2014塔吊单桩基础施工计算.doc

塔吊基础施工方案一、编制依据1.建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；2.建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）；3.混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）；4. 建筑、结构设计图纸、总平面布置图及地勘报告；5. 塔式起重机使用说明书。二、工程概况:XXXXXX工程项目, 位于XXXXX。由XXXX设计院设计， 建筑面积：XXXX3m2，冲孔灌注桩基础，X框架结构，层高为XXX米, 长度为XXX米, 宽为XX米, 屋顶标高为XX米，总高度为36.00米，梯屋高度为41.10米，0.000绝对高程为62.00m。根据工程需要安装壹台塔吊，所装塔机型号为： ,生产厂家为： ，最大起重量： T 塔机起重臂长度 m。塔吊采用冲孔灌注桩承台基础,桩径为XXXmm,承台尺寸为XXXXXXXX ,桩混凝土等级为XXXXXX , 承台混凝土等级为XXXXXXX , 塔吊安装位置为XXXXXX轴 , 详见附图: 塔吊基础平面图。三、施工前准备工作、施工工艺、施工方法详见本工程项目冲孔桩基础工程施工方案,以及施组的砼施工方案。四、保证工程质量措施：4.1、开工前技术负责人和工地主管施工员、辅助施工员进行施工技术、质量要求交底，并在交底书上签名。做到严要求、勤管理、精操作。4.2、认真分析施工图，多次复核测量轴线和桩位，杜绝各种错漏。4.3、严格执行冲孔桩的施工工序，各项工序执行“三检”认真执行冲孔桩施工操作规范，不能贪图方便，简化操作程序。4.4、工程材料均要有出厂合格证，并经监理检验合格后，才能使用，未经检验合格的一律不得使用。五、保证安全生产措施：5.1、开工时对操作人员进行施工安全交底和安全教育，并在有关责任书上签名。5.2、施工人员进入现场必须戴安全帽，严禁穿拖鞋，高空作业须戴安全带，严禁高空作业工具、物品往下抛掷。5.3、健全安全管理制度和交接班检查制度，在夜间施工时，每台桩机不能少于2人。5.4、作业前，工长要向班组进行全面交底，并有签证手续。各个工序均遵守安全操作规程。班机长作业前，要明确分工，统一信号，统一指挥。在打桩作业区，非生产人员不得靠近。起吊桩构件不得碰撞，吊物下面不得有人通行。桩机移位时，场地需平坦、坚实、畅通。季节施工按有关规定执行，夜班施工要有足够的照明。双班作业要有安全交接班记录。多机多工种作业时，按方案流水段施工，以保证安全生产。打桩作业人员禁止饮酒，操作时精神要集中，发现异常情况立即停机，遇有恶劣天气时，按规定停止作业。打桩操作时，不得进行维修保养。所有电器设备必须有专业电工接线，非电工人员不得擅自接线、改线，以防触电。高处作业时与地面作业时均须遵守安全规定。打桩作业停止时，应将桩锤提升至孔口位置，并立即切断电源。5.5、班长和冲桩工在开机前，要全面检查桩机机械运转是否正常，电缆线的绝缘和电机接地是否良好，各种钢丝绳及各部件是否完好，严禁机具带病运转，严禁超负荷作业,经常检查钢丝绳的磨损情况，卡扣松紧情况，转向装置是否灵活，以免掉锤。5.6、配专职安全员，负责检查验收安全，做到预防为主，发现问题及时纠正。5.7、注意安全用电，总配电箱、各分箱均要设漏电开关。实行“一机一闸一箱”制。电缆架空，严禁拖地铺设，临时停工停电要拉闸加锁。六、 基础设计(单桩)计算书（1）基本参数塔吊型号XXXXXXX臂长60m,安装高度XXXXXm；塔身尺寸1.6m,基坑开挖深度-10m；现场地面标高0.0m,基础面标高-1.5m。（2）计算参数1）塔机基础受力情况（表1）荷载工况基础荷载P(kN)M(kN.m)FkFhMMZ工作状态532741000420非工作状态619.013111000比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况，塔机基础按非工作状态计算（图1）：Fk=619.011.2=742.812kN Fh=311.4=43.4kNMk=(1100+31(1.35-0.1)1.4=1594.25kN.m2）桩顶以下岩土力学资料（表2）序号地层名称厚度L(m)桩侧阻力标准值qsia(kPa)桩侧岩层和桩端岩层岩样抗压强度frs、frp(kPa)qsiai(kN/m)抗拔摩阻力折减系数iiqsiai(kN/m)1松散粉砂岩0.240080.43.22中密中粗砂12.56400502.40.4200.963强风化粉砂岩1.2600720.643.24中风化粉砂岩3.2100100003200.72245微风化粉砂岩0.518010000900.763桩长12.67mqsia*Li992.4iqsia*Li534.363）基础设计主要参数（图2）基础桩采用1根XXXXXX冲孔桩灌注桩，桩顶标高-3.35m，桩端入微风化粉砂岩 0.6 m；桩混凝土等级C30，fC= 14.3N/mm2 ,EC= 30000N/mm2；ftk= 2.01N/mm2，桩长12.67m；钢筋HRB335,fy=300N/mm2 ,Es=200000N/mm2；承台尺寸长(a) XXXX m、宽(b)= XXXXm、高(h)= XXXXm；桩中心与承台中心重合,承台面标高-1.5m；承台混凝土等级XXXXX,ft=1.43N/mm2,fC=14.3N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼1.2=5.55.51.19251.2=1225.125kN3.单桩允许承载力特征值计算（1）单桩竖向承载力特征值1）按地基土物理力学指标与承载力参数计算按下列公式计算：Ra= RsaRraRpaRsa=qsiaiRra=pC2frshrRpa=C1frpAp式中Rsa桩侧土总摩阻力特征值； Rra桩侧岩总摩阻力特征值； Rpa持力岩层总端阻力特征值； p桩嵌岩端截面周长； hr嵌岩深度，当岩面倾斜时以低点起计； Ap桩截面面积，对扩底桩取扩大头直径计算桩截面面积； frs、frp分别为桩侧岩层和桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度； C1、C2系数，根据持力层基岩完整程度及沉渣厚度等因素而定。Ap=d2/4=3.142.42.4/4=4.524m2 C1=0.40 C2=0.05Rsa=uqsiai =dqsiai=3.141.6992.4=4985.818kNRra1=upC2frshr =0.803.141.60.05100002.2=4421.12kNRra2=upC2frshr =0.803.141.60.05100000.5=1005.28kNRpa=C1frpAp =0.80.40100004.524=14476.8kNRa= RsaRraRpa=4985.818+4421.12+1005.28+14476.8=24889.018kN2）桩身截面强度计算按下式验算桩身截面强度：式中c工作条件系数，灌注桩取0.70.8(水下灌注桩取较低值)，预制桩取0.80.9； fc桩身混凝土轴心抗压强度设计值； Ap桩身横截面面积； Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向设计值。c=0.7cfcAp=0.714.310003.141.61.6=20116.096kN（2）单桩水平承载力特征值计算灌注桩的水平承载力特征值按下式计算： 式中：RHa单桩水平承载力特征值；桩的水平变形系数，按规范式(10.2.19)确定；m塑性系数，圆形截面m=2；ftk桩身混凝土抗拉强度标准值；m桩身最大弯矩系数，按表10.2.23取值，视上部结构、承台、地梁对桩顶的约束程度及桩顶构造，分别按铰接或固接考虑；N1k桩顶扣除竖向活荷载作用的竖向力标准值；g桩身纵筋配筋率；N桩顶竖向力影响系数，竖向压力取N=0.8，竖向拉力取N=-1；An桩换算截面积，圆形截面为：W0桩身换算截面受拉边缘的截面抗弯模量，圆形截面取： 式中d桩身直径；d0扣除保护层的桩直径；Es钢筋的弹性模量；EC混凝土的弹性模量。g=0.39%Wo=d/32d22(ES/EC1)gd02 = 0.42m3Io=Wod/2=0.421.6/2=0.336m4EI=0.85ECIo=0.85300001070.336=8568000查(DBJ15-31-2003)P.118:m=6103kN/m4 ， bo =0.9(d+1)= 2.34m=(mbo/ECI)0.2=(610002.34/8568000)0.2=0.277L=0.27717.66=4.8924 L=4.8924，满足长桩要求。按 L=4 查（DBJ15-31-2003）P.121: Vm=0.768Nlk=(FkGk)/n=(742.812+1225.125)/1=1967.937kN m=2 N=0.80An=d2/41(Es/Ec-1)Pg=3.141.61.6(1+(200000/30000-1)0.39%)/4=2.054m2RHa=mftkW0/Vm(1.25+22g)(1+NN1k/mftkAn)=968.558kN（3）单桩抗拔力特征值计算桩抗拔力的验算按下式计算：式中G0桩自重，地下水位以下取有效重度计算； qsia桩侧土摩阻力特征值； p桩周长，p=d； i抗拔摩阻力折减系数。0.9G0=0.93.141.61.617.6625/4=798.514kNRta=upiqsiai +0.9G0=5.024534.36+798.514=3483.14kN4.单桩桩顶作用力计算和承载力验算（1）轴心竖向力作用下Qik=(FkGk)/n=(742.812+1225.125)/1=1967.937kN轴心竖向力1967.937kN小于24889.018kN，满足要求。（2）水平力作用下Hik=Fh /n=43.4/1=43.4kN单桩水平力43.4kN小于968.558kN，满足要求。5.抗倾覆验算bi=1.6/2=0.8m倾覆力矩M倾=MFhh=1363.5kN.m抗倾覆力矩M抗=（FkGk）biRtabi=(619.01+1225.125/2)1.6/2+3483.140.8=4098.47kN.mM抗/M倾=4098.47/1363.5=3.006抗倾覆验算3.006大于1.6，满足要求。6.灌注桩配筋计算承台下2（d1）米深度范围土层类别(中密中粗砂)按（DBJ15-31-2003）P.119查： =59d2(1.5d20.5d)1/5(10.8 Nlk/ftkmAp)=244.448kNHik=43.4kN桩身可不配抗弯钢筋，但应该按照规范规定配置构造钢筋 =g=0.39%As=AP=0.39%2.0541000000=8010.6mm2 ,采用HRB335钢筋,fy=300N/mm2,取2620As=26314=8164mm2As 灌注桩配筋面积8164mm2大于8010.6mm2，满足要求。桩顶钢筋抗拔验算=1594.251061.41600(26-2)2314= 188.885N/mm2桩顶钢筋抗拔验算 188.885N/mm2小于300N/mm2,满足要求。7.承台受冲切、受剪切承载力验算承台受冲切、受剪切承载力采用验算ho的高度来判断，可按下式计算：式中F作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值； fc承台混凝土抗压强度设计值； c柱截面周长； F作用于柱底的竖向压力设计值； Qki冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力(不计承台及其上覆土重)之和； Fk作用于柱底处的竖向压力标准值； n桩数； n0冲切破坏锥体范围内的桩数。F=F1.2 Qik=Fk=619.01kN uc=40.2=0.800m，ho=1.35-0.07=1.28m2( F/fc)0.5uc/8=2(619.01100014.3)0.5-(8008)= 316.113mm承台有效高度316.113mm小于1280mm,满足要求。8.承台配筋计算（1）基础弯矩计算Ni=Fk=742.812kN，Xi =0.8mM=Nixi=742.8120.8=594.25kN.m（2）基础配筋计算基础采用HRB335钢筋,fy=300N/mm2As1=M/0.9fyho=594.25106/(0.93001.281000)= 1719.473mm2按照最小配筋率=0.10%计算配筋As2=bho=0.0015.510001.281000=7040mm2比较As1和As2，按As2配筋,取3616 156mm (钢筋间距满