QTZ40型塔机矩形板式桩基础计算书.docx
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QTZ40型塔机矩形板式桩基础计算书
矩形板式桩基础计算书
计算依据:
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
4、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
5、《预应力混凝土空心方桩》JG197-2006
一、塔机属性
塔机型号
QTZ63(TC5510)-张家港天运
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40.5
塔机独立状态的计算高度H(m)
43
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B(m)
1.6
二、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN)
202.7
起重臂自重G1(kN)
62.5
起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)
28
小车和吊钩自重G2(kN)
4.9
小车最小工作幅度RG2(m)
2.5
最大起重荷载Qmax(kN)
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)
13.7
最大起重力矩M2(kN.m)
630
平衡臂自重G3(kN)
45
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)
6.4
平衡块自重G4(kN)
146
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)
12.2
2、风荷载标准值ωk(kN/m2)
工程所在地
江苏吴江
基本风压ω0(kN/m2)
工作状态
0.2
非工作状态
0.45
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽,小车变幅
地面粗糙度
C类(有密集建筑群的城市市区)
风振系数βz
工作状态
1.787
非工作状态
1.859
风压等效高度变化系数μz
0.785
风荷载体型系数μs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数α
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk(kN/m2)
工作状态
0.8×1.2×1.787×1.95×0.785×0.2=0.525
非工作状态
0.8×1.2×1.859×1.95×0.785×0.45=1.229
3、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1(kN)
202.7+62.5+4.9+45+146=461.1
起重荷载标准值Fqk(kN)
60
竖向荷载标准值Fk(kN)
461.1+60=521.1
水平荷载标准值Fvk(kN)
0.525×0.35×1.6×43=12.642
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
62.5×28+4.9×13.7-45×6.4-146×12.2+0.9×(630+0.5×12.642×43)=559.553
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
Fk1=461.1
水平荷载标准值Fvk'(kN)
1.229×0.35×1.6×43=29.594
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)
62.5×28+4.9×2.5-45×6.4-146×12.2+0.5×29.594×43=329.321
4、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1(kN)
1.2Fk1=1.2×461.1=553.32
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4Fqk=1.4×60=84
竖向荷载设计值F(kN)
553.32+84=637.32
水平荷载设计值Fv(kN)
1.4Fvk=1.4×12.642=17.699
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.2×(62.5×28+4.9×13.7-45×6.4-146×12.2)+1.4×0.9×(630+0.5×12.642×43)=833.788
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.2Fk'=1.2×461.1=553.32
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.4Fvk'=1.4×29.594=41.432
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.2×(62.5×28+4.9×2.5-45×6.4-146×12.2)+1.4×0.5×29.594×43=522.439
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1.25
承台长l(m)
5.6
承台宽b(m)
5.6
承台长向桩心距al(m)
4.5
承台宽向桩心距ab(m)
4.5
承台参数
承台混凝土等级
C35
承台混凝土自重γC(kN/m3)
25
承台上部覆土厚度h'(m)
0
承台上部覆土的重度γ'(kN/m3)
0
承台混凝土保护层厚度δ(mm)
50
配置暗梁
否
承台底标高d1(m)
-1.5
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值:
Gk=bl(hγc+h'γ')=5.6×5.6×(1.25×25+0×19)=980kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×980=1176kN
桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(4.52+4.52)0.5=6.364m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(521.1+980)/4=375.275kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(521.1+980)/4+(559.553+12.642×1.25)/6.364=465.683kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(521.1+980)/4-(559.553+12.642×1.25)/6.364=284.867kN
2、荷载效应基本组合
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下:
Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L
=(637.32+1176)/4+(833.788+17.699×1.25)/6.364=587.823kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(637.32+1176)/4-(833.788+17.699×1.25)/6.364=318.837kN
四、桩承载力验算
桩参数
桩类型
预应力空心方桩
预应力空心方桩边长lb(mm)
400
预应力空心方桩内径dl(mm)
200
桩混凝土强度等级
C80
桩基成桩工艺系数ψC
0.75
桩混凝土自重γz(kN/m3)
25
桩混凝土保护层厚度б(mm)
35
桩底标高d2(m)
-11.5
桩有效长度lt(m)
10
桩端进入持力层深度hb(m)
1.5
桩配筋
桩身预应力钢筋配筋
6508Φ10.7
桩身承载力设计值
7089.221
桩裂缝计算
桩裂缝计算
钢筋弹性模量Es(N/mm2)
200000
法向预应力等于零时钢筋的合力Np0(kN)
100
预应力钢筋相对粘结特性系数V
0.8
最大裂缝宽度ωlim(mm)
0.2
裂缝控制等级
三级
地基属性
地下水位至地表的距离hz(m)
1.33
自然地面标高d(m)
0
是否考虑承台效应
否
土名称
土层厚度li(m)
侧阻力特征值qsia(kPa)
端阻力特征值qpa(kPa)
抗拔系数
承载力特征值fak(kPa)
素填土
1.6
0
0
0.1
-
粉质粘土
1
20
0
0.1
-
淤泥质土
2.5
12
0
0.65
-
粉质粘土
2.6
70
1800
0.7
-
粉质粘土
3.6
55
1500
0.7
-
粉土
3.1
50
1400
0.7
-
粉质黏土
8.4
50
1200
0.7
-
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长:
u=4lb=4×0.4=1.6m
hb/lb=1.5×1000/400=3.75<5
λp=0.16hb/lb=0.16×3.75=0.6
空心方桩桩端净面积:
Aj=lb2-πd12/4=0.42-3.14×0.22/4=0.129m2
空心方桩敞口面积:
Ap1=πd12/4=3.14×0.22/4=0.031m2
Ra=ψuΣqsia·li+qpa·(Aj+λpAp1)
=0.8×1.6×(1×20+2.5×12+2.6×70+3.6×55+0.2×50)+1400×(0.129+0.6×0.031)=769.607kN
Qk=375.275kN≤Ra=769.607kN
Qkmax=465.683kN≤1.2Ra=1.2×769.607=923.528kN
满足要求!
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=284.867kN≥0
不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算!
3、桩身承载力计算
纵向预应力钢筋截面面积:
Aps=nπd2/4=8×3.142×10.72/4=719mm2
(1)、轴心受压桩桩身承载力
荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值:
Q=Qmax=587.823kN
桩身结构竖向承载力设计值:
R=7089.221kN
Q=587.823kN≤7089.221kN
满足要求!
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Qkmin=284.867kN≥0
不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算!
4、裂缝控制计算
Qkmin=284.867kN≥0
不需要进行裂缝控制计算!
五、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB400Φ22@150
承台底部短向配筋
HRB400Φ22@150
承台顶部长向配筋
HRB400Φ22@150
承台顶部短向配筋
HRB400Φ22@150
1、荷载计算
承台有效高度:
h0=1250-50-22/2=1189mm
M=(Qmax+Qmin)L/2=(587.823+(318.837))×6.364/2=2884.974kN·m
X方向:
Mx=Mab/L=2884.974×4.5/6.364=2039.985kN·m
Y方向:
My=Mal/L=2884.974×4.5/6.364=2039.985kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=637.32/4+833.788/6.364=290.347kN
受剪切承载力截面高度影响系数:
βhs=(800/1189)1/4=0.906
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离:
a1b=(ab-B-lb)/2=(4.5-1.6-0.4)/2=1.25m
a1l=(al-B-lb)/2=(4.5-1.6-0.4)/2=1.25m
剪跨比:
λb'=a1b/h0=1250/1189=1.051,取λb=1.051;
λl'=a1l/h0=1250/1189=1.051,取λl=1.051;
承台剪切系数:
αb=1.75/(λb+1)=1.75/(1.051+1)=0.853
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(1.051+1)=0.853
βhsαbftbh0=0.906×0.853×1.57×103×5.6×1.189=8077.085kN
βhsαlftlh0=0.906×0.853×1.57×103×5.6×1.189=8077.085kN
V=290.347kN≤min(βhsαbftbh0,βhsαlftlh0)=8077.085kN
满足要求!
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围:
B+2h0=1.6+2×1.189=3.978m
ab=4.5m>B+2h0=3.978m,al=4.5m>B+2h0=3.978m
角桩内边缘至承台外边缘距离:
cb=(b-ab+lb)/2=(5.6-4.5+0.4)/2=0.75m
cl=(l-al+lb)/2=(5.6-4.5+0.4)/2=0.75m
角桩冲跨比:
:
λb''=a1b/h0=1250/1189=1.051,取λb=1;
λl''=a1l/h0=1250/1189=1.051,取λl=1;
角桩冲切系数:
β1b=0.56/(λb+0.2)=0.56/(1+0.2)=0.467
β1l=0.56/(λl+0.2)=0.56/(1+0.2)=0.467
[β1b(cb+alb/2)+β1l(cl+all/2)]βhp·ft·h0=[0.467×(0.75+1.25/2)+0.467×(0.75+1.25/2)]×0.963×1570×1.189=2305.8kN
Nl=V=290.347kN≤[β1b(cb+alb/2)+β1l(cl+all/2)]βhp·ft·h0=2305.8kN
满足要求!
4、承台配筋计算
(1)、承台底面长向配筋面积
αS1=My/(α1fcbh02)=2039.985×106/(1.03×16.7×5600×11892)=0.015
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.015)0.5=0.015
γS1=1-ζ1/2=1-0.015/2=0.992
AS1=My/(γS1h0fy1)=2039.985×106/(0.992×1189×360)=4803mm2
最小配筋率:
ρ=0.15%
承台底需要配筋:
A1=max(AS1,ρbh0)=max(4803,0.0015×5600×1189)=9988mm2
承台底长向实际配筋:
AS1'=14572mm2≥A1=9988mm2
满足要求!
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2=Mx/(α2fcbh02)=2039.985×106/(1.03×16.7×5600×11892)=0.015
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.015)0.5=0.015
γS2=1-ζ2/2=1-0.015/2=0.992
AS2=Mx/(γS2h0fy1)=2039.985×106/(0.992×1189×360)=4803mm2
最小配筋率:
ρ=0.15%
承台底需要配筋:
A2=max(4803,ρlh0)=max(4803,0.0015×5600×1189)=9988mm2
承台底短向实际配筋:
AS2'=14572mm2≥A2=9988mm2
满足要求!
(3)、承台顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋:
AS3'=14572mm2≥0.5AS1'=0.5×14572=7286mm2
满足要求!
(4)、承台顶面短向配筋面积
承台顶长向实际配筋:
AS4'=14572mm2≥0.5AS2'=0.5×14572=7286mm2
满足要求!
(5)、承台竖向连接筋配筋面积
承台竖向连接筋为双向Φ10@500。
六、配筋示意图
承台配筋图
桩配筋图
基础立面图
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