预制场建设方案计算书1.docx
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预制场建设方案计算书1
珠海市鹤洲至高栏港高速公路一期工程HGTJ4标
预制场建设方案计算书
单位:
中交一公局桥隧工程有限公司
二〇一八年十一月
1、计算依据
1)《珠海市鹤港高速公路HGTJ4标施工图设计及工程地质勘查报告》
2)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011;
3)《钢结构设计规范》GB50017-2003
4)《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
5)《混凝土结构设计规范》
6)《公路桥涵设计通用规范》
7)《预制场建设方案设计图》;
8)《路桥施工计算手册》;
9)《建筑结构荷载规范》GB50009-2012;
10)《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005。
2、设计标准
2.1钢筋混凝土设计参数
编号
材质
抗压强度
抗拉强度
弹性模量
备注
[fc]MPa
[ft]MPa
EMPa
1
HRB400
260
260
205000
容许值
2
HRB335
220
220
205000
容许值
3
C30
10.9
1.1
30000
容许值
2.2混凝土管桩设计参数
混凝土管桩采用PHC-400-AB-95型,容许承载力如下:
编号
规格
抗弯
抗剪
抗拉
抗压
重量
备注
[M]kN.m
[V]kN
[N]kN
[R]kN
[G]kN/m
1
PHC-400AB
88
164
536
2288
2.37
设计值
2.3岩土设计参数
根据地勘资料,岩土参数取值如下:
土层名称
侧阻力极限标准值
端阻力极限标准值
地基承载力特征值
[qik]kPa
[qisk]kPa
[fak]kPa
人工填土
22
60-150
淤泥
14
1000
50
淤泥质土
14
1200
60
粉质粘土
50
2200
全风化
140
6000
2.3地质土层参数
根据地勘资料,土层深度取值如下:
地层编号
地质情况
层底高程(m)
层厚(m)
1
填土
-1.78
0.9
2
淤泥
-15.28
13.5
3
淤泥质土
-19.78
4.5
4
粉质黏土
-38.48
18.70
5
全风化
-55.2
16.7
3、设计荷载
3.1、预制梁自重
各类型预制梁最大自重荷载如下:
编号
预制梁长度
预制梁最大方量
容重
自重
备注
L(m)
V(m3)
kN/m3
GdzkN
1
25
31.6
26
821.6
2
30
41.1
26
1068.6
3
35
50.3
26
1307.8
4
40
64.4
26
1674.4
3.2龙门吊荷载
1)100t龙门吊荷载
龙门吊共4组走行轮箱,单组走行轮箱处有3个走行轮箱(共6个走行轮),单组走行轮箱处最大荷载如下:
GLX1=K*0.5*(0.5Glm+Gtc+0.5Gdz)=820.4kN
其中:
K=1.3考虑水平荷载增大系数
Glm=750kN龙门吊自重
Gtc=50kN天车吊具自重
Gdz=1674kN最大吊重(40m箱梁)
考虑80t龙门吊的自身荷载及最大起重量为30m箱梁,自身重量及起重荷载均小于100t龙门吊荷载,则计算时采用100t龙门吊荷载计算。
4、管桩打设深度计算
4.1设计荷载
根据预制管桩布置,制梁台座、存梁台座、龙门吊轨道均为管桩基础;
单桩设计荷载如下;
F1=0.25MAX(Gdz)=418.6kN40m/35m制梁台座单桩荷载
F2=0.25MAX(Gdz)=327kN30m制梁台座单桩荷载
F3=0.25MAX(2Gdz)=534.3kN30m存梁台座单桩荷载
F4=0.25MAX(2Gdz)=837kN40m存梁台座单桩荷载
F5=MAX(GLX)=820.4kN大龙门吊轨道单桩荷载
F6=MAX(GLX)=55kN小龙门吊轨道单桩荷载
4.2PHC管桩入土深度计算
A400PHC管桩承载力:
Ra=
/K
其中:
u=πd=1.26m管桩的周长
D1=0.4m管桩直径
D2=0.21管桩空心直径
A=0.126㎡管桩毛截面面积
AP=0.035㎡桩端空心截面面积
Aj=0.091㎡桩端净截面面积
=0.8桩端闭塞效应系数
K=2结构安全系数
最小入土深度计算结果见下表:
编号
名称
入土深度
摩阻力
端承力
承载力
设计荷载
桩端持力层
Hm
qikN
qkkN
RakN
FkN
1
40m制梁
32
373.8
130.9
504.7
460.5
粉质黏土
2
30m制梁
28
248.2
130.9
379.1
294
粉质黏土
3
30m存梁
36
499.5
130.9
630.4
587.7
粉质黏土
4
40m存梁
44
750.8
130.9
881.7
879.1
粉质黏土
5
大龙门吊基础
44
750.8
130.9
881.7
833.1
粉质黏土
6
小龙门吊基础
28
248.2
130.9
379.1
55.0
粉质黏土
则管桩竖向承载力满足上部荷载的要求。
4.3PHC管桩稳定性计算
1)计算说明:
根据管桩打设深度确定40m存梁区桩基打设深度最长,所以管桩稳定性计算以此类桩基为主。
2)弯矩M=14.6kN.m≤88kN.m(PHC预应力管桩最大开裂弯矩)满足要求
5、基础计算
5.1制梁台座基础计算
5.1.1计算说明
预制梁预制时,预制梁轴线与桩轴线对齐,间距4.9m,需计算制梁台座抗弯承载力、抗剪切承载力。
5.1.2建模计算
1)结构建模
采用MIDAS有限元软件建立梁单元模型,各构件均以实际截面模拟。
2)边界条件
预制管桩位置约束位移和顺基础方向转动自由度。
3)荷载施加
预制梁荷载简化为均布荷载荷载,施加在基础顶面相应位置。
基础自重荷载在浇筑过程中由地基土承担,模型中不予考虑。
5.1.3荷载计算
预制梁底部宽度为1m,均布荷载:
q=Gdz/2l=930.2kN/m
其中:
Gdz=1674.4kN预制梁最自重
L=0.9m预制梁底座部宽度
5.1.4正截面配筋计算
1)弯矩:
M=104.7kN.m
5.1.5顶面配筋计算
1)弯矩:
M=104.7kN.m
2)制梁台座工字钢最大允许弯矩:
111.6kN.m,安全系数考虑为1.5,。
111.6kN.m>104.7kN.m,满足要求。
5.2存梁台座基础计算
5.2.1计算说明
预制梁双层存梁,预制梁轴线与台座中心线对齐、存放支点间距0.6m,需计算存梁台座抗弯承载力、抗剪切承载力、局部混凝土承压能力。
5.2.2建模计算
1)结构建模
采用MIDAS有限软件建立单元模型,各构件均已实际截面模拟。
2)边界条件
预制管桩底固结,预制管桩与独立基础间固结。
3)荷载施加
存放荷载简化为点荷载,施加在基础顶面相应位置。
基础自重荷载在浇筑过程中由低级承担,模型中不考虑。
4)整体模型
整体模型如下:
5.2.3荷载计算
预制梁共计4个存放点,单个支点荷载:
F=0.25×2G=837.2kN
其中:
2G=3348.8kN双层存量最大自重
5.2.4正截面配筋计算
1)弯矩M=237.2kN.m
5.2.5顶面配筋计算
1)弯矩:
M=0.0kN.m
2)计算配筋面积:
AS=αfcbx/fy=0.0mm2
其中:
a=1混凝土强度等级系数
fc=10.9MPaC30混凝土抗压强度容许值
b=1000mm受压区截面宽度
fy=260MPaHRB400钢筋抗拉强度容许值
x=h0-(h02-2M/αfcb)0.5=0.0mm受压区高度
h0=620mm截面有效高度
3)实际配筋面积
受力区实际配筋4C20,实际面积:
Ass=1256.6mm2>As=0.0mm2
满足要求。
5.2.6底面配筋计算
1)弯矩:
M=251.2kN.m
2)计算配筋面积:
AS=αfcbx/fy=1759.8mm2
其中:
a=1混凝土强度等级系数
fc=10.9MPaC30混凝土抗压强度容许值
b=1000mm受压区截面宽度
fy=260MPaHRB400钢筋抗拉强度容许值
x=h0-(h02-2M/αfcb)0.5=0.0mm受压区高度
h0=570mm截面有效高度
3)实际配筋面积
受力区实际配筋6C20,实际面积:
Ass=1885mm2>As=1759.8mm2
满足要求
4)配筋率
ρ=ASS/bh0=0.0
033>Pmin=0.0015
5.2.7抗剪力计算
抗剪承载力:
V=MIN(V1,V2)=864.6kN>As=837.5kN满足要求
V1=0.25βhfcbh0=1553.3kN
V2=0.7ftbh0+fyvASVh0/S=864.6kN
其中:
βh=1截面高度系数
fyv=260MPaHRB400钢筋抗拉强度容许值
ASV=266mm2箍筋截面面积(2C12箍筋)
d=16箍筋直径
n=2同一截面内箍筋的根数
S=140mm箍筋间距
ft=1.1MPaC30混凝土抗拉强度容许值
5.3龙门吊基础计算
5.3.1弯矩图
5.3.2顶面配筋计算
1)弯矩:
M=567.9kN.m
2)计算配筋面积:
AS=αfcbx/fy=4603.7mm2
其中:
a=1混凝土强度等级系数
fc=10.9MPaC30混凝土抗压强度容许值
b=1200mm受压区截面宽度
fy=260MPaHRB400钢筋抗拉强度容许值
x=h0-(h02-2M/αfcb)0.5=91.5mm受压区高度
h0=520mm截面有效高度
3)实际配筋面积
受力区实际配筋10C25,实际面积:
Ass=14908.7mm2>As=4603.7mm2
满足要求。
5.3.3底面配筋计算
1)弯矩:
M=567.9kN.m
2)计算配筋面积:
AS=αfcbx/fy=4127.3mm2
其中:
a=1混凝土强度等级系数
fc=10.9MPaC30混凝土抗压强度容许值
b=1200mm受压区截面宽度
fy=260MPaHRB400钢筋抗拉强度容许值
x=h0-(h02-2M/αfcb)0.5=82mm受压区高度
h0=570mm截面有效高度
3)实际配筋面积
受力区实际配筋9C25,实际面积:
Ass=4417.9mm2>As=1759.8mm2
满足要求
4)配筋率
ρ=ASS/bh0=0.0065>Pmin=0.0015
5.2.7抗剪力计算
抗剪承载力:
V=MIN(V1,V2)=648.1kN>F=487.5kN满足要求
V1=0.25βhfcbh0=1700.4kN
V2=0.7ftbh0+fyvASVh0/S=648.1kN
其中:
βh=1截面高度系数
fyv=260MPaHRB400钢筋抗拉强度容许值
ASV=226mm2箍筋截面面积(2C12箍筋)
d=12箍筋直径
n=2同一截面内箍筋的根数
S=200mm箍筋间距
ft=1.1MPaC30混凝土抗拉强度容许值
6、结论建议
1)各构件强度、刚度满足规范要求。
2)预制梁预制时,预制梁截面中心应对齐预制管桩,现场应在台座顶面标记预制位置。
3)梁场预制梁存放时,预制梁截面中心应对齐预制台座中心线,现场应在台座顶面标记存放位置。
4)预制梁存放时,严格按照设计要求设置支点。
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