门式起重机轨道基础设计计算书.doc

长长江江 汉汉普普顿顿桃花桃花岛岛 苏苏家浩大家浩大桥桥工程工程 门门式式起起重重机机 轨轨道道基基础础设设计计计计算算书书 编编 制制 人 人 审审 核核 人 人 批批 准准 人人 重重庆庆巨能建巨能建设设 集集团团 有限公司有限公司 二二 0 一三年六月三日一三年六月三日 i 目 录 1设计依据设计依据 1 2工程概况工程概况 1 2 1工程背景 1 2 2桥梁概况 2 3设计参数设计参数 3 3 1门式起重机技术资料 3 3 2门式起重机基础设计参数 4 4门式起重机基础内力分析门式起重机基础内力分析 5 4 1计算模型 5 4 2计算结果 6 5地基梁配筋计算地基梁配筋计算 8 5 1地基梁下缘配筋计算 8 5 2地基梁上缘配筋计算 8 5 3地基梁箍筋配置 9 6门式起重机基础基底应力验算门式起重机基础基底应力验算 11 7附件附件 12 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 1 1 设计依据设计依据 1 重庆木洞苏家浩大桥工程两阶段施工图设计 2 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63 2007 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 4 公路工程水文地质勘测规范 JTGC30 2002 5 公路桥涵施工技术规范 JTGT F50 2011 6 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 7 苏家浩大桥地质勘探资料 8 门式起重机生产厂家提所供有关资料 9 现场考察资料 2 工程概况工程概况 2 1 工程背景 长江 汉普顿项目位于重庆市巴南区木洞镇桃花岛 桃花岛在三峡 175m 蓄水后形成天然孤岛 项目地处长江上游 紧接广阳 中坝岛 南靠巴南 木洞镇 与江北区五宝镇隔江而望 项目基地距市中心 26 公里 位于重庆 1 小时经济圈内 深圳联合金融充分利用岛内的优质生态景观系统 构建城 市近郊休闲度假旅游及长江国际黄金水上旅游新地标 打造丰富 常年吸 引人气的旅游项目 建设可以使游客停留的项目与设施 比如巴渝小镇 金融汉普顿 滨水演绎区 国际 Town 和体育公园等休闲娱乐设施等 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 2 图 1 1 苏家浩大桥地理位置图 为满足桃花岛整体开发 木洞镇旧城改造和解决岛上交通出行 规划 在岛的上 下游区域各建设一座大桥 首先修建上游桥位的苏家浩大桥 2 2 桥梁概况 苏家浩大桥起于茶涪路 与茶涪路平交 横跨长江河汊 止于桃花岛 其中引道长度约 25m 桥梁长度 469m 桥梁全宽 23m 桥面设 1 5 的双向 横坡 平面无转点 采用了 0 8 的单向纵坡 主桥采用的是上承式混凝土拱桥 主桥跨径组成为 4 80m 87m 主 拱圈采用箱形板拱形式 主拱净跨 73 8m 净矢高为 13m 净矢跨比为 1 5 68 拱轴系数 m 2 0 桥梁主拱圈的总高度 D 1 4m 引桥采用 36 4m 空腹式拱桥 桥梁总长 469m 主桥桥墩为空心薄壁墩 主墩基础为钻孔灌 注桩基础和扩大基础 图 1 2 拟拟建建项项目目 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 3 苏家浩大桥总体布置图 单幅桥主拱圈由 7 片拱箱组成 每片拱箱分为 3 段预制吊装 每段拱 箱的制作 是将先期分块预制的腹板和横隔板在底板钢筋骨架上进行组装 然后现浇底板 接头 最后浇筑顶板 形成闭合的拱箱构件 在浇筑顶板 混凝土前 应先预埋立柱底梁伸入顶板的钢筋 吊装后进行箱段之间的纵 横连接加固工作和浇筑纵缝混凝土 为加强 7 片拱箱的横向联系 在所有 拱箱架设完毕并浇筑纵缝后 再浇筑一层 10cm 的混凝土横向连接层 内设 D10 钢筋网 现浇纵缝混凝土前 应先扎好底梁和立柱伸入纵缝的钢筋 每段拱箱均在岸边分 3 段预制 然后采用缆索和扣索吊装拼装成拱 架设时 先从靠近预制场地一侧桥跨开始往另一侧逐跨架设 先架设靠近 大桥中心线 桥轴线 的 4 片拱箱 全桥贯通成拱后 然后与第一轮吊装 相反的方向从大桥一侧向另一侧逐跨吊装靠近内侧的四片拱箱 按此顺序 吊装完成所有拱箱 架设时应注意横桥向的对称施工 为此 在桃花岛上设置预制场 采用门式起重机对拱肋进行吊运和存 放 为确保门式起重机在桥梁施工工程中正常工作 预制场内设置门式起 重机行走通道 对门式起重机基础进行专门设计 3 设计参数设计参数 3 1 门式起重机技术资料 苏家浩大桥移梁所采用的门式起重机结构见图 3 1 其主要参数见表 3 1 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 4 图 3 1 门式起重机构造图 表 3 1 苏家浩大桥门式起重机基础设计参数 用途 移梁 序号项目代号值单位依据备注 1 型号 MQ80 22 2 台 2 起重机质量 66758kg 3 跨距 22m 4 起升高度 8 7 5m 5 轮数 8 只 6 支腿纵距 5 5m 7 轮距 0 6m 8 使用方式 两台门机抬吊一片梁 3 2 门式起重机基础设计参数 门式起重机行走轨道基础采用钢筋砼条形基础 采用倒 T 形截面 图 3 2 混凝土强度等级为 C30 门式起重机行走轨道采用门式起重机厂家设 计要求重型起重钢轨 基础设计中不考虑轨道与基础的共同受力作用 忽 略钢轨的承载能力 门式起重机跨度为 22m 基础设计时 仅对一条基础 进行计算 为保证基础可自由伸缩 根据台座布置情况 每 50m 设置一道 20mm 宽的伸缩缝 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 5 251045 80 50 50 50 150 图 3 2 门式起重机基础一般构造图 3 2 1 设计荷载 根据门式起重机厂家提供资料显示 门式起重机自重为 P1 66 758t 拱肋节段最大重量按 P2 70 8t 计 门式起重机自重考虑 1 1 的增大系数 拱肋吊装时考虑 1 2 的动力系数 则门式起重机每个轮上作用的荷载有 KN p89214410 16 8702175866211 砼自重按 25 0kN m3 自动计入 土体容重按 2 7kN m3计 3 2 2 地勘资料 根据探勘资料取地基承载力容许值 KPafa150 地基压缩模量 MPaEs91 3 4 门式起重机基础内力分析门式起重机基础内力分析 4 1 计算模型 门式起重机基础内力采用 Midas Civil 进行分析 计算见图见图 4 1 地 基梁长度取 50m 截面尺寸按照图 3 2 取定 采用只能承受压力的弹性支承 约束模拟地基梁下部土体 弹性支承连续梁 基床反力系数取为 K 10000kN m3 相当于较松散的中等密实土的参数 由于弹性支承连续梁 上荷载作用在端部和中部的受力有区别 故在加载位置上取两种典型情况 加载 1 为端部加载 加载 2 为中部加载 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 6 1 2 PPPP K PPPPPPPPPPPP 图 4 1 1 地基梁简化计算模型 图 4 1 2 地基梁有限元模型 端部加载时 图 4 1 3 地基梁有限元模型 中部加载时 4 2 计算结果 1 弯矩 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 7 图 4 2 1 弯矩图 端部加载时 图 4 2 2 弯矩图 中部加载时 计算得到的弯矩分布图如图 4 2 1 4 2 2 所示 可见 当门式起重机位 于地基梁端部区域时 在地基梁内产生的最大正弯矩为 151 027kN m 对 应的最大负弯矩为 69 985kN m 而当门式起重机位于地基梁中部区域时 产生的最大正弯矩为 121 68kN m 最大负弯矩为 67 998kN m 2 剪力 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 8 图 4 2 3 剪力图 端部加载时 图 4 2 4 剪力图 中部加载时 计算得到的剪力分布图如图 4 2 3 4 2 4 所示 可见 当门式起重机位 于地基梁端部区域时 在地基梁内产生的最大剪力为 146 701kN 而当门式 起重机位于地基梁中部区域时 产生的最大剪力为 146 661kN 5 地基梁配筋计算地基梁配筋计算 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 9 5 1 地基梁下缘配筋计算 地基梁下缘配筋受力图示见图 5 1 h b1 b2 x x Md 0 Assdf bxcdf 图 5 1 地基梁下缘配筋计算受力图示 计算公式见式 5 1 和 5 2 5 1 bxfaAf cSsd1 5 2 2 x hbxfM ocddo 5 2 地基梁上缘配筋计算 地基梁上缘配筋受力图示见图 5 2 h b1 b2 x x Md 0 Assdf bxcdf 图 5 2 地基梁上缘配筋计算受力图示 计算公式仍采用式 5 1 和 5 2 5 3 地基梁箍筋配筋计算 箍筋的设置 设采用四肢箍筋 8 200cm 则配箍率公式为 5 3 bS A V sv sv 依据规范 钢筋混凝土梁抗剪强度计算公式为 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 10 5 4 csdo VV 5 5 SVSVK CUcs ffP bh V 60210450 0 3 321 依据如上数据及公式得配筋计算表 门式起重机轨道基础及配筋计算门式起重机轨道基础及配筋计算 1 1 轨道基础下缘钢筋计算轨道基础下缘钢筋计算 项目值单位备 注 相对界限受压区高度 b 0 53 弯矩组合设计值 Md 151 027MPa 基础梁高度 h 800mm 混凝土保护层厚度 a 40mm 截面有效高度 h0 760mm 腹板宽度 b 500mm 底板宽度 b1 1500mm C30 混凝土轴心抗压强度设计值 fcd 13 8MPa C30 混凝土轴心抗拉强度设计值 ftd 1 39MPa 纵向普通钢筋 HRB400 的抗拉设计值 fsd 330MPa 纵向普通钢筋 HPB300 的抗拉设计值 fsd 270MPa 重要性系数 0 1 根据正截面抗弯承载力计算规定 得到混凝土受压区高度 x 的二次方程系数 A3450 B 5244000 C151027000 混凝土受压区高度 x 29mm bh0 403 混凝土受压区高度计算结果判定 符合要求 受拉区纵向普通钢筋的截面面积 As 614mm2 实际配筋 直径 12mm 根数 8 受拉区纵向普通钢筋实际截面面积 905mm2 配筋率 0 238 最小配筋率 min 0 190 钢筋间距 0 203 m 配筋率判定 满足最小配筋率要求 结论 满足规范要求满足规范要求 2 2 轨道基础上缘钢筋计算轨道基础上缘钢筋计算 弯矩组合设计值 Md 69 985MPa 根据正截面抗弯承载力计算规定 得到混凝土受压区高度 x 的二次方程系数 A3450 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 11 B 5244000 C69985000 混凝土受压区高度 x 13mm bh0 403 混凝土受压区高度计算结果判定 符合要求 受拉区纵向普通钢筋的截面面积 As 282mm2 实际配筋 直径 12mm 根数 4 受拉区纵向普通钢筋实际截面面积 452mm2 配筋率 0 040 钢筋间距 0 133 m 配筋率判定 满足最小配筋率要求 结论 满足规范要求满足规范要求 3 3 轨道基础箍筋计算轨道基础箍筋计算 异号弯矩影响系数 1 1 预应力提高系数 2 1 受压翼缘的影响系数 3 1 1 混凝土强度等级 fcu k 30 斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率 P 0 23809965374575 最大剪力 Vd 146 701kN 0Vd 146 701 0 5 0 001 2 ftd b h0 264 1 是否需要进行抗剪验算不需要进行抗剪验算 箍筋间距 sv 0 220m 箍筋直径 d 8mm 箍筋肢数 n 4 箍筋面积 Asv 201 061929829747 箍筋配筋率 sv 0 00182783572572497 Vsv 384 7262981 配筋率判定 满足最小配筋率要求 结论 满足规范要求满足规范要求 综上所述 地基梁的配筋图如图 5 3 所示 长江 汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算 书 12 80 50 50 150 47 204 4 174112 22 3 13 355 30 6 16 图 5 3 地基梁钢筋构造图 预制场 570m 龙门吊轨道基础梁材料数量表 项目 材料 编 号 截面面 积 m2 间 距 m 数量 根 单根长 度 m 总长度 m 每米 重量 kg 小计 单 位 合计 混凝土 C30 0 70 570 00 1140 00 798 00 m3 钢筋 HRB400 121 24 00 550 00 13200 0 0 0 888 5 11727 94 kg 82 12 00 550 00 6600 00 0 394 9 2606 2 1 kg 83 0 2 2 9996 0 0 2 26 22590 9 6 0 394 9 8920 7 2 kg 84 0 2 2 4998 0 0 2 95 14744 1 0 0 394 9 5822 1 5 kg 钢筋 HPB3