预制梁场龙门吊轨道基础及台座计算书(图文)

1、中交第二公路工程局有限公司CCCC SECOND HIGHWAY ENGINEERING CO.,LTD.深圳外环高速公路（深圳段）第3合同段附件一1 预制梁场龙门吊计算书1.1 工程概况1.1.1 工程简介本项目预制梁板形式多样,分别为预制箱梁、空心板及T梁,其中最重的是30m组合箱梁中的边梁,一片重达105t。预制梁场拟采用两台起吊能力为100t的龙门吊用于预制梁的出槽,其龙门吊轨道之间跨距为36.7m。1.1.2 地质情况预制梁场基底为粉质粘土。查路桥施工计算手册中碎石土的变形模量E0=2965MPa,粉质粘土1639MPa,考虑最不利工况,统一取粉质粘土的变形莫量E0=16 MPa。临

2、建用地经现场动力触探测得实际地基承载力大于160kpa。1.2 基础设计及受力分析1.2.1 龙门吊轨道基础设计龙门吊轨道基础采用倒T型C30混凝土条形基础,基础底部宽80cm,上部宽40cm。每隔10m设置一道2cm宽的沉降缝。基础底部采用8根16钢筋作为纵向受拉主筋,顶部放置4根12钢筋作为抗负弯矩主筋,每隔40cm设置一道环形箍筋。,箍筋采用HPB23510mm光圆钢筋,箍筋间距为40cm,具体尺寸如图1.2.1-1、1.2.1-2所示。图1.2.1-1 龙门吊轨道基础设计图图1.2.2-2 龙门吊轨道基础配筋图1.2.2 受力分析梁场龙门吊属于室外作业,当风力较大或降雨时候应停止施工。

3、当起吊最重梁板(105t)且梁板位于最靠近轨道位置台座的时候为最不利工况。图1.2-1 最不利工况所处位置单个龙门吊自重按G1=70T估算,梁板最重G2=105t。起吊最重梁板时单个天车所受集中荷载为P,龙门吊自重均布荷载为q。 P=G1/2=1059.8/2=514.5KN (1-1)q=G2/L=709.8/42=16.3KN/m (1-2)当处于最不利工况时单个龙门吊受力简图如下:图1.2-3 龙门吊受力示意图龙门吊竖向受力平衡可得到:N1+N2=qL+P (1-3)取龙门吊左侧支腿为支点,力矩平衡得到: N2L=qL0.5L+P3.5 (1-4)由公式(1-3)(1-4)可求得N1=8

4、69.4KN,N2=331.1KN龙门吊单边支腿按两个车轮考虑,两个车轮之间距离为6m,对受力较大支腿进行分析,受力简图如下所示:图1.2-4 支腿单车轮受力示意图受力较大的单边支腿竖向受力平衡可得N1=N+N (1-5)由公式(1-5)得出在最不利工况下,龙门吊单个车轮所受最大竖向应力为N=434.7KN1.3 建模计算1.3.1 力学模型简化对龙门吊轨道基础进行力学简化,基础内力计算按弹性地基梁计算,用有限元软件Midas Civil2015进行模拟计算。即把钢筋砼梁看成梁单元,将地基看成弹性支承。图1.3-1 力学简化模型1.3.2 弹性支撑刚度推导根据路桥施工计算手册p358可知,荷载

5、板下应力P与沉降量S存在如下关系: (1-6)其中:E0地基土的变形模量,MPa；沉降量系数,刚性正方形板荷载板=0.88；刚性圆形荷载板=0.79；地基土的泊松比,为有侧涨竖向压缩土的侧向应变与竖向压缩应变的比值；Pcrp-s曲线直线终点所对应的应力,MPa；s-与直线段终点所对应的沉降量,mm；b-承压板宽度或直径,mm；不妨假定地基的变形一直处在直线段,这样考虑是比较保守也是可行的。故令地基承载的刚度系数,则(KN/m)。另考虑到建模的方便和简单,令b=200mm(纵梁向20cm一个土弹簧),查表得粉质粘土n=0.250.35,取=0.35粉质粘土的变形莫量E0=16 MPa。带入公式(

6、1-6)求解得: K=4.1441061.3.3 Madis2015建模计算(1)模型建立图1.3-2 模型建立(2)龙门吊轨道梁弯矩计算图1.3-3 轨道梁应力图(3)轨道梁剪力计算图1.3-4 轨道梁剪力图(4)基地反力计算图1.3-5 基地反力图(5)轨道梁位移图1.3-6 轨道梁位移图经过Madis2015建模计算,求得龙门吊轨道梁最大应力弯矩为279.6KNm,最大负弯矩为64.9KNm,最大剪力207.6KN,土弹簧最大支点反力14.4KN,考虑到轨道梁位移很小,土弹簧处于弹性变形过程,通过图1.3-5可知基地承载范围在纵梁方向集中在12m。1.4 龙门吊轨道梁配筋计算1.4.1

7、轨道梁正截面强度验算(1)判断是截面形式单筋截面适筋梁最大承受能力为: (1-7) (1-8)-混凝土抗压强度设计值,C30混凝土取14.3Mpa；-截面有效高度；-纵向受拉钢筋全部截面重心至受拉边缘的距离(轨道梁设计=7.5cm)；-受压区混凝土截面宽度,取400mm；-相对受压区高度,取0.56；由公式(1-7)(1-8)可以求的；m因为,故龙门吊轨道梁单筋截面就满足受力情况。(2)最小配筋面积计算通过截面力矩平衡、受力平衡可得: (1-9) (1-10) (1-11)-钢筋抗拉强度设计值,取280Mpa；-受拉区钢筋截面面积；-计算受压区高度；0-结构重要性系数,取1.1。通过公式(1-

8、10)可求得通过公式(1-11)可求得结论:纵向受拉钢筋最小配筋率为1540mm2,龙门吊轨道梁实际配置8根16纵向受拉钢筋=1600mm2大于最小配筋率,故正截面强度验算符合要求。1.4.2 斜截面强度计算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)可知,混凝土和箍筋共同抗剪能力的公式为1异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时,1=1.0；计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,1=0.9；故取1=1.0；2预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件,2=1.0；对预应力混凝土受弯构件,2=1.25,但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的

9、方向相同,或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件,取2=1.0；故取2=1.0；3-受压翼缘的影响系数,取3=1.1；b-斜截面受压端正截面处矩形截面宽度,取b=400 mm；h0-斜截面受压段正截面的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离；故取h0=625mm；p-斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,p=100,当p2.5时,取p=2.5,其中=As/bh0；故p=1001005/(400625) =0.402；fcu,k-边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准,取fcu,k =30MPa,；sv-斜截面内箍筋配筋率,sv= Asv/(Svb)=157.1/(500400)=0.07

10、9%；fsv-箍筋抗拉强度设计值,箍筋采用光圆钢筋,故取值fsv=195MPa；Asv-斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢的总截面面积,取157.1mm2；Sv-斜截面内箍筋的间距,取500mm。由上述条件可以求得: =170KN166.5KN(最大剪力)故轨道梁400mm设置一道环形10箍筋满足斜截面受力要求。1.4.3 轨道地基承载力计算经过Madis2015建模可以看出,在纵梁方向基地土弹簧反力范围为2.22.4m,考虑端头位置反力较小,出于保守考虑纵梁方向2m为基底承力范围。轨道梁下方设置50cm碎石垫层,地基压力按45度角扩散至基地,纵梁地基承力范围为3m。图1.4-1 轨道梁地基承载

11、范围侧面图图1.4-2 轨道梁地基承载范围立面图考虑最不利工况,轨道梁所受最大压力为:Fmax=411.23KN地基承力面积:S=31.2=3.6m2对地基压力:160(实测地基承载力)故龙门吊轨道基础地基承载力满足要求。2 预制场台座计算书2.1 工程概况2.1.1 工程简介预制梁场场梁板尺寸主要有25m、28m、29m、30m组合箱梁以及30mT梁。其中最重的为30m预制组合箱梁中的边梁。混凝土方量为40.2m3,最大预制梁重105t,模板采用整体液压模板共重30t。2.1.2 地质情况与预制梁场龙门吊基础地质情况一致,不做赘述。2.2 台座设计2.2.1 台座尺寸制梁台座由方钢台座及混凝

12、土支墩组成,其中方钢台座通长30.5m,尺寸为30.50.9220.55m,为便于台座改造,防止不均匀沉降,采用3030cm方钢管墩支撑、复合背肋钢模,方钢管通过与基础中预埋的角钢焊接固定作为支撑体系。为了保证制梁台座高度防止台座沉降,在方钢管墩下方设置1004020cm的C20混凝土支墩。图2.2-1 方钢管台座132.2.2 制梁台座验算预制梁自重105T,取G1=1059.8=1029KN；模板及振捣设备重30T,取G2=309.8=294KN；方钢台座按照80cm一道布置,方钢墩放置在尺寸为10.40.2m的水泥支墩上,水泥支墩体积V1=0.08m3,单个水泥支墩及方钢重力G3=0.0

13、825=2KN； 梁板张拉前受力验算在预制梁张拉前,整体对地基的压力最大的时候是在混凝土浇筑之时,考虑1.1的安全系数,所以总的对地基的压力最大值为:Fmax=1.1(G1+G2+G3)=1.1(1029+294+2)=1457.5KN。故80cm范围内台座受力F=(Fmax/30.5)0.8=38.23KN水泥支墩与地基有效接触面积为:A1=10.4=0.4m2。对地基的压力为:所以,预制梁张拉前地基承载力要求不小于95.6KPa。 梁板张拉后受力验算张拉后,由于梁板起拱,预制梁脱离台座接触,只有两端与台座接触,可看梁板简支在台座两端。台座两端扩大基础尺寸为21.50.2m,体积V2=0.6

14、m3,重力G4=V225=15KN取1.1的分项系数故台座单端受力大小为:F张拉=1.1G1/2+1.1G4=582.45KN基础底面积为:A2=21.5=3m2。对地基的压力为:所以,梁板张拉后,台座端头地基承载力要求不小于194.15KPa。2.2.3 存梁台座验算 存梁台座设计存梁台座采用双层C25钢筋混凝土结构,纵梁方向6m设置一道断逢防止不均匀沉降。存梁台座顶部超出地面0.3m,保证梁板吊装的有效操作空间和安全距离。具体尺寸见图:图2.2-4 存梁台座断面图 受力分析存梁台座设计为双层存梁(箱梁、空心板),梁板之间间距为3.2m。单片梁板重:G=1059.8=1029KN；存梁台座单端受力:F=2G/2=1029KN；存梁台座自重线荷载:q1=S25=36.75KN/m(S为存梁台座截面面积)；地基反力纵梁方向平均长度取L=3.2m,截面方向取B=2.4m(存梁台座底部宽)；地基承载面积:S1=LB=7.68m2；开挖土体自重线荷载:q2=S2=1.218=21.6KN/m(为土重度取18KN/m3)。图2.2-5 存梁台座受力简图 地基承载力验算地基承载力特征值 轴心荷载作用下地基承载力验算计算公式:按建筑地基基础设