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依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)。
一. 参数信息
塔吊型号:QT80A
塔机自重标准值:Fk1=
起重荷载标准值:Fqk=800kN
塔吊最大起重力矩:M=
非工作状态下塔身弯矩:M=-
塔吊计算高度:H=
塔身宽度:B=
桩身混凝土等级:C80
承台混凝土等级:C35
保护层厚度:H=50mm
矩形承台边长:H=
承台厚度:Hc=1m
承台箍筋间距:S=200mm
承台钢筋级别:HRB400
承台顶面埋深:D=0m
桩直径:d=
桩间距:a=
桩钢筋级别:HPB235
桩入土深度:
桩型与工艺:预制桩
桩空心直径:
计算简图如下:
二. 荷载计算
1. 自重荷载及起重荷载
1) 塔机自重标准值
Fk1=
2) 基础以及覆土自重标准值
Gk=5×5××25=625kN
承台受浮力:Flk=5×5××10=1310kN
3) 起重荷载标准值
Fqk=800kN
2. 风荷载计算
1) 工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (Wo=)
=××××=
=×××=
b. 塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=×=
c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=×H=××=
2) 非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值
a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (本地区 Wo=)
=××××=
=×××=
b. 塔机所受风荷载水平合力标准值
Fvk=qsk×H=×=
c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值
Msk=×H=××=
3. 塔机的倾覆力矩
工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-+×(630+)=
非工作状态下,标准组合的倾覆力矩标准值
Mk=-+=
三. 桩竖向力计算
非工作状态下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(+)/4=
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(+625)/4+(+×)/=
Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(+625-1310)/4-(+×)/=-
工作状态下:
Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(++800)/4=
Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L
=(+625+800)/4+(+×)/=
Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L
=(+625+800-1310)/4-(+×)/=-
四. 承台受弯计算
1. 荷载计算
不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向力反力设计值:
工作状态下:
最大压力 Ni=×(Fk+Fqk)/n+×(Mk+Fvk×h)/L
=×(+800)/4+×(+×)/=
非工作状态下:
最大压力 Ni=×Fk/n+×(Mk+Fvk×h)/L
=×+×(+×)/=
最大拔力 Ni=×Fk/n-×(Mk+Fvk×h)/L
=×-×(+×)/=-
2. 弯矩的计算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》
其中 Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值();
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m);
Ni──不计承台自重及其上土重,第i桩的竖向反力设计值(kN)。
由于非工作状态下,承台正弯矩最大:
Mx=My=2××=
3. 配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-
式中 α1──系数,当混凝土强度不超过C50时,,当混凝土强度等级为C80时,,期间按线性内插法确定;
fc──混凝土抗压强度设计值;
h0──承台的计算高度;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2。
底部配筋计算:
αs=×106/(×××9502)=
=1-(1-2×)=
γs=1-=
As=×106/(××)=
顶部配筋计算:
αs=×106/(×××9502)=
=1-(1-2×)=
γs=1-=
As=×106/(××)=
五. 承台剪切计算
最大剪力设计值: Vmax=
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)。
我们考虑承台配置箍筋的情况,斜截面受剪承载力满足下面公式:
式中 λ──计算截面的剪跨比,λ=
ft──混凝土轴心抗拉强度设计值,ft=;
b──承台的计算宽度,b=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=950mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=360N/mm2;
S──箍筋的间距,S=200mm。
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
六. 承台受冲切验算
依据塔机规范,塔机立柱对承台的冲切可不验算,本案只计算角桩对承台的冲切!
承台受角桩冲切的承载力可按下式计算:
式中 Nl──荷载效应基本组合时,不计承台以及其上土重的角桩桩顶的竖向力设计值;
β1x,β1y──角桩冲切系数; β1x=β1y=/(+)=
c1,c2──角桩内边缘至承台外边缘的水平距离;c1=c2=900mm
a1x,a1y──承台底角桩内边缘45度冲切线与承台顶面相交线至桩内边缘的水平距离;a1x=a1y=800mm
βhp──承台受冲切承载力截面高度影响系数;βhp=
ft──承台混凝土抗拉强度设计值;ft=
h0──承台外边缘的有效高度;h0=950mm
λ1x,λ1y──角桩冲跨比,~,取λ1x=λ1y=a1x/h0=
工作状态下:
Nl=×(Fk+Fqk)/n+×(Mk+Fvk×h)/L
=×(+800)/4+×(+×1)/=
非工作状态下:
Nl=×Fk/n+×(Mk+Fvk×h)/L
=×+×(+×1)/=
等式右边 [×(900+400)+×(900+400)]×××950/1000=
比较等式两边,所以满足要求!
七. 桩身承载力验算
桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)
根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=×=
桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
其中 Ψc──基桩成桩工艺系数,
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=;
Aps──桩身截面面积,Aps=91028mm2。
桩身受拉计算,依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
受拉承载力计算,最大拉力 N=×Qkmin=-
经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=。
%,计算得最小配筋面积为728mm2
综上所述,全部纵向钢筋面积728mm2
八. 桩竖向承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)
轴心竖向力作用下,Qk=;偏心竖向力作用下,Qkmax=
桩基竖向承载力必须满足以下两式:
单桩竖向承载力特征值按下式计算:
其中 Ra──单桩竖向承载力特征值;
qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值;按下表取值;
qpa──桩端端阻力特征值,按下表取值;
u──桩身的周长,u=;
Ap──桩端面积,取Ap=;
li──第i层土层的厚度,取值如下表;
厚度及侧阻力标准值表如下:
序号
土层厚度(m)
侧阻力特征值(kPa)
端阻力特征值(kPa)
土名称
1
10
0
粘性土
2
12
0
粉土或砂土
3
40
0
粘性土
4
45
0
粘性土
5
4
70
5000
砂类土中挤土群桩
6
100
7000
砂类土中的群桩
,所以桩端是在第6层土层。
最大压力验算:
Ra=×(×10+×12+×40+×45+4×70+×100)+7000×=
由于: Ra = > Qk = ,最大压力验算满足要求!
由于: = > Qkmax = ,最大压力验算满足要求!
九. 桩的抗拔承载力验算
依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)
偏心竖向力作用下,Qkmin=-
桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式:
式中 Gp──桩身的重力标准值,水下部分按浮重度计;
λi──抗拔系数;
Ra=×(××10+××12+××40+××45+×4×70+××100)=
Gp=×(×25-×10)=
由于: + >= ,抗拔承载力满足要求!
塔吊计算满足要求!