塔吊基础计算书

灌河大桥 GH-1 标段 临时工程设计 计 算 书 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 二 O 一 二 年 八 月 灌南侧塔吊基础 编制人：编制人： 校核人：校核人： 审核人：审核人： 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 二 O 一 二 年 八 月 目 录 1 概述概述.1 2 设计依据与条件设计依据与条件.1 2.1 基础资料.1 2.2 规范与技术标准.1 2.3 设计条件.1 2.3.1设计水文及高程.1 2.3.2地质.2 3 结构布置结构布置.2 4 荷载分析荷载分析.2 4.1 塔吊荷载.2 4.2 桩的嵌固点计算.3 5 塔吊基础结构计算塔吊基础结构计算.4 5.1 结构整体计算.4 5.1.1计算工况.4 5.1.2设计标准.4 5.1.3模型及边界条件.4 5.1.4计算结果分析.4 5.2 各构件稳定性计算.5 5.3 桩基承载力计算.6 5.3.1单根桩需最大承载力.6 5.3.2钢管桩入土深度验算.6 灌河大桥塔吊基础计算书 -1- 1 概述概述 灌河大桥工程北起于新沂河南大堤，顺接临海高等级公路连云港段（里程 桩号 GK12+000） ，终点位于陈家港镇规划新区东侧，顺接临海高等级公路盐城 段（里程桩号 GK19+592.660） ，全长约 7.5km，包括灌河大桥及其接线，其中 灌河大桥为双向六车道，桥面标准宽度 33m，主桥主跨为 490m，引桥单跨跨径 3040m，接线为双向四车道，路面标准宽度 26m，线位于连云港市灌南县堆 沟镇和盐城市响水县陈家港之间。 2 设计依据设计依据与条件与条件 2.1 基础资料基础资料 1.施工图设计文件 2.2 规范与技术标准规范与技术标准 1.港口工程荷载规范 （JTS 144-1-2010） 2.港口工程桩基规范 （JTJ 25498） 3.高桩码头设计与施工规范 （JTS 167-1-2010） 4.海港水文规范 （JTJ 21398） 5.港口工程钢结构设计规范 （JTJ 28399） 6.钢结构工程施工质量验收规范 （GB50205-2001） 7.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004) 8.港口工程环境保护设计规范 （JTS 149-1-2007） 9.水运工程施工安全防护技术规范 （JTS205-1-2008） 10. 水运工程质量检验标准 （JTS 257-2008） 11. 建筑桩基技术规范 （JGJ 94-2008） 12. 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010） 2.3 设计条件设计条件 2.3.1 设计水文及高程设计水文及高程 a.设计高水位：+3.80m b.塔吊基础顶面高程：+5.00m 灌河大桥塔吊基础计算书 -2- c.平均低水位：-1.73m d.水流流速：2.4m/s e 计算风速：19m/s(9 级风) 2.3.2 地质地质 参照灌河地质资料。 3 结构布置结构布置 250t.m塔吊基础平面主尺寸为 4.6 m4.6m（钢管桩轴距 4m） ，顶面标高 +5.00m，由 80010mm 钢管桩、2HN800X300 塔吊基础梁组成。塔吊支点间 距为 2 m2m。 4 荷载分析荷载分析 4.1 塔吊荷载塔吊荷载 250t.m 塔吊荷载通过 4 个支点作用到塔吊基础上，具体位置见施工图。 P FF FF 向向向向向 R1 R2 R4 R3 1、工作状态 R1=R2=1376kN R3=R4=-772kN 水平力 F=136kN 2、工作状态 R1=R4=302kN R2=1904kN 灌河大桥塔吊基础计算书 -3- R3=-1300kN 水平力 F=136kN 3、非工作状态 R1=R2=1551kN R3=R4=-1015kN 水平力 F=38kN 4、非工作状态 R1=R4=268kN R2=2181kN R3=-1645kN 水平力 F=38kN (注：支反力正值表示压力，负值表示拔力) 4.2 桩的嵌固点计算桩的嵌固点计算 桩的嵌固点计算公式： 桩的相对刚度系数5 0 EI T mb = 取 4 3000kNm m = 桩的换算宽度，其中 d 为桩径， 0 2bd 桩的截面惯性矩 34 1.936 10Im - = 弹性模量 8 2 2.06 10 kN E m = 桩身最大弯矩距泥面深度，取 m ZTh=2.2h= 经计算： 钢管桩，取800 105.33 m ZTmh=5.5 m Zm= 5 塔吊基础结构计算塔吊基础结构计算 5.1 结构整体计算结构整体计算 5.1.1 计算工况计算工况 灌河大桥塔吊基础计算书 -4- 1、工况一：工作状态一 2、工况二：工作状态二 3、工况三：非工作状态一 4、工况三：非工作状态二 其中荷载分项系数，自重取 1.2，塔吊荷载取 1.4，变形为标准值。 5.1.2 设计标准设计标准 依照钢结构设计规范 ，Q235-B 钢材的强度设计值： 弯应力 215fMPa 剪应力 125 v fMPa 5.1.3 模型及边界条件模型及边界条件 塔吊基础计算采用 midas/civil 有限元计算软件，钢管桩、塔吊基础梁均采 用梁单元。钢管桩在计算的嵌固点位置固接。考虑到灌河水质对钢管桩具有一 定的腐蚀性，800X10 的钢管桩，模型里按壁厚 8mm 考虑。 图 6.2.1 塔吊基础有限元模型图 5.1.4 计算结果计算结果分析分析 各种组合下，计算结果汇总如下： 构件类型工况一工况二工况三工况四 组合应力(MPa)96.79179.21184.1194.37钢管桩 800X8轴应力(MPa)61.7747.8451.6366.28 灌河大桥塔吊基础计算书 -5- 反力（kN） 1229.6 （410.8） 952.3 （38.3） 1027.8 （113.8 ） 1319.4 （500.6） 组合应力(MPa)119.85125.01140.92138.82塔吊基础 2HN800X300剪应力(MPa)94.9784.3593.29105.61 注：反力（）中为钢管桩的拔力，各构件强度均满足强度要求。 各工况下塔吊基础各构件变形计算结果如下： 变形 工况一 （mm） 工况二 （mm） 工况三（mm）工况四（mm） 竖向3.603.313.253.53 横向1.667.757.921.87 5.2 各构件稳定性计算各构件稳定性计算 对于钢管桩，工况三下，最不利内力组合 N=1028kN，M=602kNm 计算长度取 l=6m，=43，属于 b 类截面 i ul 查表得: 0.887 x mxx xx1xEX MN =+f A W (1-0.8N/N) 截面塑性发展系数，取 1.0 x 欧拉临界力， Ex N 等效弯矩系数，取 1.0 mx 22 EXx NEA (1.1)24811kN mxx xx1xEX MN 177.23MPa 215MPa AW (1 0.8N N) f 构件的稳定性满足要求。 5.3 桩基承载力计算桩基承载力计算 5.3.1 单根桩需最大承载力单根桩需最大承载力 塔吊基础 80010mm 钢管桩，在工况四下最大竖向力设计值 灌河大桥塔吊基础计算书 -6- P=1319.4kN，拔力设计值 P=500.6kN（竖向极限承载力标准值 P=946.5Kn，拔力 标准值 P=353.5kN）。 5.3.2 钢管桩入土深度验算钢管桩入土深度验算 根据建筑桩基技术规范钢管桩的单桩垂直承载力特征值应按下式计算： sik ippkp uk a uq lq A Q R KK 式中： 单桩垂直极限承载力标准值(kN)； a R 安全系数，取；K2.0K 桩身截面周长(m)；u 单桩第 i 层土的极限侧摩阻力标准值(kPa)； sik q 桩身穿过第 i 层土的长度(m)； i l 桩端闭塞效应系数， p 单桩极限桩端阻力标准值(kPa)， pk q 取灌河勘测孔位NZK-04地质情况参考计算，设计桩长取30m，桩底标高- 25.8m，入泥约25m。 2064 sik ippkp uq lq AkNQuk 1032946.5 2 uk a Q RkNkN 钢管桩单桩竖向承载力满足要求。 根据港口工程桩基规范钢管桩的单桩抗拔承载力设计值应按下式计算： 1 (cos ) difi i R TUq