一千吨静载试验堆载法钢平台承载力验算书解析.docx
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一千吨静载试验堆载法钢平台承载力验算书解析
钢平台承载力验算书
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钢平台承载力验算书
一、单桩竖向抗压静载试验概述
单桩竖向抗压静载试验(以下简称静载),用于检测单桩的竖向抗压承载力;既可为设计提供参考依据,也可用于工程桩抽样检测。
图1静载试验现场
从检测对象与仪器设备的角度看,静载试验由基桩、加载设备、反力装置、传感器、控制仪器五大部分组成,见图2。
图2压重平台反力试验装置示意图
二、平板载荷试验概述
平板载荷试验,用于检测天然地基、处理土地基或复合地基的承载力;既可为设计提供参考依据,也可用于现场抽样检测。
图3平板载荷试验现场
从检测对象与仪器设备的角度看,平板载荷试验由待检地基、加载设备、反力装置、传感器、控制仪器五大部分组成,见图2。
图4压重平台反力试验装置示意图
三、加载反力装置概述
加载装置由千斤顶构成,通过控制仪器自动加载。
反力装置是指压重平台反力装置,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。
根据规范要求,试验前必须满足支墩施加的压应力小于地基土的1.5倍承载力特征值,否则应进行局部地基处理。
本计算书对主梁、次梁构成的钢平台进行强度、刚度、稳定性计算,校核其安全性是否满足试验要求。
按最大加载量10000kN计,主要受力参数如下表所示:
表1受力指标
序号
受力条目
力值(kN)
计算
备注
(1)
承载力
特征值
5000
(2)
最大加载量
10000
(2)=
(1)×2
(3)
提供反力(砼重力)
12000
(3)=
(2)×1.2
主梁、次梁均为钢梁,采用Q345B钢材,长均为8m;第一层试块中,每一块都有两根次梁支承。
主梁、次梁截面均为箱型梁,尺寸如下:
主梁2根,总高度100cm,宽50cm,腹板厚为3.5cm,上下翼缘厚3.5cm;加劲肋跨中部间距50cm,支座部位间距为80cm。
次梁10根,总高度50cm,宽50cm,腹板厚3cm,上下翼缘厚3cm。
加劲肋间距为50cm。
水泥试块尺寸为1m×1m×2m,单块重量为5吨。
钢材为Q235。
四、次梁承载力计算
钢平台尺寸为8m×8m,沿主梁方向上有5个混凝土试块,每个试块由两根次梁支承。
所以,次梁承受的均布荷载为
,即187.5kN/m。
支座距悬臂端尺寸为1m。
次梁受力简图如下图所示。
图5计算简图
次梁受力的弯矩包络图、剪力包络图如下:
图6弯矩包络图
图7剪力包络图
取最大弯矩
单片次梁上所承受的最大荷载分为两种工况:
(1)主梁未施加荷载时,次梁为两端悬臂的简支梁;
(2)主梁施加全部荷载时;
工况1情况下:
跨中最大弯矩:
悬臂端最大弯矩:
最大剪力为:
工况2情况下:
梁跨中最大弯矩:
最大剪力为:
(一)抗弯强度验算
因为受压翼缘b/t=235/30=7.83<13,所以考虑部分塑性。
,满足;
其中,
为截面塑性发展系数;
次梁的净截面模量:
;
(二)抗剪强度验算
跨中处抗剪强度:
,满足;
其中,
为次梁计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩,
为次梁毛截面惯性矩,
为次梁腹板总厚度。
(三)次梁稳定性验算
由于本次梁的受压翼缘的自由长度与其宽度之比为6000/500=12<13,可不计算次梁的整体稳定性。
(四)次梁的局部稳定性验算
;
;
;
;
;
故次梁的局部稳定性满足要求。
五、主梁承载力计算
千斤顶上施加最大试验荷载时,主梁承受最大集中荷载10000kN,主梁承受次梁传递均匀竖向荷载,等效均布荷载为
。
主梁受力简图、弯矩包络图、剪力包络图与次梁相近。
主梁为2根并排放置。
主梁为箱形截面,高度h=1000mm,宽度b=500mm,翼缘厚度t1=t2=35mm,腹板厚度tw=35mm;加劲肋跨中部间距50cm,支座部位间距为80cm。
主梁跨中最大弯矩:
,单根主梁上承受最大弯矩为
;
主梁跨中最大剪力:
单根主梁上承受最大剪力为
(一)抗弯强度验算
因为受压翼缘b/t=235/30=7.83<13,所以考虑部分塑性。
,满足;
为截面塑性发展系数;
。
(二)抗剪强度验算
跨中处抗剪强度:
,满足;
其中,
为主梁计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩,
为主梁毛截面惯性矩,
为主梁腹板总厚度。
(三)刚度验算
,符合;
(四)主梁稳定性验算
该主梁h/bo=1000/480=2.08<6,且l1/bo=4000/480=8.33<95(235/fy)=64.7,根据规范要求,该梁可不计算整体稳定性。
(五)主梁的局部稳定性验算
;
;
;
;
;
;
主梁箱形截面受压翼缘无支承宽度和其厚度之比:
bo/t=410/35=11.7<40
=33.0
故主梁的局部稳定性满足要求。
六、结论
综上所述,该套反力装置主、次梁安全性满足最大加载量10000kN(反力12000kN)的试验要求。
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