汉宜铁路32m预制T梁梁场
台座及基
础
设计计算书
计算：
复
核：
2008年11月25日
汉宜铁路客运专线梁场采用短线方式存梁，本计算书分别对制梁台座、存梁台座及其基础设计进行验算。
一、设计验算依据
1.《汉宜铁路荆州梁场岩土工程勘察报告》
2.《汉宜铁路潜江梁场岩土工程勘察报告》
3.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
4.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
5.《建筑桩基技术规范》JGJ94-94
6.《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
7.《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10002.5-2005
8. 制梁、存梁台座相关设计图纸
9.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004
10.《重力式码头设计与施工规范》JTJ 290-98
二、验算内容
1、荆州梁场制梁台座检算：
（1）制梁台座受力和刚度检算；
（2）扩大基础承载力检算。
2、荆州梁场存梁台座检算：
（1）存梁台座受力和刚度检算；
（2）扩大基础承载力和沉降检算。
3、潜江梁场制梁台座检算：
（1）制梁台座受力和刚度检算；
（2）基础承载力检算。
4、潜江梁场存梁台座检算：
（1）存梁台座受力和刚度检算；
（2）基础承载力和沉降检算。
三、荆州制梁台座计算
1、设计资料
该区制梁台座采用扩大基础的形式：台座底为1m的换填碎石土，其下为可～硬塑状态的粘土（持力层）。台座底在两端宽2.9m，中部宽1.88m。
地质情况参见《汉宜铁路荆州梁场岩土工程勘察报告》。制梁台座按最大梁重（边梁）146.31t计算，考虑模板自重及其它附加荷载80t，共计台座最大受力226.31t。
2、计算模型的建立
对制梁台座地上和地下部分进行有限元建模计算，采用弹性地基梁的方法。根据地质报告及台座设计图，选取台座底的基床系数为40000KN/m3。
其受力机理及工况如下：
由底模传下的混凝土荷载传递至换填的碎石土层，再传递到底下的粘土持力层。
荷载工况1：T梁刚浇注完毕，上部荷载为T梁混凝土重及模板等附加荷载，最大荷载合计 2263.1KN；此时的荷载基本是均匀分布在台座上。
荷载工况2：模板拆除，张拉完预应力钢束，上部荷载就Ｔ梁重1463.1KN。此时，预应力作用使梁体向上起拱，梁体中部脱离台座，使得支座附近受力变大
——T 梁重由台座两端部分承担。
计算模型如下：
模型立面图
模型等视图
3、制梁台座计算结果
3.1 荷载工况 1
最大正弯矩40.4KNM，出现在起吊口靠跨中附近。最大负弯矩 3.4KNM左右，出现在跨中附近。
最大剪力53.7KN，出现在T梁支座附近。
最大支撑反力为64.4KN，出现在距离台座端部5m 左右处，最小支撑反力为6.3KN，出现在台座端部。台座整体竖向向下沉降，最大位移为1.31mm。各项结果示意图如下：
弯矩示意图(单位：KNM)
剪力示意图(单位：KN)
支撑反力示意图(单位：KN)
竖向位移示意图(单位：mm)
3.2 荷载工况 2
最大正弯矩331.8KNM，出现在T梁支座附近。最大负弯矩 34.7KNM，出现在跨中的沿程。
最大剪力360KN，出现在T梁两端附近。
最大支撑反力为156.3KN，出现在距离台座端部1.3m左右处，最小支撑反力为12.4KN，出现在跨中的沿程及台座的两自由端头。
台座中部上拱，最大向上位移为1.66mm，出现在跨中；台座两自由端头下沉，最大向下位移为 2.23mm。
各项结果示意图如下：
弯矩示意图(单位：KNM)
剪力示意图(单位：KN)
支撑反力示意图(单位：KN)
竖向位移示意图(单位：mm)
3.3 制梁台座截面验算
整理上述两种工况的计算结果，最大内力、变形和支反力如下表。表中正弯矩为＋，负弯矩为－；竖向向上位移为＋，向下为－。
①按最大弯矩验算选取正、负弯矩最不利的工况进行配筋验算。
最大正弯矩为331.8KNM，发生在台座两端底宽 2.9m的截面处。原截面距底5cm处配置有13根φ12的钢筋，台座采用C25混凝土，折算其截面受压区高度为57.6mm，抗弯承载力为 324KNM，不满足要求。建议改成13根φ16 的钢筋，其抗弯承载力为593.8KNM＞331.8KNM，受拉区钢筋应力为171.6MPa，裂缝宽度为0.174mm，满足规范要求。
最大负弯矩为34.7KNM，发生在台座中部底宽 1.88m的截面处。原截面距顶6cm处配置有6根φ12的钢筋，距顶28cm处配置有 4 根φ12的钢筋，台座采用 C30 混凝土，折算其截面受压区高度为 12.2mm，抗弯承载力为 236KNM＞34.7KNM，受拉区钢筋应力为47MPa，裂缝宽度为0.043mm，满足规范要求。
台座两端底宽2.9m的截面处按负弯矩配筋，台座中部底宽 1.88m的截面处按正弯矩配筋计算，也均满足规范要求。
②抗剪能力验算
台座两端底宽2.9m的截面抗剪能力上限：
Vu1=0.00051·(fcu^0.5)·b·h0
=0.00051×(30.0^0.5)×700.0×811.3
=1586.4kN
台座两端底宽2.9m的截面抗剪能力下限：
Vu2=0.0005·α2·fcu·b·h0
=0.0005×1.00×30.0×700.0×811.3
=394.7kN
台座中部底宽1.88m的截面抗剪能力上限：
Vu1=0.00051·(fcu^0.5)·b·h0
=0.00051×(30.0^0.5)×700.0×752.0
=1470.4kN
台座中部底宽1.88m的截面抗剪能力下限：
Vu2=0.0005·α2·fcu·b·h0
=0.0005×1.00×30.0×700.0×752.0 =365.8kN
因此，截面抗剪能力足够，无须进行抗剪验算，只需按构造配置箍
筋。
配筋计算图例
4、制梁台座基础验算
底宽2.9m处最大支撑反力为156.3KN，该处单元长度为0.65m，基底应力
为82.9KPa；底宽1.88m处最大支撑反力为32.6KN，该处单元长度为0.5m，基
底应力为34.7KPa；据《铁路桥涵地基和基础设计规范》表 4.1.2－2，碎石土
地基的最小基本承载力（松散）为 200～400 KPa＞82.9KPa，因此，换填的碎石
土承载力满足规范要求。
粘土持力层顶部的压应力的确定可根据简明计算土压力公式：
σ ' =
B × σ + γ × d
B + 2d × tan θ
式中，σ'为粘土持力层顶部的应力标准值； B 为梁底的实际受压宽度；
d 为换填碎石层基床厚度，设计中 d ＝1m ； θ为换填碎石层的扩散角度,偏保守取θ＝30°； σ为换填碎石层顶部（梁底）应力标准值； γ为换填碎石层的重度标准值，设计取 18KN/m3 。 因此，对于底宽 2.9m 处，粘土持力层顶部：
σ ' =
B × σ
+ γ × d= 2.9 ×82.9
+ 18 × 1=95.3kpa
B + 2d × tan θ 2.9 + 2×1 × tan30°
对于底宽 1.88m 处，粘土持力层顶部：
σ ' =
B × σ + γ × d=
1.88 ×34.7
+ 18 × 1=57.5kpa
B + 2d × tan θ 1.88 + 2×1 × tan30°
根据地质资料，粘土持力层的承载力特征值为180KPa ＞95.3KPa ，因此，粘土持力层的承载力满足规范要求。 四、 潜江（仙桃）制梁台座计算 1、设计资料
该区所测的三层土分别为：粉质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土，制梁台座采用碎石垫层＋复合地基形式：台座底为0.5m 的换填碎石土，其下采用粉喷桩与台座底在两端宽杉木桩加固的复合基础。台座底在两端宽 2.9m ，中部宽 1.88m （台座本身的设计与荆州处的一致）。
地质情况参见《潜江（仙桃）铁路荆州梁场岩土工程勘察报告》。制梁台座按最大梁重（边梁）146.31t 计算，考虑模板自重及其它附加荷载80t ，共计
台座最大受力 226.31t。
2、计算模型的建立
对制梁台座地上和地下部分进行有限元建模计算，采用弹性地基梁的方法——经过粉喷桩与杉木桩处理的复合地基，经过粉喷桩处理的复合地基暂按其特征承载力为 150KPa 来计算。
根据地质报告及台座设计图，选取台座底的基床系数为38000KN/m3。其受力机理及工况同荆州处制梁台座一致。
模型等视图
3、制梁台座计算结果
3.1 荷载工况 1
最大正弯矩 41.3KNM，出现在起吊口靠跨中附近。最大负弯矩 3.4KNM 左右，出现在跨中附近。
最大剪力54KN，出现在T梁支座附近。
最大支撑反力为64.3KN，出现在距离台座端部5m左右处，最小支撑反力为
6.3KN，出现在台座端部。台座整体竖向向下沉降，最大位移为 1.38mm。
各项结果示意图可参考荆州处制梁台座的图例，此处不赘述。
3.2 荷载工况 2
最大正弯矩 332.6KNM，出现在T梁支座附近。最大负弯矩 36KNM，出现在跨中的沿程。
最大剪力360KN，出现在T梁两端附近。
最大支撑反力为156.2KN，出现在距离台座端部1.3m左右处，最小支撑
反力为12.4KN，出现在跨中的沿程及两自由端头。
台座中部上拱，最大向上位移为1.68mm，出现在跨中；台座两自由端头下沉，最大向下位移为2.35mm。
各项结果示意图可参考荆州处的，此处不赘述。
3.3 制梁台座截面验算
整理上述两种工况的计算结果，最大内力、变形和支反力如下表。表中
正弯矩为＋，负弯矩为－；竖向向上位移为＋，向下为－。
①按最大弯矩验算
最大正弯矩为332.6KNM，发生在台座两端底宽2.9m的截面处。原截面距底5cm处配置有13 根φ12的钢筋，台座采用C30 混凝土，折算其截面受压区高度为57.6mm，抗弯承载力为324KNM，不满足要求。建议改成13根φ16 的钢筋，其抗弯承载力为551KNM＞332.6KNM，受拉区钢筋应力为185.9MPa，裂缝宽度为0.189mm，满足规范要求。
最大负弯矩为36KNM，发生在台座中部底宽1.88m的截面处。原截面距顶6cm处配置有6根φ12的钢筋，距顶28cm处配置有4根φ12 的钢筋，台座采用C25混凝土，折算其截面受压区高度为12.2mm，抗弯承载力为236KNM＞36KNM，受拉区钢筋应力为47MPa，裂缝宽度为0.043mm，满足规范要求。
台座两端底宽2.9m 的截面处按负弯矩配筋，台座中部底宽1.88m 的截面处按正弯矩配筋计算，也均满足规范要求。
②抗剪能力验算
台座两端底宽2.9m的截面抗剪能力上限：
Vu1=0.00051·(fcu^0.5)·b·h0
=0.00051×(30.0^0.5)×700.0×811.3
=1586.4kN 台座两端底宽2.9m的截面抗剪能力下限：
Vu2=0.0005·α2·fcu·b·h0