6_37塔吊单桩基础施工计算(中南地区)-001.doc

塔吊基础设计(单桩)计算书工程名称：编制单位：1.计算参数（1）基本参数工程建筑面积0m2 ,总高度75m,地上0层,地下0层 ；塔吊型号QTZ63臂长55m,初装高度75m；塔身尺寸1.8m,基坑开挖深度-10m；现场地面标高-10m,基础面标高-0.5m。（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(1.4-0.1)1.4=1596.42kN.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17.66mqsia*Li992.4iqsia*Li534.363）基础设计主要参数（图2）基础桩采用1根1600钻(冲)孔桩灌注桩，桩顶标高-1.8m，桩端设扩大头，桩端入微风化粉砂岩 0.5 m；桩混凝土等级C30，fC= 14.3N/mm2 ,EC= 30000N/mm2；ftk= 2.01N/mm2，桩长17.66m；钢筋HRB400,fy=300N/mm2 ,Es=200000N/mm2；承台尺寸长(a) 4.5 m、宽(b)= 4.5m、高(h)= 1.4m；桩中心与承台中心重合,承台面标高-0.5m；承台混凝土等级C30,ft=1.43N/mm2,fC=14.3N/mm2,砼=25kN/m3。Gk=abh砼1.2=4.54.51.4251.2=850.5kN2.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=3.141.61.6/4=2.011m2 C1=0.40 C2=0.05Rsa=uqsiai =dqsiai=3.141.6992.4=4985.818kNRra1=upC2frshr =0.803.141.60.05100003.2=6430.72kNRra2=upC2frshr =0.803.141.60.05100000.5=1005.28kNRpa=C1frpAp =0.80.40100002.011=6435.2kNRa= RsaRraRpa=4985.818+6430.72+1005.28+6435.2=18857.018kN2）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+850.5)/1=1593.312kN 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)=939.032kN（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=3483.14kN3.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+850.5)/1=1593.312kN轴心竖向力1593.312kN小于18857.018kN，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939.032kN，满足要求。4.抗倾覆验算bi=1.6/2=0.8m倾覆力矩M倾=MFhh=1394.5kN.m抗倾覆力矩M抗=（FkGk）biRtabi=(619.01+850.5/2)1.6/2+3483.140.8=3848.72kN.mM抗/M倾=3848.72/1394.5=2.76抗倾覆验算2.76大于1.6，满足要求。5.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)=236.996kNHik=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HRB400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=1596.421061.41600(26-2)2314= 189.142N/mm2桩顶钢筋抗拔验算 189.142N/mm2小于300N/mm2,满足要求。6.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=1.4-0.07=1.33m2( F/fc)0.5uc/8=2(619.01100014.3)0.5-(8008)= 316.113mm承台有效高度316.113mm小于1330mm,满足要求。7.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/(0.93001.331000)= 1654.832mm2按照最小配筋率=0.10%计算配筋As2=bho=0.0014.510001.331000=5985mm2比较As1和As2，按As2配筋,取3016 153mm (钢筋间距满足要求) As=30200.96=6028.8 mm2承台配筋面积6028.8mm2大于5985mm2，满足要求。8.计