搅拌站粉罐基础设计

1、工程概况

京津城际轨道交通线是环渤海京津冀地区城际轨道交通网的重要组成部分，也是沟通北京、天津两大直辖市的便捷通道，本线由北京南站东端引出，沿京津塘高速公路通道至杨村，后沿京山线至天津站，全长115.4km。本标段包含跨北京环线特大桥和凉水河特大桥两座特大桥的预制梁工程,设置三个简支箱梁预制场，分别为跨北京环线特大桥制梁场（1号梁场）、凉水河特大桥1#制梁场（2号梁场）、凉水河特大桥2#制梁场（3号梁场）。

本标段由中铁大桥局股份有限公司、中铁四局集团有限公司、中铁六局集团有限公司组成的联合体中标。我公司承担的是凉水河特大桥1#制梁场的制梁任务（2#梁场），起讫里程为DK21+457至DK32+665，共340孔双线箱梁。梁场位于张家湾镇高营村，中心里程在线路DK27+697处。预制场设置五个区：生活办公区、混凝土拌和区、箱梁生产区、横移存梁区、箱梁提升区，生产区布置布置32m箱梁制梁台座8个，32m兼24m制梁台座3个，梁场可存32m箱梁孔，32m兼24m箱梁24孔。

2、编制依据

(1)、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

(2)、《建筑桩基设计规范》（JGJ94-94）；

(3)、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；

(4)、福建南方路面机械公司提供的HZS120搅拌站图纸

(5)、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

(6)、浙江有色建设工程有限公司提供的《岩土工程勘察报告》

中华人民共和国、铁道部、地方及有关部门颁发的相关现行法规、规范、标准及办法。

3、设计说明

3.1、地质条件

勘探资料显示： 场地基本平整，为河陆相沉积地貌；土质结构为粉质粘土与粉土的组合，场地地下水主要为浅层潜水和微承压水，地下水位埋深1.45m～1.56m左右，平均埋深1.51m，相应标高17.80～18.21m，平均标高：18.13m；根据取水样的水质分析结果，地下水在天然条件下对混凝土无侵蚀性。

3.2、结构形式

根据南方路面机械有限公司的要求，四个粉罐作成一整体式基础，结合场地地质情况采用平板式筏基。

3.3、设计荷载

根据南方路面机械有限公司提供图纸，粉罐满载时，200T仓每条腿承受静载65t，150T仓每条腿承受静载50t，总荷载。

3.4、材料性能指标

(1)、C30砼

轴心抗压强度：

轴心抗拉强度：

弹性模量：

(2)、钢筋

I级钢筋：，

II级钢筋：，

(3)、地基

根据探勘资料取地基承载力特征值：

地基压缩模量：

4、地基承载力验算

4.1、基础尺寸选择

根据粉罐尺寸，基础

4.2、地基承载力验算

仅验算四个粉罐满载的情况

筏板基础尺寸及荷载相对位置见图4-1、图4-2

图4-1：基础荷载相对位置1（单位：mm）

图4-2：基础荷载相对位置2（单位：mm）

4.2.1、荷载偏心距和惯性矩计算

结合图4-1，计算如下：

结合图4-2，计算如下：

惯性矩：      

4.2.2、地基承载力特征值的修正

根据《岩土工程勘察报告》基础地面以下土的容重2.7KN/m3，基础顶面相对标高+0.100m，查承载力修正系数表

4.2.3、验算地基承载力

基础自重：

考虑粉罐满载情况出现概率较小，故不考虑荷载的分项系数

基地反力平均值：

基地反力最大值：

故：地基承载力满足要求！

5、筏板基础在集中荷载下的冲切计算

由于  

故：满足要求！

6、筏板基础在集中荷载下的局部承压计算

筏板基础混凝土C30，

故：满足要求！

7、风荷载影响

由于粉罐高度及支架高度较高，150T粉罐高度23.827m，20T粉罐高度20.838m，结合北京地区冬季风力较大，故需计算四个粉罐在全部空罐的情况下的抗倾覆、抗滑移验算。

7.1、抗倾覆验算

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，北京地区基本风

风压高度变化系数，风荷载体形系数

结构在Z高度处的风振系数计算（考虑顺风向风振）：

基本自振周期：

脉动增大系数：（按钢结构考虑）

脉动影响系数：

振型系数：

风荷载标准值：

结合图7-1，在风荷载作用下，基础将X轴为转线倾覆，必须通过结构和基础的自重来平衡，以保整个结构的稳定性。

倾覆力矩：            

7-1：抗倾覆计算图示

平衡力矩：

抗倾覆系数：

满足要求！

7.2、抗拔计算

7.2.1、150T粉罐抗拔计算

根据福建南方路面机械公司提供的HZS120搅拌站图纸，粉罐支架与混凝土基础通过预埋件连接，预埋件由一块30mm钢板与4根φ36钢筋组成，通过钢筋与混凝土的粘结力固定整个结构，故需计算预埋件钢筋长度，按空罐情况计算。

在风载下，粉罐最不利抗拔风向如图7-2，粉罐将绕A-A旋转。

图7-2：150T粉罐抗拔计算图示(单位:mm)

倾覆力矩： 

抗倾覆力矩：       

钢筋所承受拔力: 

钢筋与混凝土的粘结强度取

预埋件钢筋长度:

故:每根预埋件钢筋长度

7.2.2、200T粉罐抗拔计算

根据福建南方路面机械公司提供的HZS120搅拌站图纸，粉罐支架与混凝土基础通过预埋件连接，预埋件由一块30mm钢板与4根φ36钢筋组成，通过钢筋与混凝土的粘结力固定整个结构，故需计算预埋件钢筋长度，按空罐情况计算。

在风载下，粉罐最不利抗拔风向如图7-3，粉罐将绕A-A旋转。

倾覆力矩： 

图7-3：200T粉罐抗拔计算图示(单位:mm)

抗倾覆力矩：       

钢筋所承受拔力: 

钢筋与混凝土的粘结强度取

预埋件钢筋长度:

故:每根预埋件钢筋长度

8、筏式基础受力分析

取长18.0m，宽1.0m为计算单元，采用倒楼盖法分析，MIDAS/civil辅助计算，取基地最大反力为设计荷载，不考虑荷载分项系数。

配筋采用MIDAS/civil中的“RC Beam Design”功能计算。

根据MIDAS/civil的计算结果，1m宽计算单元的钢筋截面面积如下：

根据《建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）》的要求：配筋率不得小于0.15%。1m宽计算单元的钢筋面积为

故配筋： 7φ12