龙门吊轨道基本及台座设计计算书.docx
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龙门吊轨道基本及台座设计计算书
重庆江津至贵州习水(重庆境)高速公路
及江津四面山高速支线
(K0+209~K64+280、LK0+000~LK5+706)
龙门吊轨道基础及台座计算书
(四分部)
批准:
审核:
编制:
中电建路桥集团有限公司重庆江习高速总承包部
二〇一六年四月
龙门吊轨道基础及台座计算书
1、编制依据
⑴《两阶段施工图设计》(装配式预应力混凝土T梁桥上部结构)
⑵业主相关合同文件要求;
⑶重庆市相关法律法规;
⑷《预制梁场建设及T梁架设专项施工方案》
⑸国家、交通部、市颁布的有关公路工程的技术规范、技术标准和规程;
①中华人民共和国交通部颁布的现行《工程建设标准强制性条文》(公路工程部分)
《重庆市公路工程质量控制强制性要求》(渝交委路[2012]30号)
《重庆市公路水运工程安全生产强制性要求》
《重庆市高速公路施工建设标准化指南》
⑤《地基与基础》(第三版).中国建筑工业出版社;
⑥《弹性地基梁计算图表及公式[M]》(中国船舶工业总公司第九设计院).国防工业出版社;
⑦《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);
⑧《水工钢筋混凝土结构学》(第三版).中国水利水电出版社。
2、龙门吊轨道基础设计
2.1设计基本参数
预制梁场场地平整采用碎石土进行填筑,压实度不得低于94%,中等密实碎石土地基承载力特征值为400kpa,参照《地基与基础》(第三版)中等密实碎石土的基床系数
,选取
进行设计计算。
2.2结构设计
(1)混凝土结构
初步确定MG75龙门吊基础采用C20混凝土结构,参照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)。
C20混凝土的弹性模量
。
(2)基础结构尺寸初步拟定
初步确定MG75龙门吊基础采用矩形结构形式,底板宽度为1.2m,高度为0.6m,梁长按25m考虑,之间采用2cm厚泡沫板进行分缝处理。
图2.1龙门吊基础结构图
(3)轮压荷载
根据设备提供的资料MG75t龙门吊,台车中心轮距为5.8m,单个支腿小车中心轮距为1.1m,最大轮压为220KN,见吊车轮压荷载图:
图2.2龙门吊轮压荷载结构图
2.3模型建立
取25m长度的基础采用Midas/Civil建立模型进行计算分析,按照1m单元体进行分割,共分割25个单元体,基础与地基建立弹性地基约束,约束刚度为基床系数
,梁体两端建立铰接约束。
基础荷载主要为基础自重+轮压移动荷载。
通过梁体单元影响线计算梁体内力。
其模型结构见下图:
图2.3-1轨道基础模型图
图2.3-2移动轮压荷载线模型图
2.4计算分析
2.4.1地基反力计算分析
⑴地基反力计算结果
图2.4-1地基反力图
⑵地基反力包络图
图2.4-2地基反力包络图(单位:
KN)
⑶地基反力验算
①地基承载力确定
预制梁场场地平整采用碎石土进行填筑,压实度不得低于94%,中等密实碎石土地基承载力特征值为400kpa。
②地基承载力分析
建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定,即应满足:
式中:
——地基地面处的平均压力值,kpa;
——地基地面处的最大压力值,kpa;
——地基承载力,kpa。
根据图2.4-2地基反力包络图求的地基地面处的平均压力约为139.6KN,基础梁产生的地基反力有:
则有:
所以满足地基承载力要求。
根据图2.4-2地基反力包络图求的地基地面处的最大压力约为533.3kpa,则有:
所以满足地基承载力要求。
根据图2.4-2地基反力包络图求的地基地面处的最小压力约为111.8kpa,则有:
所以基础梁未出现拉应力,满足地基承载力要求。
⑷地基处理建议
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)6.3节填土地基要求:
①压实填土的填料,应符合以下规定:
1)级配良好的砂土或碎石土:
以卵石、砾石、块石或岩石碎屑作填料时,分层压实时其最大粒径不宜大于200mm,分层夯实时其最大粒径不宜大于400mm;
2)性能稳定的矿渣、煤渣等工业废料;
3)以粉质黏土、粉土作填料时,其含水量宜为最优含水量,可采用击实试验确定;
4)挖高填低或开山填沟的土石料,应符合设计要求;
5)不得使用淤泥、耕土、冻土、膨胀土以及有机质含量大于5%的土。
②压实填土的质量压实系数控制:
排架结构,在地基主要受力层范围内不得小于0.96;在地基主要受力层范围以下不得小于0.94。
③压实填土的地基承载力特征值,应根据现场原位测试结构确定。
④填土地基在进行压实施工时,应注意采用地面排水措施。
2.4.2轨道基础剪力计算分析
⑴移动荷载剪力影响线计算结果
图2.4-3单元3端点剪力移动荷载影响线
由图2.4-3反映单元3端点的剪力最大值为312.2KN。
图2.4-4单元5端点剪力移动荷载影响线
由图2.4-4反映单元5端点的剪力最大值为305.0KN。
图2.4-5单元7端点剪力移动荷载影响线
由图2.4-5反映单元7端点的剪力最大值为313.2KN。
图2.4-6单元9端点剪力移动荷载影响线
由图2.4-6反映单元9端点的剪力最大值为330.2KN。
图2.4-7单元11端点剪力移动荷载影响线
由图2.4-7反映单元11端点的剪力最大值为335.6KN。
图2.4-8单元13端点剪力移动荷载影响线
由图2.4-8反映单元13端点的剪力最大值为335.1KN。
⑵基础梁剪力包络图
图2.4-9轨道基础剪力包络图(单位:
KN)
2.4.3轨道基础弯矩计算分析
⑴移动荷载弯矩影响线(MVmax)计算结果
图2.4-10单元1(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmax)
由图2.4-10反映单元1中心位置的弯矩最大值为169.6KN/m。
图2.4-11单元3(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmax)
由图2.4-11反映单元3中心位置的弯矩最大值为410.2KN/m。
图2.4-12单元5(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmax)
由图2.4-12反映单元5中心位置的弯矩最大值为342.9KN/m。
图2.4-13单元7(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmax)
由图2.4-13反映单元5中心位置的弯矩最大值为296.5KN/m。
图2.4-14单元9(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmax)
由图2.4-14反映单元9中心位置的弯矩最大值为236.7KN/m。
图2.4-15单元11(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmax)
由图2.4-15反映单元11中心位置的弯矩最大值为236.1KN/m。
图2.4-16单元13(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmax)
由图2.4-16反映单元13中心位置的弯矩最大值为235.6KN/m。
⑵移动荷载弯矩影响线(MVmin)计算结果
图2.4-17单元1(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmin)
由图2.4-17反映单元1中心位置的弯矩最大值为-22.1KN/m。
图2.4-18单元3(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmin)
由图2.4-18反映单元3中心位置的弯矩最大值为-88.5KN/m
图2.4-19单元5(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmin)
由图2.4-19反映单元5中心位置的弯矩最大值为-104.9KN/m
图2.4-20单元7(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmin)
由图2.4-20反映单元7中心位置的弯矩最大值为-102.4KN/m
图2.4-21单元9(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmin)
由图2.4-21反映单元9中心位置的弯矩最大值为-100.5KN/m
图2.4-22单元11(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmin)
由图2.4-22反映单元11中心位置的弯矩最大值为-101.7KN/m
图2.4-23单元13(中心位置)弯矩移动荷载影响线(MVmin)
由图2.4-23反映单元13中心位置的弯矩最大值为-104.2KN/m
⑶轨道梁弯矩包络图
图2.4-24轨道基础弯矩包络图(单位:
KN▪m)
2.5基础配筋及抗剪强度验算
2.5.1基础配筋计算
⑴基本资料
混凝土等级采用C20,选用Ⅲ级钢筋。
根据《水工钢筋混凝土结构学》(第三版)附录二表1和表3查的材料强度设计值
,
;混凝土重度
。
根据结构建筑物安全级别,结构重要系数
,正常运行期为持久状况,所以设计状况系数
,永久荷载分项系数
。
承载能力极限状态下,结构系数
;正常使用极限状态下,结构系数
。
根据2.4-24弯矩包络图,基础梁上部结构最大弯矩为
,下部结构最大弯矩
。
⑵内力计算
上部结构受弯弯矩标准值(取最大值考虑):
上部结构受弯弯矩设计值(取最大值考虑):
下部结构受弯弯矩标准值(取最大值考虑):
下部结构受弯弯矩设计值(取最大值考虑):
⑶上部结构配筋计算
按矩形截面计算。
则计算截面为
。
根据气候环境特征,确定基础梁混凝土保护层厚度为50mm,则截面有效高度:
截面抵抗矩系数
计算:
将上述数据代入下式有:
相对受压区高度
计算:
将上述数据代入下式有:
,满足要求。
钢筋截面面积
计算:
将上述数据代入下式有:
选用7Φ12(实际
)
⑷下部结构配筋计算
将上述数据代入下式有:
将上述数据代入下式有:
,满足要求。
钢筋截面面积
计算:
将上述数据代入下式有:
选用8Φ22(实际
)
2.5.1基础抗剪强度验算
根据2.4-9剪力包络图,基础梁最大剪力
则有:
满足斜截面受剪承载力的要求,但梁断面比较高,根据构造要求设置
12@500的箍筋。
3、台座基础承载力验算
3.1基本设计参数
①预应力钢筋混凝土容重:
γ=26KN/m³;
②普通钢筋混凝土容重:
γ=24KN/m³;
③模板自重:
1.0KN/㎡;
④施工人员、机具荷载:
1.5KN/㎡;
⑤倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
2.0KN/㎡;
⑥振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/㎡;
将人机、倾倒及振捣荷载归为临时荷载:
④+⑤+⑥=5.5KN/㎡;
3.2预制台座基础承载力验算
①预制阶段
预制阶段T梁台座均布受压,主要荷载为台座自重+T梁混凝土自重+模板重量+施工机具、人荷载。
台座自重:
q1=25.1×25=627.5KN。
T梁混凝土自重:
q2=52×26=1352KN。
模板自重:
q3=1.0×256=256KN。
施工机具、人荷载:
q4=5.5×24=132KN
Q=q1+q2+q3+q4=2367.5KN,则台座基础承载力P=2367.5/(40×1)=59.2kpa<400KPa,满足要求。
②张拉阶段
张拉阶段T梁起拱,按照最不利情况,所有重量集中在台座两端,主要进行台座两端扩大基础结构承载力验算。
两端扩大基础结构底宽为2.0m,长度为3.0m,高度0.6m则有:
扩大基础自重:
q1=4.1×25=102.5KN。
T梁混凝土自重:
q2=52×26=1352KN。
Q=q1+q2=1454.5KN,单个扩大基础承载力为Q=1454.5/2=727.25KN
台座基础承载力P=727.25/(2×3)=121.2kpa<400KPa,满足要求。
3.3存梁台座基础承载力验算
存梁台座按照T梁存储满负荷验算,每组台座可存储6片T梁(按照2层进行存储),则有:
单个存梁台座基础自重:
q1=12×25=600KN。
单片T梁混凝土自重:
q2=52×26=1352KN,则有单个存梁台座承受T梁重量为:
q3=1352×6/2=4056KN。
则存梁台座基础承载力为:
Q=q1+q3=4656KN
台座基础承载力P=4656/(2×8)=291kpa<400KPa,满足要求。
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