QTZ80塔吊基础施工方案.docx
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QTZ80塔吊基础施工方案
一、工程概况..........................................................................................................................2
二、编制依据..........................................................................................................................2
三、QTZ80(ZJ6010)塔式起重机技术性能表......................................................3
四、塔吊基础布置.................................................................................................................4
五、抗台风要求.....................................................................................................................4
六、基础承台及桩基的设计验算.........................................................................................5
(一)塔机属性.............................................................................................................5
(二)塔机荷载.............................................................................................................5
(三)桩顶作用效应计算.............................................................................................8
(四)桩承载力验算.....................................................................................................9
(五)承台计算...........................................................................................................12
(六)配筋示意图.......................................................................................................14
七、施工人员组织...............................................................................................................15
八、施工机具、材料准备....................................................................................................16
九、塔吊基础施工................................................................................................................17
十、安全环保措施................................................................................................................18
附:
塔吊现场布置图
QTZ80(ZJ6010)型塔吊基础施工方案
一、工程概况
1、工程名称:
三门核电项目场外应急指挥实验室
2、建设单位:
三门核电有限公司
3、勘察单位:
郑州中核岩土工程有限公司
4、设计单位:
上海核工程研究设计院
5、监理单位:
北京四达贝克斯工程监理有限公司
6、施工单位:
华亿生态建设有限公司
7、建筑高度:
16.5m。
本工程共设置1台塔吊。
主要技术指标如下:
1、塔吊功率:
31.7KW;
2、塔吊臂长:
55m;
3、塔吊自重:
32.2t;
4、塔吊最大起重量:
6t;最大幅度:
57m;
5、塔吊标准节尺寸:
1.6m×1.6m×3.0m;
6、塔吊平衡配重:
12.26t;
7、塔吊最大独立高度:
40.5m
8、塔吊安装高度:
约30m。
本案塔吊基础尺寸为5000×5000×1000,基础埋深1.0m,基础上标高为-0.5m,基础混凝土等级为C35。
采用4根直径为800混凝土灌注桩基础作为塔吊及其承台基础的承重构件,灌注桩的混凝土强度为C35。
2、编制依据
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
4、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
5、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
6、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
三、QTZ80(ZJ6010)塔式起重机技术性能表
塔机工作级别
A4
塔机利用等级
U4
塔机载荷状态
Q2
机构工作级别
起升机构
M5
回转机构
M4
牵引机构
M3
起升高度m
倍率
独立式
附着式
a=2
40.5
121.5
a=4
40.5
60
最大起重重量t
6
工作幅度m
最小幅度
2.5
最大幅度
57
起升机构
倍率
2
4
起重量t
1.5
3
3
3
6
6
速度m/min
80
40
8.5
40
20
4.3
电机功率KW
24/24/5.4
回转机构
回转速度r/min
0.6
电机功率KW
2×2.2
牵引机构
牵引速度m/min
40/20
电机功率KW
3.3/2.2
顶升机构
顶升速度m/min
0.6
电机功率KW
5.5
工作压力MPa
20
总功率KW
31.7(不含顶升机构电机)
平衡重重量
起重臂长m
57
55
52
50
47
45
重量t
13.06
12.26
12.04
11.24
11.02
10.22
工作温度
-20~40℃
设计风压Pa
顶升工况
工作工况
非工作工况
最高处
100
最高处
250
0~20m
800
20~100m
1100
大于100m
1300
四、塔吊基础布置
1、本案1#塔吊拟布置在1#楼西侧20米,2#楼北侧10米;
2、塔吊基础桩位位置:
(1)、x=43780.403,y=69056.555;
(2)、x=43782.198,y=69053.667;
(3)、x=43779.309,y=69051.872;
(4)、x=43777.514,y=69054.760。
3、具体详见《塔吊现场布置图》。
五、抗台风要求
三门县是一个台风比较频繁的县城,所以在塔吊施工中要考虑台风的影响,本方案考虑台风等级为15级。
风俗41.5-50.9米/秒为风力14-15级强台风,故取风速V=50.9m/s。
根据伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为:
Wp=0.5×ρ×v2
(1)
公式中Wp为风压(KN/m2),ρ为空气密度(Kg/m3),V为风速(m/s)。
由于空气密度(ρ)和重度(r)的关系为r=ρ×g,因此有ρ=r/g。
在公式
(1)中使用这个关系,得到
Wp=0.5×r×v2/g
(2)
公式
(2)为标准风压公式。
在标准状态下(气压为1013hPa,温度为15℃),空气重度r=0.01225KN/m3。
纬度为300处的重力加速度g=9.8m/s。
根据公式15级台风换算成基本分压值是:
Wp=0.5×r×v2/g=0.5×0.01225×50.92/9.8=1.62
六、基础承台及桩基的设计验
(一)、塔机属性
塔机型号
QTZ80(浙江建机)
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40.5
塔机独立状态的计算高度H(m)
40.5
塔身桁架结构
方钢管
塔身桁架结构宽度B(m)
2.3
(二)、塔机荷载
塔机竖向荷载简图
1、塔机自身荷载标准值
塔身自重G0(kN)
340.34
起重臂自重G1(kN)
60
起重臂重心至塔身中心距离RG1(m)
22
小车和吊钩自重G2(kN)
3.8
小车最小工作幅度RG2(m)
0
最大起重荷载Qmax(kN)
60
最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m)
11.5
最小起重荷载Qmin(kN)
10
最大吊物幅度RQmin(m)
55
最大起重力矩M2(kN·m)
Max[60×11.5,10×55]=690
平衡臂自重G3(kN)
19.8
平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m)
7
平衡块自重G4(kN)
120
平衡块重心至塔身中心距离RG4(m)
11.8
2、风荷载标准值ωk(kN/m2)
塔身前后片桁架的平均充实率α0
0.35
风荷载标准值ωk(kN/m2)
工作状态
0.5
非工作状态
1.62
3、风荷载标准值ωk(KN/m2)
工程所在地
浙江三门项目一期工程后备应急指挥中心、后备环境实验室、监督性监测流出物实验室场地内
基本分压ω0(KN/m2)
工作状态
0.5
非工作状态
1.62
塔帽形状和变幅方式
锥形塔帽,小车变幅
地面粗糙度
A类(近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区)
风振系数βz
工作状态
1.519
非工作状态
1.625
风压等效高度变化系数µz
1.558
风荷载体型系数µs
工作状态
1.95
非工作状态
1.95
风向系数a
1.2
塔身前后片桁架的平均充实率a0
0.35
风荷载标准值ωk(KN/m2)
工作状态
0.8×1.2×1.519×1.95×1.558×0.5=2.215
非工作状态
0.8×1.2×1.625×1.95×1.558×1.62=7.678
4、塔机传递至基础荷载标准值
工作状态
塔机自重标准值Fk1(kN)
340.34+60+3.8+19.8+120=543.94
起重荷载标准值Fqk(kN)
60
竖向荷载标准值Fk(kN)
543.94+60=603.94
水平荷载标准值Fvk(kN)
0.5×0.35×2.3×40.5=16.301
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
60×22+3.8×11.5-19.8×7-120×11.8+0.9×(690+0.5×16.301×40.5)=727.186
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
Fk1=543.94
水平荷载标准值Fvk'(kN)
1.62×0.35×2.3×40.5=52.816
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)
60×22+3.8×0-19.8×7-120×11.8+0.5×52.816×40.5=834.924
5、塔机传递至基础荷载设计值
工作状态
塔机自重设计值F1(kN)
1.2Fk1=1.2×543.94=652.728
起重荷载设计值FQ(kN)
1.4FQk=1.4×60=84
竖向荷载设计值F(kN)
652.728+84=736.728
水平荷载设计值Fv(kN)
1.4Fvk=1.4×16.301=22.821
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.2×(60×22+3.8×11.5-19.8×7-120×11.8)+1.4×0.9×(690+0.5×16.301×40.5)=1056.24
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.2Fk'=1.2×543.94=652.728
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.4Fvk'=1.4×52.816=73.942
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.2×(60×22+3.8×0-19.8×7-120×11.8)+1.4×0.5×52.816×40.5=1215.814
(三)、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1
承台长l(m)
5
承台宽b(m)
5
承台长向桩心距al(m)
3.4
承台宽向桩心距ab(m)
3.4
桩直径d(m)
0.8
桩间侧阻力折减系数ψ
0.8
承台参数
承台混凝土等级
C35
承台混凝土自重γC(kN/m3)
25
承台上部覆土厚度h'(m)
0
承台上部覆土的重度γ'(kN/m3)
19
承台混凝土保护层厚度δ(mm)
50
配置暗梁
否
承台底标高(m)
-1.5
基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值:
Gk=bl(hγc+h'γ')=5×5×(1×25+0×19)=625kN
承台及其上土的自重荷载设计值:
G=1.2Gk=1.2×625=750kN
桩对角线距离:
L=(ab2+al2)0.5=(3.42+3.42)0.5=4.808m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下:
Qk=(Fk+Gk)/n=(543.94+625)/4=292.235kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下:
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(543.94+625)/4+(834.924+52.816×1)/4.808=476.861kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(543.94+625)/4-(834.924+52.816×1)/4.808=107.609kN
2、荷载效应基本组合
荷载效应基本组合偏心竖向力作用下:
Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)/L
=(652.728+750)/4+(1215.814+73.942×1)/4.808=618.916kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(652.728+750)/4-(1215.814+73.942×1)/4.808=82.448kN
(四)、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级
C20
桩基成桩工艺系数ψC
0.8
桩混凝土自重γz(kN/m3)
25
桩混凝土保护层厚度б(mm)
35
桩底标高(m)
-24.11
桩有效长度lt(m)
22.61
桩配筋
自定义桩身承载力设计值
是
桩身承载力设计值
8223.433
桩裂缝计算
钢筋弹性模量Es(N/mm2)
200000
法向预应力等于零时钢筋的合力Np0(kN)
100
最大裂缝宽度ωlim(mm)
0.2
普通钢筋相对粘结特性系数V
1
预应力钢筋相对粘结特性系数V
0.8
地基属性
地下水位至地表的距离hz(m)
4
自然地面标高(m)
0
是否考虑承台效应
是
承台效应系数ηc
0.26
土名称
土层厚度li(m)
侧阻力特征值qsia(kPa)
端阻力特征值qpa(kPa)
抗拔系数
承载力特征值fak(kPa)
素填土
9
50
0
0.5
90
淤泥
12.83
15
0
0.5
70
圆砂
6.17
100
0
0.5
280
粉土
11.97
40
0
0.5
180
砾砂
26.7
120
2800
0.5
400
软弱下卧层
硬持力层厚度t(m)
6
地基压力扩散角θ(°)
30
修正后的地基承载力特征值fa(kPa)
1909.94
地基承载力特征值fak(kPa)
280
下卧层顶的地基承载力修正系数ηd
3
下卧层顶的地基承载力修正系数ηb
2
下卧层顶以下的土的重度γ(kN/m)
20
下卧层顶以上土的加权平均重度γm
18
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长:
u=πd=3.14×0.8=2.513m
桩端面积:
Ap=πd2/4=3.14×0.82/4=0.503m2
承载力计算深度:
min(b/2,5)=min(5/2,5)=2.5m
fak=(2.5×90)/2.5=225/2.5=90kPa
承台底净面积:
Ac=(bl-nAp)/n=(5×5-4×0.503)/4=5.747m2
复合桩基竖向承载力特征值:
Ra=ψuΣqsia·li+qpa·Ap+ηcfakAc=0.8×2.513×(7.5×50+12.83×15+2.28×100)+0×0.503+0.26×90×5.747=1733.835kN
Qk=292.235kN≤Ra=1733.835kN
Qkmax=476.861kN≤1.2Ra=1.2×1733.835=2080.602kN
满足要求!
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=107.609kN≥0
不需要进行桩基竖向抗拔承载力计算!
3、桩身承载力计算
纵向普通钢筋截面面积:
As=nπd2/4=12×3.142×202/4=3770mm2
(1)、轴心受压桩桩身承载力
荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值:
Q=Qmax=618.916kN
桩身结构竖向承载力设计值:
R=8223.433kN
满足要求!
(2)、轴心受拔桩桩身承载力
Qkmin=107.609kN≥0
不需要进行轴心受拔桩桩身承载力计算!
4、桩身构造配筋计算
As/Ap×100%=(3769.911/(0.503×106))×100%=0.75%≥0.2%
满足要求!
5、裂缝控制计算
Qkmin=107.609kN≥0
不需要进行裂缝控制计算!
6、软弱下卧层验算
(1)、修正后地基承载力特征值
fa=fak+ηbγ(ab+d-3)+ηdγm(lt+t-0.5)
=280+2×20×(3.4+0.8-3)+3×18×(22.61+6-0.5)=1845.94kPa
(2)、作用于软弱下卧层顶面的附加应力
σz=[(Fk+Gk)-3/2(al+ab+2d)·Σqsikli]/[(al+d+2t·tanθ)(ab+d+2t·tanθ)]
=[(543.94+625)-3/2×(3.4+3.4+2×0.8)×795.45]/
[(3.4+0.8+2×6×tan30°)×(3.4+0.8+2×6×tan30°)]=-71.495kPa
因为附加应力小于0kPa,故取附加应力为0kPa
(3)、软弱下卧层验算
σz+γm(lt+t)=0+18×(22.61+6)=514.98kPa≤fa=1845.94kPa
满足要求!
(五)、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB400Φ20@160
承台底部短向配筋
HRB400Φ20@160
承台顶部长向配筋
HRB400Φ20@160
承台顶部短向配筋
HRB400Φ20@160
1、荷载计算
承台有效高度:
h0=1000-50-20/2=940mm
M=(Qmax+Qmin)L/2=(618.916+(82.448))×4.808/2=1686.193kN·m
X方向:
Mx=Mab/L=1686.193×3.4/4.808=1192.319kN·m
Y方向:
My=Mal/L=1686.193×3.4/4.808=1192.319kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=652.728/4+1215.814/4.808=416.038kN
受剪切承载力截面高度影响系数:
βhs=(800/940)1/4=0.96
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离:
a1b=(ab-B-d)/2=(3.4-2.3-0.8)/2=0.15m
a1l=(al-B-d)/2=(3.4-2.3-0.8)/2=0.15m
剪跨比:
λb'=a1b/h0=150/940=0.16,取λb=0.25;
λl'=a1l/h0=150/940=0.16,取λl=0.25;
承台剪切系数:
αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
βhsαbftbh0=0.96×1.4×1.57×103×5×0.94=9922.385kN
βhsαlftlh0=0.96×1.4×1.57×103×5×0.94=9922.385kN
V=416.038kN≤min(βhsαbftbh0,βhsαlftlh0)=9922.385kN
满足要求!
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围:
B+2h0=2.3+2×0.94=4.18m
ab=3.4m≤B+2h0=4.18m,al=3.4m≤B+2h0=4.18m
角桩位于冲切椎体以内,可不进行角桩冲切的承载力验算!
4、承台配筋计算
(1)、承台底面长向配筋面积
αS1=My/(α1fcbh02)=1192.319×106/(1.03×16.7×5000×9402)=0.016
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.016)0.5=0.016
γS1=1-ζ1/2=1-0.016/2=0.992
AS1=My/(γS1h0fy1)=1192.319×106/(0.992×940×360)=3552mm2
最小配筋率:
ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2%
梁底需要配筋:
A1=max(AS1,ρbh0)=max(3552,0.002×5000×940)=9401mm2
承台底长向实际配筋:
AS1'=10132mm2≥A1=9401mm2
满足要求!
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2=Mx/(α2fcbh02)=1192.319×106/(1.03×16.7×5000×9402)=0.016
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.016)0.5=0.016
γS2=1-ζ2/2=1-0.016/2=0.992
AS2=Mx/(
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