富阳制梁场计算书

1、PAGE 1富阳制梁场计算书 设计阶段：施工图设计 计 算 人： 校 核 人： 审 核 人： 中铁四局集团第二工程有限公司富阳制梁场 二0一五年二月PAGE 1目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc411156697 1 设计依据 PAGEREF _Toc411156697 h 1 HYPERLINK l _Toc411156698 2 工程地质情况 PAGEREF _Toc411156698 h 1 HYPERLINK l _Toc411156699 2.1 地形地貌 PAGEREF _Toc411156699 h 1 HYPERLINK l _Toc411

2、156700 2.2 地层地质情况 PAGEREF _Toc411156700 h 1 HYPERLINK l _Toc411156701 2.3 场地地下水 PAGEREF _Toc411156701 h 2 HYPERLINK l _Toc411156702 2.4 地质特点 PAGEREF _Toc411156702 h 2 HYPERLINK l _Toc411156703 3 设计参数选定 PAGEREF _Toc411156703 h 3 HYPERLINK l _Toc411156704 3.1 设计荷载 PAGEREF _Toc411156704 h 3 HYPERLINK l

3、 _Toc411156705 3.2 材料性能指标 PAGEREF _Toc411156705 h 3 HYPERLINK l _Toc411156706 4 制梁台座设计计算 PAGEREF _Toc411156706 h 3 HYPERLINK l _Toc411156707 4.1 总体设计思路 PAGEREF _Toc411156707 h 3 HYPERLINK l _Toc411156708 4.2 设计荷载及尺寸参数 PAGEREF _Toc411156708 h 4 HYPERLINK l _Toc411156709 4.3 工况分析 PAGEREF _Toc411156709

4、 h 4 HYPERLINK l _Toc411156710 4.4 地基承载力计算 PAGEREF _Toc411156710 h 5 HYPERLINK l _Toc411156711 4.4.1 端部单桩承载力计算 PAGEREF _Toc411156711 h 5 HYPERLINK l _Toc411156712 4.4.2 中部地基承载力验算 PAGEREF _Toc411156712 h 6 HYPERLINK l _Toc411156713 4.4.3台座中部地基沉降验算 PAGEREF _Toc411156713 h 7 HYPERLINK l _Toc411156714 5

5、 存梁台座设计计算 PAGEREF _Toc411156714 h 9 HYPERLINK l _Toc411156715 5.1 总体设计思路 PAGEREF _Toc411156715 h 9 HYPERLINK l _Toc411156716 5.2 单桩承载力计算 PAGEREF _Toc411156716 h 10 HYPERLINK l _Toc411156717 5.3 桩基础内力计算 PAGEREF _Toc411156717 h 11PAGE 11基础设计计算书1 设计依据1.1、富阳制梁场岩土工程勘察报告；1.2、梁场有关资料；1.3、混凝土结构设计规范（GB 50010-

6、2011）；1.4、建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；1.5、建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；1.6、路桥施工计算手册；1.7、预应力混凝土铁路简支梁静载弯曲试验方法及评定标准（TB/T 2092-2003）2 工程地质情况2.1 地形地貌梁场场地内地形较平坦，周边环境条件较简单，总体场地稳定性较好，宜于建筑。2.2 地层地质情况根据工程地质调查测绘及钻探揭示，梁场区的岩土层按其成因分类主要有：第四系全新统冲、洪积层（Q4al+pl）粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粗圆砾土；志留系中统康山组(S2k)砂岩。现自上而下分述如下：（1）1-1粉质黏土：褐黄色，软塑，含少量铁锰锈

7、斑，切面无光泽，韧性、干强度低。本层在全场均有揭露，层面埋深0.0m，层面标高6.69-7.49m，层厚约1.22.3m。标准贯入试验13次，实测标准贯入击数平均值N=5.1击。 （2）1-2淤泥质粉质黏土：灰色，软塑，含有少量有机质，切面有光泽，韧性、干强度差。本层在全场均有揭露，层面埋深1.2-2.3m，层面标高4.39-6.09m，层厚约9.220.5m。标准贯入试验73次，实测标准贯入击数平均值N=3.5击。 (3)2-1粗圆砾土：灰色，中密，饱和，母岩成份以石英砂岩为主，一般粒径20-60mm，约占60%，多呈圆棱状，最大粒径60mm，砂、粘性土充填。本层全场均有揭露，层面埋深11.

8、5-22.5m，层面标高-15.214.81m，层厚约2.510.2m。重型动力触探实验78次，实测重型动力触探试验击数平均值N63.5=11.11击。（4）3-1砂岩：灰色，强风化，砂质结构，层状构造，岩芯较破碎，呈短柱状、柱状，局部碎块状，岩质软，敲击易碎。本层在Jz-1501-1、Jz-1501-10、Jz-1501-11、Jz-1501-12、Jz-1501-14、Jz-1501-15、Jz-1501-16、Jz-1501-18、Jz-1501-19、Jz-1501-22、Jz-1501-5共11个钻孔均有分布，层面埋深21.7-27.5m，层面标高-20.2114.31m，层厚约1.

9、0-23.1m。重型动力触探实验13次，实测重型动力触探试验击数平均值N63.5=49.38击。（5）3-2砂岩：灰色，弱风化，砂质结构，层状构造，岩芯较完整，呈柱状、短柱状，岩质软，锤击易碎。层面埋深25.8-44.8m，层面标高-38.11-18.5m，本层在全场均有揭露，该层未揭穿。已揭露层厚3.1-4.5m。2.3 场地地下水梁场区地下水类型可分为第四系孔隙水、基岩裂隙水。勘察期间测得孔内初见水位为0.7-2.2m，孔内稳定水位为0.6-2.1m。（1）第四系孔隙潜水主要赋存于第四系全新统冲洪积粗圆砾土，接受地下径流及大气降水、地表水渗入补给，水量较丰富。（2）基岩裂隙水场地下伏基岩主

10、要为砂岩，含裂隙水。强风化岩层裂隙较发育，裂隙面见有地下水活动痕迹，强富水，强透水。强风化带裂隙较发育，岩体破碎，地下水丰富，强透水。主要靠大气降雨补给，水位随季节影响而变化。2.4 地质特点场地势开阔，区内无边坡存在；未见不良地质作用。3 设计参数选定3.1 设计荷载31.5米箱梁混凝土自重：7148KN，23.5米箱梁混凝土自重：5741KN 3.2 材料性能指标(1)C30砼轴心抗压强度：fc=14.3MPa轴心抗拉强度：ft=1.43MPa弹性模量：Ec=3.0104MPa(2)钢筋HPB235级钢筋：fy=210MPa，fy=210MPaHRB335级钢筋：fy=300MPa，fy=

11、300MPa4 制梁台座设计计算4.1 总体设计思路32m箱梁基础设计：32m箱梁制梁台座长34m，分为中部及端部两部分。中部台座长29m，宽4.6m；端部台座长2.5m，宽5.6m。中部台座采用扩大基础，扩基根据地质情况分两种情况，上设置3道钢筋混凝土条形纵梁，纵梁高80cm，宽50cm，纵梁顶面预埋角钢，便于与底模联接。端部台座基础采用2根1000mm钻孔桩。桩顶与端部台座承台连接，承台厚1.5m，宽5.6m，上设置5道高80cm，宽50cm的钢筋混凝土条形纵梁，纵梁顶面预埋角钢，便于与底模联接。台座两端与中部断开，预留2cm沉降缝。混凝土钻孔桩采用C25混凝土，端部台座承台、中部台座及纵

12、梁均采用C30混凝土。24m箱梁制梁台座与箱梁32m箱梁制梁台座相同，仅中部切割8m即可。图4.1.1 制梁台座断面图（单位：cm)4.2 设计荷载及尺寸参数梁体自重Q17148kN内模重Q2680kN外模重Q3=1166kN底模重Q4460kN端模重Q5100kN施工荷载Q6200kN4.3 工况分析工况一：未张拉，梁体自重及施工荷载均布在端部台座与中部台座；工况二：张拉过程中，梁体起拱后，刚刚脱离中部台座，梁体自重及施工荷载全部由端部台座承受，荷载分布近似视为均布；工况三：张拉完成后，梁体完全起拱，梁体自重及施工荷载视为集中力加载于端部台座。4.4 地基承载力计算制梁台座分为中部及端部两部

13、分。底板端部由于张拉后梁体上拱，承受较大的竖向荷载，桩顶与台座底板连接，底板上设置5道钢筋混凝土条形纵梁；台座中部受力相对均匀，采用钢筋混凝土整板结构，板顶设置3道条形纵梁,条形纵梁顶面预埋钢板，便于与底模联接。台座长度34m，端部台座基础采用2根1000mm钻孔桩,制梁台座底板及条形纵梁采用C30砼。台座基础：采用2根1000mm钻孔桩，桩长33米，中部荷载由63根CFG桩平均分配承受，桩横向间距2.4m,纵向间距1.4m, 桩长按20m计算承台：5m*2.5m*1.5m垫梁：宽4.6m，厚0.6m肋板：中部采用双U型，两端采用四U型结构，宽0.5，高0.8m；其中双U型长29m，四U型长5

14、m。4.4.1 端部单桩承载力计算端部承台单桩承载力计算按工况三进行计算。P= 1/2*（Upqsik*li+qpk*Ap)（KN）钻孔桩的直径为100cm，Up=3.1415*1.0=3.1415m桩底面积A=0.5*0.5*3.1415=0.785m2qpk由表4.4.1.1地质资料查得5000表4.4.1.1桩端的极限端阻力标准值qpK及桩的极限侧阻力标准值qsK指标建议值表桩型岩土名称机械钻孔桩特征qsik(KPa)qpk(KPa)岩土厚度数值粉质粘土145020.00 淤泥质粉质粘土-220020.51288.05 粗圆砾土80051256.64 强风化砂岩-110002.2691.

15、15 弱风化砂岩-2003.35000.00 P= 1/2*（Upqsik*li+qpk*Ap) =(3.1415*(45*2+20*20.5+80*5+100*2.2+0*4)+5000*0.785)/2=4117.90KN每根桩承受的力为：Q=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）/4 =(7148+680+1166+460+100+200)/4=2438.5KN桩自重=3.1415*0.5*0.5*33*25=647.93KN顶部承台重量=(2.5*1.5*5*25+0.8*0.5*5*2.5*25)/2=296.88KN合计： P=2438.5+647.93+296.88=3383.3

16、1KN可见【P】=4117.90KNP=3458.90KN，桩长33m满足设计要求！4.4.2 中部地基承载力验算在制梁浇注工程中，箱梁的重量完全由台座承担，整个台座均匀受力，中部垫梁在箱梁预制的整个工况中此时受力最大。混凝土底板设计时忽略条形纵梁对底板的加劲作用，条形纵梁自重按恒载计入底板设计荷载。中部荷载由63根CFG桩平均分配承受，桩横向间距2.4m,纵向间距1.4m, 桩长按20m计算。偏安全的不考虑地基对底板的弹性支撑。端部承台单桩承载力计算按工况三进行计算。P= 1/2*（Upqsik*li+qpk*Ap)（KN）钻孔桩的直径为40cm，Up=3.1415*0.4=1.2566m桩

17、底面积A=0.2*0.2*3.1415=0.126m2qpk由表4.4.2地质资料查得5000表4.4.2桩端的极限端阻力标准值qpK及桩的极限侧阻力标准值qsK指标建议值表桩型岩土名称机械钻孔桩特征qsik(KPa)qpk(KPa)岩土厚度数值粉质粘土145020.00 淤泥质粉质粘土-220018452.39 粗圆砾土800- 强风化砂岩-11000- 弱风化砂岩-200- P= 1/2*（Upqsik*li+qpk*Ap) =(1.2566*(45*0+20*18)/2=226.2KN条形肋板自重： 0.5*0.8*29*25*3+4*0.2*0.2*29*25/2 =928KN砼整板基

18、础自重: 29*0.5*5.2*25=188.5KN桩自重=3.1415*0.2*0.2*20*25=62.83KN故每根桩承受的力为：Q=(Q1+Q2+Q4+Q5+Q6+928+188.5）/63+62.83 =(7148+680+460+100+200+928+188.5)/63+62.83=216.87KN可见【P】=226.2KNP=216.87KN，桩长20m满足设计要求！4.4.3台座中部地基沉降验算1.CFG桩复合地基承载力标准值初步估算：fsp，k=mRa/Ap+(1-m)fsk式中fsp，k 复合地基承载力标准 值（kPa）；m面积置换率；Ra 单桩竖向承载力特征值(kN)；

19、Ap桩的截面积（m2）；桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.750.95，天然地基承载力较高时取大值；fsk 天然地基承载力特征值。 m =0.126*63/(29*5)=0.055， Ra取282.74kN， Ap=0.196m2， 取0.85;则fsp，k=0.055*282.74/0.126+0.85*(1-0.055)*100 =203.74kPa按现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB 50007)复合地基的压缩模量提高系数=fsp，k/ fsk=203.74/100=2.04。2.台座中部地基沉降验算:取地质勘探报告J11孔位置计算: p0= P/A =（(7

20、14.8+124+20)*10*29 /32+(92.8+188.5)*10）/(5.2*29)=70.3 kPa沉降量:S=sni=1P0 (ziai-zi-1ai-1) /Esi式中，s地基最终变形量(mm)；s按分层总和法计算出的地基变形量；s沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定n地基变形计算深度范围内所划分的土层数；p0对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力(kPa)；Esi基础底面下第层土的压缩模量，应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算(MPa)；zi,zi-1基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)；ai,ai-1)基础底面计算点至

21、第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可按建筑地基基础设计规范(GB 50007)附录K采用计算基础的平均沉降量:基础底面附加应力 0=-d=70.3-0.219.1=66.5kPa基沉降计算分层 计算层厚度4b8时，取分层厚0.8m。基变形深度,因在20.5m深处已到残积土层，压缩量非常小，故不再考虑更深土层。 取地质勘察报告中素土层最厚处地质情况，计算如下表:土层编号深度z(m)l/bz/0.5b应力系数ac土的压缩模量（MPa）沉降量(mm)备注10.55.170.10 0.2514.84 0.5 粉质粘土21.35.170.25 0.24988.70 0.9 淤泥质粉质粘土

22、32.15.170.41 0.24986.43 1.3 淤泥质粉质粘土42.95.170.56 0.2553.24 2.0 淤泥质粉质粘土53.75.170.72 0.24335.63 1.3 淤泥质粉质粘土64.55.170.87 0.2415.51 1.2 淤泥质粉质粘土75.35.171.03 0.23535.44 1.5 淤泥质粉质粘土86.15.171.18 0.23715.39 1.0 淤泥质粉质粘土96.95.171.33 0.22884.74 1.1 淤泥质粉质粘土107.75.171.49 0.2225.34 1.1 淤泥质粉质粘土118.55.171.64 0.21855.

23、33 1.1 淤泥质粉质粘土129.35.171.80 0.2155.31 1.1 合计14.1地基沉降计算经上表计算得中部地基平均沉降量为14.1mm，满足要求。3.底板冲切验算底板受冲切力按下式计算（取纵向1m为计算单位）：Fl0.7hpftumh0，式中：hp受冲切承载力截面高度影响系数，当截面高不大于800mm时，取1.0;ft混凝土轴心抗拉强度设计值，取1.5mPa;um距基础梁h02处冲切临界截面的周长； h0冲切临界截面有效高度； Fl冲切临界锥体承受地基净反力值。代入有关数值：0.7hpftumh00.71.015003.70.50=1942.5kNFl =75.80.85 =64.4 kN，满足要求。5 存梁台座设计计算5.1 总体设计思路台座存梁形式为双层存梁，为减少工程量，24m梁存梁台位与32m梁存梁台位共用一端，同时为减少台座两端的不均匀沉降，24m梁与32m梁的存梁台位采用同样结构形式。要求施工时，临时支墩支座安装误差20mm，四个支点不平整量不大于2mm。台座基础：两端各采用采用2根1200mm钻孔桩，桩长36