塔机四桩预制桩基础计算书

1. 计算参数

(1) 基本参数

采用1台QTZ160塔式起重机，臂长65.00m,初装高度35.00为m，塔身尺寸1.65m,

地下室开深度为-7.05m；现场地面标高-0.30m。塔机基础面标高-0.30m，采用预应力

管桩基础。

1) 塔吊基础受力情况（表1图1）

表1

图1塔吊基础受力示意图

比较塔机的工作状态和非工作状态的受力情况，塔吊基础按非工作状态计算（图

2）；

F k’=438.00×1.2=525.60kN，F h’=67.00×1.4=93.80kN

M k=(1698.00+67.00×1.40)×1.4=2508.52kN.m

2) 桩顶以下岩土力学资料（表2）

表2

序号 地层名称

厚度L

(m)

极限侧阻力标

准值q sik(kPa)

极限端阻力标

准值q pk(kPa)

q sik L i

(kN/m)

折减系数λi

λi q sik L i

(kN/m)

1 杂填土 1.00 22.00 22.00 0 0

2 淤泥 1.00 14.00 14.00 0 0

3 淤泥质土 2.50 22.00 55.00 0.40 22.00

4 砂质土 2.00 40.00 80.00 0.50 40.00

5 粉细砂 3.40 50.00 170.00 0.50 85.00

6 粉质粘土 4.00 66.00 2.00 0.70 184.80

7 强风化粉砂岩 1.00 160.00 6000.00 160.00 1.00 160.00

桩长 14.90 ∑q sk L i=765.00 ∑λi q sik L i= 491.80

3) 基础设计主要参数（图2）基础桩采用4根Φ500预应力管桩,桩顶标高-1.70m；桩混凝土等级C80,f C=35.90N/mm2 ,E C=3.80×104 N/mm2；f t=2.22N/mm2,桩长15.90m,管道壁厚90mm；钢筋HRB335，f y=300N/mm2,E s=2.00×105N/mm2；

承台尺寸长(a)=4.20m,宽(b)=4.20m,高(h)=1.50m；桩中心与承台中心1.35m,承台面标高-0.30m；承台混凝土等级C35，f t=1.57N/mm2,f C=16.70N/mm2,γ砼=25kN/m3。

G k=a×b×h×γ砼×1.2=4.20×4.20×1.50×25×1.2=793.80kN

图2塔机基础尺寸示意图

2. 桩顶作用效应计算

(1) 竖向力

1) 轴心竖向力作用下

N k =(F k’＋G k)/n=(525.60+793.80)/4=329.85kN

2) 偏心竖向力作用下

按照M x作用在对角线进行计算，M x=M k=2508.52kN.m y i=1.35×21/2=1.91m

N k =(F k’＋G k)/n±M x y i/Σy i2=329.85±2508.52×1.91/（2×1.912）=329.85±656.68 N kmax=986.53kN，N kmax=-326.83kN(基桩承受竖向拉力)。

3. 水平力

H ik=F h’/n=93.80/4=23.45kN

4. 桩基竖向承载力验算

管桩外径d=500mm=0.5m，内径d1=500-2×90=320mm=0.32m

(1) 单桩竖向极限承载力标准值计算

A p=π(d2-d12)/4=3.14×(0.502-0.322)/4=0.12m2

Q sk=u∑q sik L i=3.14×0.50×765=1201.05kN

Q pk=q pk A p=6000.00×0.12=720.00 kN

Q uk＝Q sk+Q pk=1201.05+720.00=1921.05kN

R a=1/KQ uk=1/2×1921.05=960.53kN

(2) 桩基竖向承载力计算

1) 轴心竖向力作用下

N k=329.85kN2) 偏心竖向力作用下

N kmax=986.53kN<1.2 R a=1.2×960.53=1152.kN，竖向承载力满足要求。

5. 桩基水平承载力验算

(1) 单桩水平承载力特征值计算I=π(d4-d14)/=3.14×(0.504-0.324)/=0.0026m4

EI=3.80×107×0.0026=98800 N.m2

查表7-10得：m=2.00×103kN/m4,X oa=0.010m,

b o=0.9(1.5d+0.5)=0.9×(1.5×0.50+0.5)=1.13m

α=(mb o/ E C I)0.2=(2.00×1000×1.13/98800)0.2=0.47

αL=0.47×14.90=7.00>4，按αL=4查表7-11得：υx=2.441

R ha=0.75(α3EI/υx)χoa=0.75×(0.473×98800)/2.441×0.01=31.52kN

(2) 桩基水平承载力

H ik=23.45kN6. 抗拔桩基承载力验算

(1) 抗拔极限承载力计算

T gk=1/nu l∑λi q sik L i=1/4×(1.35×2+0.50)×4×491.80=1573.76kN

T uk=∑λi q sik u i L i=491.80×3.14×0.50=772.13kN

(2) 抗拔承载力计算

G gp=4.20×4.20×14.80×18.80/4=1227.04kN

G p=0.12×14.90×25=44.70kN

T gk/2+G gp=1573.76/2+1227.04=2013.92kN＞N kmin=326.83kN，基桩呈整体性破坏的抗拔承载力满足要求。

T uk/2+G p=772.13/2+44.70=430.77kN＞N kmin=326.83kN，基桩呈非整体性破坏的抗拔承载力满足要求。

7. 抗倾覆验算（图3）

a i=1.35+0.25=1.60m,

b i=2.70+0.25=2.95m，

倾覆力矩M倾=M＋F h h=1698.00+67.00×6.75=2150.25kN.m

抗倾覆力矩M抗=（F k＋G k）a i＋2(T uk/2+ G p)b i

=(438.00+661.50)×1.60+2×430.77×2.95=4300.74kN.m M抗/M倾=4300.74/2150.25=2.00

抗倾覆验算2.00＞1.6，满足要求。

图3

8. 预制桩插筋受拉承载力验算

插筋采用HRB335钢筋，f y=300N/mm2,取422

，A s=4×379.94=1520mm2

f y A s=300×1520=456000N=456.00kN> N kmin=326.83kN

M倾/(4x i A s)=1000×2150.25/(1.35×2×2×1520)=261.97N/mm2＜300N/mm2，

插筋受拉承载力满足要求。

9. 承台受冲切、受剪切承载力验算（图4）

(1) 塔身边冲切承载力计算

Fι=F－1.2ΣQ ik=F k’=525.60kN，h o=1.50-0.10=1.40m=1400mm

βhp=1.0+(2000-1500)/(2000-800)×(0.9-1.0)=0.96

a0=1.35-0.50/2-1.65/2=0.28m，λ=a0/h0=0.28/1.40=0.20≈0.25

β0=0.84/(λ+0.2)=0.84/(0.25+0.2)=1.87

u m=4×(1.65+h0)=4×(1.65+1.40)=12.20 m

βhpβ0u m f t h0=0.96×1.87×12.20×1.57×1000×1.40=48139.37kN＞Fι=525.60kN 承台受冲切承载力满足要求。

(2) 角桩向上冲切承载力计算

N l=N k’=F k’/n+M x y i/Σy i2=525.60/4+2508.52×1.91/(2×1.912) =788.08kN

λ1x=λ1y=a0/h0=0.28/1.40=0.20≈0.25，c1=c2=0.75+0.25=1.00m

β1x=β1y=0.56/(λ1x+0.2)=0.56/(0.25+0.2)=1.24

[β1x(c2+a1y/2)+ β1y(c1+a1x/2)]βhp f t h0

=1.24×(1.00+0.23/2)×2×1.57×1000×1.40

=6077.91kN＞2N l=2×788.08=1576.16kN，角桩向上冲切承载力满足要求。

图4

10. 承台受剪切承载力验算

N k’=F k’/n+M x y i/Σy i2=525.60/4+2508.52×1.91/(2×1.912) =788.08kN

V=2 N k’=2×788.08=1576.16 kN

βhs=(800/h0)1/4=(800/1400)1/4=0.87，λ=a0/h0=0.28/1.40=0.20≈0.25

α=1.75/(λ+1)=1.75/(0.25+1)=1.40，b0=4.20m

βhsαf t b0h0=0.87×1.40×1.57×1000×4.20×1.40=11244.09 kN>V=1576.16 kN

承台受剪切承载力满足要求。

11. 承台抗弯计算（图5）

(1) 承台弯矩计算

N i= F k’/n+ M x y i/Σy i2=525.60/4+2508.52×1.91/(2×1.912)=788.08kN，X i =1.35m M=ΣN i x i=2×788.08×1.35=2127.82kN.m

(2) 基础配筋计算

基础采用HRB335钢筋，f y=300N/mm2

A s1=M/0.9f y h o=2127.82×106/(0.9×300×1400)=5629mm2

钢筋间距满足要求)，A s=21×380=7980mm2

取2122 @197mm (

承台配筋面积7980mm2＞5629mm2,满足要求。

图5

12. 计算结果

(1) 基础桩

4根Φ500 预应力管桩,桩顶标高-1.70m,桩长15.90m；桩混凝土等级C80,壁厚90mm,桩顶插筋422

。

(2) 承台长(a)=4.20m，宽(b)=4.20m，高(h)=1.50m ，桩中心与承台中心 1.35m，承台面标高

。

-0.30m；混凝土等级C35，承台底双向钢筋2122@197

(3) 基础大样图（图6～图8）

图6 塔机基础平面图

图7 塔机基础剖面图 图8桩与承台连接大样