16000kN静载钢平台承载力验算书及设计书

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钢平台结构计算书

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惠州市林浩钢结构建设有限公司

二〇二〇年一月

钢平台结构计算书

一、概述

1.1单桩竖向抗压静载试验概述

单桩竖向抗压静载试验（以下简称单桩静载），适用于检测单桩的竖向抗压承载力。既可用于设计时期的试验桩检验，也可用于施工时期工程桩抽样检测。

图1静载试验现场

1.2加载反力装置概述

单桩静载试验设备由包括加载系统、反力系统和量测系统三大部分组成，见图2。

常用压重平台作为反力装置，即所谓堆载法、堆重法。堆载法反力装置由支墩、主梁、次梁、混凝土试块组成。加载装置由千斤顶构成，经过操纵仪器自动加载。

图2压重平台反力装置示意图

1.3试验加载要求

按单桩承载力特征值为8000kN，垂直静载试验加荷最大值为16000kN计。要紧受力参数如下表所示：

表1受力指标

1.4平台细部构造

1.4.1拟选用主、次梁及其尺寸

主梁、次梁采纳箱形钢梁，主梁长度为10m，配置2根；次梁长度为12m，配置10根。细部尺寸见图3、图4。

图3：主梁细部尺寸图图4：次梁细部尺寸图

主梁截面高度H=1000mm，宽度B=500mm，腹板厚度tw=32mm，上下翼缘厚度tf=50mm，翼缘自由外伸宽度c=18mm，别设加劲肋。

次梁截面高度H=600mm，宽度B=600mm，腹板厚度tw=20mm，上下翼缘厚度tf=20mm。翼缘自由外伸宽度c=100mm，加劲肋间距为1000mm。

钢垫块尺寸1000mm×2000mm、厚度25mm，配置3~4块。

1.4.2平台尺寸

两支墩轴线间距8.0m，净距7.0m，并保证支墩边与桩中心距离很多于4D且很多于2.0m。钢平台尺寸为12m×10m，次梁两端搁置于支墩上，主梁置于次梁之下，未加载时主次梁间为脱离状态；次梁两端伸出支墩轴线外长度2.0m，跨度8.0m，次梁间横向轴线间距1.0m。

水泥试块尺寸为1m×1m×2m，单块分量为50kN。

第一层混凝土试块沿主梁方向码放5个，次梁方向12个混凝土试块；第二层错向码放，以此类推，加载至设计荷重。

二、计算依据

1、《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；

2、《建造结构荷载规范》（GB50009-2012）；

3、《建造地基基础设计规范》（GB50007-2011）；

4、《建造基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）。

三、设计参数

主梁、次梁均为钢梁，采纳Q345B钢材。按《钢结构设计标准》（GB50017-2017），Q345钢材的强度设计值取值如见表2：

表2选用钢材强度参数值一览表

钢材型号屈服强度

强度容许值

弹性模量抗拉,抗压,抗弯抗剪

钢材序

号构件钢

号

厚度fyffvE

mmMPaMPaMPaMPa

1Q34516~403352951702.06×105

2Q34540~6

33252901652.06×105

1、箱形截面塑性进展系数γx=1.05；

2、挠度操纵［v］：L/250。

四、钢平台体系受力分析

4.1地基承载力复核

试验前收集地勘资料，查阅勘察报告提出的地基土的承载力建议值。依照支墩设置尺寸和平台荷载，复核支墩施加的压应力是否大于地基土承载力特征值的1.5倍，否则应举行局部地基处理。

4.2荷载换算与计算简图

4.2.1荷载换算1、平台均布荷载'

q

混凝土试块作用于钢平台荷载按均布面荷载思考，相当

2/16010

1219200

'mKNq=?=

。

2、次梁线荷载q

每一根梁按等间距承担试块传递的均布荷载，思考别利布置，荷载宽度取1.0m计算，则次梁承担的线荷载mkNq/1601160=?=。

3、千斤顶作用于主梁最大集中荷载dF

当千斤顶按两倍单桩承载力特征值即最大加载量施加反向力时，千斤顶经过钢垫块作用于主梁最大集中荷载kNRFad16000800022=?==。安装时，确保千斤顶合力作用线、钢垫块中心和组合主梁的几何中心均在同一竖向位置。

4、次梁作用于主梁上的集中荷载iF

次梁作用与主梁上的集中力为试桩时千斤顶加载后试桩钢平台次梁经过与主梁的接触点转移至主梁的堆载自重。

4.2.2主、次计算工况分析与计算简图1、主梁工况分析

主梁荷载为中点处施加的试桩荷载，该荷载计算时相当于主梁的支点；加载时堆载传递的自重荷载可视为主梁荷载。本加载方案中共使用两根主梁，单根主梁重约80KN<0.05×19200/2KN=480KN，计算时梁体

自重可忽略别计；主梁单梁计算简图如图5所示。

图5主梁计算简图（单位：m）

2、次梁工况分析

次梁受力可分为两个时期；试桩加载前经过次梁两端的支墩承担承担堆载荷载，该时期为两端带短悬臂的简支梁模型，次梁上荷载延续均匀分布，计算简图如图6；第二时期为试桩加载时由于主梁向上顶升的作用下次梁荷载逐渐转移至主、次梁接触点，直至千斤顶达到设计最大荷载，最后成为由只受压支座支撑的多点延续梁或两端悬臂梁，如图7。

图6次梁计算简图一（单位：m）

图7次梁计算简图二（单位：m）

4.2.3钢平台受力分析模型

为思考钢平台荷载效应的空间分布事情，采纳MIDASCIVIL2017

有限元软件建立钢平台的整体计算模型。次梁承受均布线荷载作用，在距梁端2m处设铰支座，主次梁相交处由20个只受压支座连接；计算模型如图8。由于计算分析中别计梁体自重，所以可经过别同的工况组合模拟平台两个别同的受力时期。

图8钢平台受力分析模型

4.2.4钢平工况组合

依照钢平台的工作过程，对钢平台别同荷载举行如下组合，如表3；思考到钢平台试桩时千斤顶施加荷载及堆载总荷载均能较准确地操纵，并且整体模型分析是可以思考变形因素导致的荷载分布传递别均匀，所以思考平台堆载的分项系数最大1.2、试桩千斤顶的最大分项系数1.1。

表3钢平台荷