舟山梁厂制梁台座设计计算书

1、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（3）舟山大陆连岛工程金塘大桥土建工程第iv-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（5）midas/civil计算软件（6）基础工程（西南交通人学出版社,李克钏主编）（7）工程力学-材料力学分册（西南交通大学出版社,许留旺主编）（8）结构设计原理（西南交通大学黄棠、王效通主编）（9）桥梁工程概论（西南交通大学出版社,李亚东主编）（10）地基基础设计与计算（人民交通出版社,朱浮声主编）（11）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：（1）公路桥涵设计通用规范

2、（jtj 021-89）（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtj 023-85）（3）公路桥涵地基与基础设计规范（jtj 024-85）（4）公路桥涵施工技术规范（jtj 041-2000）（5）建筑桩基技术规范（jgj 94-94）（6）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4）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人，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

3、2根桩的设计计算过程， 其它桩的设计类似。屮铁四局集团第二工程韦限公司3、设计参数选定 3.1、设计荷载梁重4 =15750册内模cf2 = 270qkn暂定外模=1400kn暂定底模弘=730£n暂定承台总重q5=h4qkn40 公分厚地基梁重q6 = 25.49*0.4*7*62 = 4425knu 型支座重=1 *05 *3*62*25.49 + 0.25 *0.75 *5*60 = 2426kn单根桩的自重(暂按43米计算，1/2自重):龙厂2* 25.49*43 = 123807四根桥总重=4952£n3. 2、材料性能指标(1)、c25 碗c25碗轴心抗压强度:

4、cyw =11.9mpa、钢筋i 级钢筋：fy=210mpa, f>210mpa,ii 级钢筋:fy=300mpa, f>300mpa,4. 基础加固设计与分析4. 1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，由所建模型可知热梁下部每延米地基的荷载为364kn,地基应力fk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e = 0.8的淤泥质粘性土，查 资料可知其nb=0. 3, nd=l. 6o地基承载力设计值为：仁£+5-3) + 宀"0.5)= 55 + 1.6*20*(0.65 0.

5、5)= 59.8mpa>l, lfk地基承载力满足要求。4. 2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. lmo具体计算如下：4. 2. 1计算基础底面附加应力取基础及其上覆土的平均重度丫 o=20kn/m3,则基础底面的平均压力p等于：基础底面的附加应力为：p()= p-rd = 70.86 - 20.0 *0.65 = 57.86

6、kn/in24. 2. 2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3叫 淤 泥质粘土 5m,淤泥质粉质粘土 0. 2m。4. 2. 3计算各分层的压缩量 素填土 1. 6m = 553=z =b 7b查表得兀= 1.000令弓= 0.2285,查表得好0.98,则该层压缩量为：as| =冬(z/| - 乙)人)二 0,05786 (1600*0.98-0) = 5.04加加, es18 粉质粘土 1. 5ma 55.3- n z9 3 八二=7.9,=0.443b 7b 7查表得4 = 0.95则该层压缩量为：船 00*0,95-.5

7、00*0.98) = 18.4 淤泥质粉质粘土 3m4 =空=7 9 玉=11 = 0.87, b 7b 7查表得 = 0.84则该层压缩量为：as3(z3a3 乙 4 z a)=0，°786 (6100 * 0.84 -1500 * 0.95 -1600 * 0.98) 淤泥质粘土 5ma =hj =1b 7b 7查表得=0.673则该层压缩量为：as4 (z4aj z3& z% z a) = 54. 6mm,es4 淤泥质粉质粘土 5m 人二"3 二 了 9 厶二 16二? 3查表得°4 =0.56 则该层压缩量为：ass =(乙厶企z4a4 厶企z。

8、& z/|) =3. 1 linn,' es5 '''则总沉降量：s = 1.35*(16.43 + 52 + 84 +12.8) = 164.9mm,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/civi 1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：

9、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(连同梨梁统一浇筑)；3、u型梨梁建模时梨梁与承台刚结,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qlq8,其中ql考虑为均布荷载，结构见下图5. 1 1。(u)3jjj:<3f士jjjj图 5. 1-1jjjjj二e-.jjjjjjiijj二二系数=1.3899e+002形变见下图5. 1-20分折絃杲2.24831e-0022.04392e-0021.83953e-0021.63513e-0021.4307

10、4e-0021.22635e-0021.02196e-0028.17567e-0036.13175e-0034.08783e-0032.04392e-003o.oooooe+ooocb: qmax : 419min : 1文件轲m日期：05/11/2006图 5. 1-2结构的弯矩见图5. 1-3：2.32797e+0021.88490e+0021.44183e+0029.98764e+0015.55695e+0012.77104e+002o.oooooe+ooo3.30444e+001-1.65965e+002-2.10272e+002系数=1.3899e+002cb: qmax : 384

11、min s 334文件：单習j tonf*m日期：05/11/2006图 5. 1-3结构的剪力见图5. 1-4：1.29935e+0021.00572e+0027.12084e+0014.18452e+001o.oooooe+ooo-1.68813e+001-4.62445e+001-7.56078e+001-1.04971e+0021.59298e+002-1.34334e+002-1.63697e+002系数=1.3899e+002cb; qmax : 564min : 562文件：卸单伦：tonf日期：05/11/2006图 5. 1-45.2 1况二：张拉后结构的受力状况张拉后设计荷

12、载为：梁重也=157503 线荷载 底模务=730册 暂定承台 q5=h40kn地基梁么=25.49 ".4 *7*62 = 4425pnu 型支座=l*05*3*62*25.49 + 025*0.75*5*60 = 2426kn 四根桩总重条=4952册结构受力见下图5.2-1, q = "knlm°图 5.2-1结构变形情况见下图5.2-2ocb: h分折结果7.39537e-0036.72307e-0036.05076e-0035.37845e-0034.70615e-0034.03384e-0033.36153e-0032.68923e-0032.0169

13、2e-003134461e-0036.72307e-0040.00000e+000max : 989min : 1014单伦：m日娜 05/10/2006x：-0.483图 5.2-2结构的弯矩见图5.2-3：1.15887e+0029.13267e+0016.67660e+0014.22052e+0011.76445e+0011.40448e+002o.oooooe+ooo3.14770e+0015.60378e+0018.05985e+001-1.05159e+002-1.29720e+002系数=4.1918e+002cbs hmax 7 384min ; 513文件：666单检：ton

14、f*m日热 0印10/2006图 5.2-3 承台及桩的结构剪力见图5. 2-4：n 15666+0021.67743e+0021.19821e+0027.18982e+0012.39756e+0010.00000e+000-7.18696e+001-1.19792e+002-1.67715e+0022.63588e+002-2.15637e+002-2.63560e+002系数=4.1918e+002cb: hmax s 364min s 514文件：666单伦：tonf日期：05/10/2006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人桥箱梁

15、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:毬將。囲a不轻3函? (m|制梁台座桩长剖面图1万台座右 端钻孔桩3号台座右 端钻孔桩5号台座右7号台座右端钻孔桩含粘性土叭q3皿"怎r 二方卫二三二桩长36m淤泥质粉质粘土淤淞战輯頂粘土么7,zv；r，桩长28mill蠢块土q严粉质怙土q产淤泥喷粉丽钻土q严淤冕喷越土q产淤泥土q产粘土q严粉质怙土q严粘土q严©1粘土粉跛粘土®.©®桩长43m含站性土岡砾图6-2强风化液紋斑岩j3 中凤化ifttzaft j3制梁台座桩长2号台座左4号台座左端钻孔桩端钻孔桩iii:i6号台座左端钻孔

16、桩t 质牯土廿；淤泥质粉质粘土 q/m 淤泥质粘土q/m2淤泥质粉质粘土 q产刨图6-38号台座左 端钻孔桩素填土粉质粘土 q/m2淤泥质粉质粘土q&淤泥质粘土q宀淤泥质粉质粘土q产粘土q产粉质粘土q严t粘土q/”粘土q厂粉质粘土q/qzt® 1®.©1©2粉质粘土强风化流纹斑岩j32中风化流纹斑岩j3汕612号台座右 端钻孔桩制梁台座桩长剖面图4号台座右 端钻孔桩6号台座右 端钻孔桩 血“8号台座右 端钻孔桩" a_i粉质粘土桩长14m2/m强风化流纹斑岩q厂淤泥质粉质粘土 q/讥 33i耕濡粘小淤泥质粉质粘土 q/yi訓土1淤泥质粘

17、土qj"2/ /桩长24m粘1：含粘性土圆砾粘土.50/w& z几/中风化漩纵斑卷桩长52m图6-4素填土q潭粉质粘土淤泥质粉质粘土q/m淤泥质粘土淤泥质粉质粘土粘土q/m粉质粘土q严一/粘土q"粘土q./r粉质粘土q3fall粉质粘土q严一已含粘性土圆砾q jal-pl强风化流纹斑岩js中风化流纹斑岩2®2(2)12(2刨2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

18、号右14从表中可以看岀2号桩处的地质最差，以此地质做具体桩长设计详见下表6-2o制梁台座桩长设计计算序号层次s摩a 戸p 周k阻摩a 端kp 桩ttkmb<m 周77 桩承kn载9 輕kn 端力 桩1ah21128211773.76.2h2182.1882.773.90113245.1045.773.03243581a5773.9335®146046.773.7446225.5525.773.78 o1x755.5455.773.33981x1x751111773.931983.8083.773.64ho1a249.5949.773.6633293.o93.773.761a12

19、322.o300050033.773.23733333 明 说2.、3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6-3o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kn111. 0281. 03. 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16。根据地质图

20、经计算设计为端承桩，故不考虑桩端的地基沉降，仅考虑柱桩的木身压缩量，由图5.2-2可知桩基沉降6. 67mm,祥图见6-1。4)6)624016)6000.0067660.0066990.0066310.0065(w136496)6427)6359j6290d6221)615236083j6013)5943图6-1post-processordisplacement分折皱果系数=7.39537e-0036.72307e-0036.05076e-0035.37845e-0034.70615e-0034.03384e-0033.36153e-0032.68923e-0032.01692e-0031

21、.34461e-0036.72307e-0040.00000e+0004.1918e+002cbs hmax : 989min : 1014女件；666色愉m日期：05/11/20067. 配筋设计7. 1桩的配筋设计根据工况二及考虑风荷载吋进行桩的配筋设计，2 = 5680册7. 1.1风载下桩身弯矩计算取100年一遇的风载产生的力，风速v = 44.44m/s,f = ws = kl *心选 *kq*w*s = 10*0.8*10* 1.0w/1.6*4.5*58.8 = 261.3zr7v,其中w基本风压值，心一设计风速频率换算系数k? 一风载体型系数 心一风压高度变化系数ki 地形、地

22、理条件系数。风力对桩基产生的弯矩myk = 261.3*5 = 1036.4rn.加，假定每根桩所受的弯矩相同，则每根桩承受的弯矩为326. 6kn. m7. 1.2桩身最大弯矩对钻孔桩而言，桩周为淤泥质土的m = 4.25mn/m4f计算桩身抗弯刚度el时, 钢筋混凝土结构的= 0.8e/ = 2.32 * io7 kn.m2圆形截面桩/ = - = 1.766*10_2m4,64则 £/= 4.097 *105zr/v.m2对于d>1.0m的圆形截面桩，其计算宽度b0= 1.98mt （讪 a02因此 a=-=0.602,i ei ）则 c/二仝业二 1.0535（h0根据

23、cd查表可知cm = 1.5689,z = 0.9446,则对应最大弯矩的截面在zo = z/a = .569m,此处的弯矩m = cw=512.43.加，7. 13判断大小偏心初步确定桩身配筋为16*20,保护层5cm,ah = 7rr2 = 1.131m2人=0.0050265m2配筋率卩=吕=0.0044444aa = ah + nar 1.2064m2/ =+ 0.5/1* ar2 =0.11319 屛64&y = r = 0.6mm e= o n=5680 =°-090a= 0,1+0.16 = 0.53520.2 +电h= 1.0138el=0071w = * 勺

24、 一 c = 0.1071r,属小偏心构件。7. 1.4截面应力计算q =手 +竽必=7.724mpq0wa)'()舒()t)= 107.3mpq6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篩筋设置为d) 8的a3钢筋，间距15cm,未尽事宜祥见相关规范执行。7. 2承台配筋设计7. 2. 1承台通长配筋根据工况二，得到如下数据：剪力 0 = 2636kn,弯矩 m = 4q4kn.m配筋初步釆用10cm间距巾20的a3钢筋。22根巾20的钢筋截面积人)=69.12cm2“二= 0.001571经查表得兄=15, n/i = 0.

25、023560 = 0.1948x = a * 人)=381.8“z0 = 2.988*1011m4m*x= l.79mpa<(yw加“*(说 x)= 112.2mpa<(y经计算混凝土强度和钢筋数量均满足结构要求。7. 2. 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m=7.7kn.m,釆用间距15cm的巾12钢筋经计算 /o=1.9o8*lo,omm4,a?取 15,m * x巧=o.ssmpa <(7w/()=86.28mpa< g$jl k .70满足要求。7. 2. 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:

26、26362200*(1600 347.6)= 0.957 mpa,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q j = 1.70mpacr,/ 2 = 0.63mpa=032mpq因为近/j,故不必加大承台截面，r0><t2/_2,故采用间距为20cm的巾12箍筋。 akk = 0754mpa,° bsk满足要求。承台两侧r0= 2 = 0.759mpg,b*z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。7. 2. 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42ni,承台厚2n),且连同上部垫梁一同浇注，上部承台均在桩的冲切角范围z内，所以无需进行承台的冲切验算。7. 3双u型垫梁配筋设计7. 3.1通长配筋设计根据工况一，结构的弯矩见图5. 1-3,最大弯矩为800kn. m,预计用20cm间距的d) 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=1.331 *10%赤，(按t型梁考虑)m * x巧=2.074mr/ <crw",=l = 76mpa <