梁场桩基础设计计算(北端梁场)

部分站前线下工程TZQ-1标

梁场桩基础设计计算书

编制：  张志跃    

审核：            

中铁七局集团第三工程有限公司武汉大桥经理部

二00五年八月十二日

一、收集设计资料

桩基础的设计首先要充分掌握设计原始资料，包括建筑物类型、荷载、工程地质勘察资料、材料来源及施工技术设备等情况，并尽量了解当地使用桩基的经验以供设计参考。

1、考虑荷载:

（1）、预制箱梁900T，模板150T；

（2）、龙门吊358T；

（3）、施工荷载0.1T/m2；

（4）、钢筋及钢绞线重量为70T；

（5）、内模重量为30T（预估）；

（6）、试验梁结构及加固结构100T；

（7）、荷载的组成分析：

①箱梁浇筑到张拉前，箱梁荷载处于均布荷载状态，标准断面的均布荷载为24.25吨/米，加厚断面36.78吨/米。

②而在箱梁张拉过程中和张拉后，箱梁处于简支状态，此时模型已经拆除，荷载基本为箱梁自重。 

③在箱梁吊装过程中，龙门吊底下基础不但要承担箱梁重量，而且还应包括龙门吊自重和吊装偏心的影响。

④在吊装钢筋骨架时，我部考虑与内模一起吊装到位，吊装吨位考虑100T，同时考虑吊装偏心的影响。

⑤箱梁试验时台座荷载要考虑梁体自重及试验结构荷载（100T）,共计1000T。

2、地质资料：

根据铁道第四勘察设计院的相关地质资料，选择梁场位置最不利地层组成作为实际地质资料的依据。我部选择《长江北岸引桥》钻孔编号为Jz－Ⅳ0512－长北引9，中心里程为DK1178＋828.00。

土层

1、根据我部现场实际和现有施工设备我部选择混凝土灌注桩，采用摩擦桩方式，桩径为1.0m，桩长根据承载力大小确定。

2、在梁端采用双排桩基，设置6根桩，桩间距为3米，滑道采用单排桩基，间距为3米（桩中心间距）。

三、确定单桩竖向承载力设计值

（一）概念：

    单桩承载力是指单桩在外荷载作用下，不丧失稳定性、不产生过大变形时的承载能力。

（二）单桩承载力计算

  1、梁端桩基承载力计算：

根据箱梁自重和桩长综合考虑单桩承载力（不考虑承台重量）

单根桩基承载力 

   R=R’+W桩

＝W梁/(2*6)+W桩

＝

    =150+1.96*l桩（吨）

R’――为单桩承载力，不包括桩体自重。

计算简图见下页如下所示：

桩基受力简图

桩基平面布置图

l桩——为桩基设计长度

 根据公式：

          R=

          Qsk=uqsikli

          Qpk=qpk*Ap

其中:

Qsk——单桩总极限侧阻力标准值，kN;

Qpk——单桩总极限端阻力标准值，KN;

——侧阻、端阻群桩效应系数；

γs、γp——分项抗力系数;

u——桩基周长，m；

qsik、qpk——分别为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值；

Ap——桩端面积。

因为桩基设计为全摩擦桩，所以端承载力为零，根据上式得：

qsikli＝γs R/(* u)

查表得：  γs＝1.65    ＝0.8

qsikli==6.5685*R‘+12.88 l桩

=6.5685*150+12.88 l桩

=985.3+12.88l桩(KN)

根据地质资料，对上式进行列表计算：

土层

     即：  122.5+65*l2=985.3+12.88*(4.9+l2)

结合上式可得：

            l2=15.41m

       梁端桩长 l桩＝20.31m      取桩长为20.5米

2、同理可以计算滑道得：

  R=W梁/(2*3)+W桩＝

                  =150+1.96*l桩（吨）

       滑道桩长为 l桩＝20.5m

3、存梁桩长计算：

   存梁梁端由两根桩基承载，单桩承载力为：

   R’ ＝450/2＝225T

即： qsikli＝6.5685*R‘+12.88 l桩

           ＝6.57*225+12.88 l桩

           =1478.25+12.88 l桩

1635+60*l4=1478.25+12.88*(27.5+l4)

        l4=4.2m

即桩长为27.5+4.2=31.7m   取32m。

4、考虑大龙门吊偏载的情况（计算简图如下图所示）

吊装偏载图

龙门吊跨度为30m，吊梁时距离立柱最近为7.7m，根据承载比例关系，单边立柱最大受力N＝，所以

单边承载334.5+358/2=513.5吨

考虑每个支点下由2根桩基承载，则每边有4根桩基承载：

R=

=128.38+1.96*l桩（吨）

即： qsikli＝6.5685*R‘+12.88 l桩

         =6.5685*128.38+12.88 l桩

         =843.26+12.88 l桩

同理可以计算得：

122.5+65*l2=843.26+12.88*(4.9+l2)

l2=15.04m

 龙门吊基础桩长为l桩＝15.04+4.9=19.94m,  取桩长为20米

5、试验存梁台座桩基长度计算：

   存梁梁端由两根桩基承载，单桩承载力为：

   R’ ＝500/2＝250T

即： qsikli＝6.5685*R‘+12.88 l桩

           ＝6.57*250+12.88 l桩

           =12.5+12.88 l桩

1635+60*l4=12.5+12.88*(27.5+l4)

        l4=7.7m

即桩长为27.5+7.7=35.2m   取35.5m。

四、桩基础验算

包括群桩承载力验算和群桩中每根单桩的受力验算，必要时进行桩地基沉降量验算。

五、承台的设计与计算

(一)、承台的外形尺寸和构造要求

构造要求：

1、承台厚度不应小于300mm，承台宽度不宜小于500mm，承台边缘距边桩中心的距离不应小于桩的直径或桩的边长，且边缘挑出部分不应小于150mm。对条形承台梁边缘挑出部分不应小于75mm。

2、为保证群桩与承台之间连接的整体性，桩顶嵌入承台的长度，对于大直径桩不宜小于100mm，对普通桩不宜小于50mm。

3、混凝土桩的桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度不宜小于30倍的主筋直径。

4、承台的混凝土标号不宜低于C15。承台的配筋按计算确定，对于矩形承台板，配筋宜按双向均匀布置，钢筋直径不宜小于φ10，间距不应大于200mm，或小于100mm。

5、承台底钢筋的保护层厚度不宜小于70mm。

（二）、承台厚度、配筋计算

 1、根据承台的构造要求，梁端承台设计为如图所示（砼C25）：

承台受力简图

桩基平面布置图

    计算图式如图所示：

承台荷载根据移梁要求进行计算，简化为承台在中心横向承受450吨的承载力。

则承台有效承载跨度为6米，跨度为3米，根据结构公式进行计算：

Mmax==337.5T*m

fcm*b*x=Az*fy

M=fcm*b*x(h0-x/2)

解之得：

   x=h0-=1100-

    =38.55mm

As=

配33根Φ20的钢筋，A=10362mm2>As=10073mm2,在6米范围内，钢筋间距约为20厘米，所以梁端承台底部钢筋采用Φ20@200mm，其它部位采用Φ12@200mm的构造钢筋。

2、滑道承台结构设计：

滑道承台结构如下图所示，砼标号为C25：

计算图式（选择移动油顶一端作用在滑道梁的中心位置，为最不利荷载位置）：

Mmax==168.75T*m

fcm*b*x=Az*fy

M=fcm*b*x(h0-x/2)

解之得：

   x=h0-=1100-

    =84.4mm

As=

配17根Φ20钢筋A=5338mm2>As=5145.68mm2；其余根据构造钢筋要求，配间距为Φ12@200mm的钢筋。

    3、龙门吊承台计算

  龙门吊承台结构图，砼强度取C25：

龙门吊计算简图（取龙门吊轮位作用在两桩之间为最不利荷载位置）

Mmax==212.48T*m

fcm*b*x=Az*fy

M=fcm*b*x(h0-x/2)

解之得：

   x=h0-=1100-

    =74.03mm

As=

配21根Φ20钢筋A=6594mm2>As=5275.45mm2；其余根据构造钢筋要求，配间距为Φ12@200mm的钢筋。

（以上部分为主要结构计算过程，其余条形基础结构根据构造要求进行设计）

六、条形基础设计

1、条形基础荷载分析：

   条形主要承担预制箱梁在张拉前总荷载，主要包括钢筋混凝土，标准断面的均布荷载为24.25吨/米，加厚断面36.78吨/米、模板0.15吨/m2、施工0.1吨/m2荷载三种。

①标准断面地基处理计算

为了保证箱梁在浇筑前后基础均匀沉降问题，在进行条形基础设计时，主要考虑荷载能够均匀的分部在基地上，荷载最大位置如上图所示。

条形基础宽度为0.4米，基地处理采用三七灰土，处理深度为1米，三七灰土的刚性角为30度，根据刚度角度受力如上图所示。

12．22/1.15=10.6<[σ]＝150Kpa

集中在箱梁的腹板位置，最大荷载为6.526+0.3+0.1=6.926T/m。

即：σ＝69.26Kpa<[σ]＝120Kpa

②混凝土条形基础强度验算：

  混凝土抗压

N=fc*b*l

      Fc――混凝土抗压强度  10N/mm2

      b-----混凝土基础宽度  400mm；

      l―― 单位基础长度    1000mm；

N=fc*b*l=10*400*l=10×400×1000＝4000KN=400T>>6.926T