舟山梁厂制梁台座设计计算书.doc

制梁台座设计计算书1设计计算依据1.1.计算依据：招标文件及设计图纸金塘制梁场平面布置图纸舟山大陆连岛工程金塘大桥土建工程第-E合同段招标参考资料金塘制梁场勘探点布置图及工程地质柱状图MIDAS/civil计算软件基础工程（西南交通大学出版社,李克钏主编）工程力学-材料力学分册(西南交通大学出版社,许留旺主编) 结构设计原理(西南交通大学黄棠、王效通主编)桥梁工程概论(西南交通大学出版社,李亚东主编)地基基础设计与计算(人民交通出版社,朱浮声主编)桥梁桩基计算与检测(人民交通出版社,赵明华编著) 1.2.技术规范：公路桥涵设计通用规范（JTJ 021-89）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ 023-85）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）建筑桩基技术规范（JGJ 94-94）公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）2、设计说明制梁台座采用四根1.2m钻孔灌注桩上部辅以承台和U型垫梁。从工程地质剖面图中看，相邻桩位地层变化较大，故需对每个承台桩位的承载力进行单独设计（制梁台座一端两根桩间距4.2m，为避免承台的不均匀沉降,采用一端两根桩同等设计桩长），本计算书详细计算3#勘探孔位制梁台座的2根桩的设计计算过程，其它桩的设计类似。3、设计参数选定3.1、设计荷载梁重内模暂定外模暂定底模暂定承台总重40公分厚地基梁重U型支座重单根桩的自重(暂按43米计算,1/2自重):四根桩总重3.2、材料性能指标 (1)、C25砼C25砼轴心抗压强度： =11.9MPa (2)、钢筋I级钢筋：fy=210MPa，fy1=210MPa，II级钢筋：fy=300MPa，fy1=300MPa，4.基础加固设计与分析41地基承载力的计算因为预制场的地质条件非常复杂，上层主要为软弱下卧层，故需要计算地基的容许承载力，由所建模型可知垫梁下部每延米地基的荷载为364kN，地基应力为52kPa, 通过查舟山连岛工程金塘预制场工程地质勘察报告可知e0.8的淤泥质粘性土，查资料可知其b=0.3，d=1.6。地基承载力设计值为： 1.1地基承载力满足要求。42垫梁下部软弱地基沉降量的计算因为MIDAS/civil并不能反映垫梁下土的压缩量和土的弹性系数增大的对应关系，所以在建模计算前就应先计算箱梁张拉前垫梁天然下卧层土的沉降量。采用分层总和法计算垫梁下卧层土的沉降量，按2号制梁台座中部地质计算天然地基的沉降量为164.9mm,沉降层共考虑16.1m。具体计算如下：421计算基础底面附加应力取基础及其上覆土的平均重度020Kn/m3,则基础底面的平均压力p等于：基础底面的附加应力为：422将地基按压缩量分层设压缩层厚度为16m，其中素填土1. 6m,粉质粘土1.5m,淤泥质粉质粘土3m, 淤泥质粘土5m, 淤泥质粉质粘土0.2m。423计算各分层的压缩量素填土1.6m查表得查表得则该层压缩量为：粉质粘土1.5m查表得则该层压缩量为：淤泥质粉质粘土3m查表得则该层压缩量为： 淤泥质粘土5m查表得则该层压缩量为：54.6mm,淤泥质粉质粘土5m查表得则该层压缩量为：3.1mm,则总沉降量： 所以垫梁下部需要进行地基处理以提高其承载力，采用等载预压的方法消除其部分沉降，初步设计为垫梁下换填50cm厚的碎石垫层，并按照地基扩散角考虑换填的宽度，本设计采用底宽8m，顶宽7.6m的碎石垫层，试验台座时间为一个月。5.制梁台座受力计算制梁台座的具体设计图纸附后。本计算书采用MIDAS/civil计算。考虑到施工过程中的应力重分布，将工况分为两个阶段，即张拉前和张拉后两个工况。建模情况如下： 1、桩长43米，每0.5米为一个单元，桩径1.2米；2、承台截面为2.2*7米，厚2.0米(连同垫梁统一浇筑)；3、U型垫梁建模时垫梁与承台刚结,钻孔桩与承台刚结，4、两个工况均不考虑地基对承台的弹性支撑,全部荷载由桩基承担。51工况一：张拉前结构的受力状况张拉前设计荷载为q1q8，其中q1考虑为均布荷载，结构见下图5.11。 图5.11形变见下图5.12。 图5.12结构的弯矩见图5.13：图5.13结构的剪力见图5.14： 图5.145.2工况二：张拉后结构的受力状况张拉后设计荷载为：梁重线荷载底模 暂定承台地基梁U型支座四根桩总重结构受力见下图5.21,。 图5.21结构变形情况见下图5.22。 图5.22结构的弯矩见图5.23： 图5.23承台及桩的结构剪力见图5.24： 图5.246钻孔灌注桩的桩长计算及其沉降以工况二为设计依据，根据舟山连岛工程金塘大桥箱梁制梁场岩土工程勘察报告，将所有桩基设计为柱桩，具体桩长见下图： 汇总表61如下：表61序号位置桩长（m）序号位置桩长（m）11号左4692号左5323号左32104号左3335号左27116号左2747号左41128号左3351号右51132号右5363号右36144号右5275号右28156号右2487号右43168号右14从表中可以看出2号桩处的地质最差，以此地质做具体桩长设计详见下表62。制梁台座桩长设计计算序号层次层厚桩周摩阻kPa桩端摩阻kPa桩长m桩周长3.77m桩周承载力kN桩端承载力kN111228123.771267212818283.77190325410543.772034351853.77339516460643.771447625255523.77107875545553.779338111175113.77319913880383.7711461029495943.77336611239110393.771617123223005000333.7737323333说明：1、本设计桩长为2号右处的桩长。 2、桩径1.2m,桩长53m3、桩端承载力为17829kN，桩基的安全系数为3.0。从表中可以看出8号桩处的地质最好，以此地质做具体桩长设计详见下表63。制梁台座桩长设计计算序号层次层厚桩周摩阻kPa桩端摩阻kPa桩长m桩周长3.77m桩周承载力kN桩端承载力kN111028103.77106213.3183.33.77224323.7103.73.77139431.8181.83.77122538.330050004.23.7747503333说明：1、本设计桩长为8号右处的桩长。 2、桩径1.2m,桩长14m3、桩端承载力为8674kN，桩基的安全系数为1.6。根据地质图经计算设计为端承桩，故不考虑桩端的地基沉降，仅考虑柱桩的本身压缩量，由图5.22可知桩基沉降6.67mm,祥图见6-1。图617配筋设计71.桩的配筋设计根据工况二及考虑风荷载时进行桩的配筋设计， 71.1风载下桩身弯矩计算取100年一遇的风载产生的力,风速，其中W基本风压值， K1设计风速频率换算系数K2风载体型系数K3风压高度变化系数K4地形、地理条件系数。风力对桩基产生的弯矩假定每根桩所受的弯矩相同，则每根桩承受的弯矩为326.6kN.m71.2桩身最大弯矩对钻孔桩而言，桩周为淤泥质土的,计算桩身抗弯刚度EI时，钢筋混凝土结构的圆形截面桩则对于d1.0m的圆形截面桩，其计算宽度b0=1.98m因此则 =1.0535根据查表可知则对应最大弯矩的截面在此处的弯矩71.3判断大小偏心初步确定桩身配筋为1620，保护层5cm,配筋率属小偏心构件。71.4截面应力计算经计算混凝土强度和钢筋数量均满足结构要求。配筋构造如图7.1.4-1所示： 图7.1.4-1箍筋设置为8的A3钢筋，间距15cm，未尽事宜祥见相关规范执行。72承台配筋设计72.1承台通长配筋根据工况二，得到如下数据：剪力弯矩配筋初步采用10cm间距20的A3钢筋。22根20的钢筋截面积经查表得经计算混凝土强度和钢筋数量均满足结构要求。72.2承台横向配筋取承台桩顶纵向1.2m为计算模型，根据工况二可计算得采用间距15cm的12钢筋经计算取15,满足要求。72.3承台箍筋设计最小剪力0在承台两端，最大剪力在桩基中部的承台上，剪应力：确定需配箍筋尺寸的区段，当混凝土的标号为C25时，查表可得因为,故采用间距为20cm的12箍筋。满足要求。承台两侧所以,箍筋设置的尺寸应相同。经计算承台两侧钢筋抗剪满足要求。72.4承台抗冲切计算桩基上部为3U型垫梁，故应进行承台的抗冲切验算，由设计图可知桩距为4.2m,承台厚2m,且连同上部垫梁一同浇注，上部承台均在桩的冲切角范围之内，所以无需进行承台的冲切验算。73双U型垫梁配筋设计73.1通长配筋设计根据工况一，结构的弯矩见图5.13，最大弯矩为800kN.m, 预计用20cm间距的16钢筋。设垫梁配钢筋后,中性轴距垫梁上部为Xm,n取10,经计算得X=0.345，由X可计算(按T型梁考虑)满足要求。张拉前垫梁缺口的应力如下图7.3.1-1所示： 图7.3.1-1压应力小于11.9MPa，满足要求，不需加厚垫梁。73.2横向钢筋设计取垫梁纵