx-Vy*H-N*Ey）*（1-） =（0-0150010-3-8360010-3）（1-0）=0 kN 基底Y向力矩值： Myk=（My+Vx*H-N*Ex）*（1-） D+L工况下基底压力分布图（kPa）如下 基底平均压力值： Pk

18、=（Fk+Gk）/A=10483.75/690000104=151.938 kPa163.2，满足 基底最大压力值： Pkmax=（Fk+Gk）/A+|Myk|/Wy =10483.75/690000104+0/132250000106 =151.938 kPa195.84，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=m*d=181.5=27 kPa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=5.1 m 下卧层顶面到基础底面距离：z=3.6 m z/b=3.6/6=0.6 Es1/Es2=9.25/19=0.4868 查地基规范（GB 50007-2002）表

19、5.2.7，得地基压力扩散角：=0 土层顶面处土的附加压力值： pz=b*l*（pk-pc）/（b+2*z*tan）/（l+2*z*tan） =611.5（151.938-27）/（6+23.60）/（11.5+20） =124.938 kPa 土层顶面以上土的加权平均重度：mz=（181+183.6）/5.1=18 kN/m3 土层顶面处土的自重压力值： pcz=m*dz=185.1=91.8 kPa 土层顶面处土的压力值：pz+pcz=124.938+91.8=216.738 kPa 土层承载力特征值：fakz=140 kPa 承载力深度修正系数：dz=3 经深度修正后的土层承载力特征值：

20、 faz=fak+dz*（dz-0.5）*m=140+3（5.1-0.5）18=388.4 kPa 第1个土层压力值： 第1个土层承载力特征值：faz=388.4216.738，满足四. 基础抗冲切验算1.2D+1.4LN=10032 kN； 基底作用力计算： 基础与覆土自重设计值：G=（2123.75+0）1.2-0=2548.5 kNFd=N+G=10032+2548.5=12580.5 kNMxd=（0-010-3-10032Myd=（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

21、：h0=1500-40-10=1450 mm h=1-（h0-800）/12000=1-（1450-800）/12000=0.9417 冲切破坏锥体上边长：bt=1000 mm 冲切破坏锥体下边长：bb=3900 mm 冲切破坏锥体中边长：bm=（bb+bt）*0.5=（3900+1000）0.5=2450 mm 抗冲切承载力：Fh=0.7*h*bm*H0*ft=0.70.9417245014501.2710-3=2973.946 kN 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=6000 mm 冲切梯形上宽：ar=3900 mm 冲切梯形高度：h=1

22、550 mm 梯形上边到基础下边距离：a1=1050 mm 梯形上边到基础上边距离：a2=1050 mm 基底冲切压力值：Fl=1191.848 kN2973.946 kN，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=60001550-（10502+10502）/210-2=81975 cm2 冲切压力值：Fl=Al*（pmax-G/A）=81975（182.326-36.935）10-4=1191.845 kN2973.946 kN，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

23、切应力出现在基础X向右侧第3阶处 h=（800/h0）0.25=（800/1450）0.25=0.8618 基础第3阶抗剪切面面积为： Av=（6000450+4000500+2000500）10-6=5.7 m2 抗剪切承载力：Fv=0.7*h*Av*ft=0.70.86185.7103=4367.241 kN 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=3000 mm 经积分计算，剪切压力值：Fl=2617.043 kN4367.241 kN，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=6000300010-2=180000 cm2 剪切压力值：Fl=Al*（pmax-G/A）=18000010-4=2617.043 kN4367.241 kN，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