塔吊基础设计计算书(单桩63)
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第1页,共8页 塔吊基础设计(单桩)计算书
1.计算参数
(1)基本参数
采用2台QTZ63塔式起重机,1台45米、1台40米,塔身尺寸1.63m,承台面标高-12.20m。
(2)计算参数
1)塔机基础受力情况
基础荷载
P(kN) M(kN.m)
Fk Fh M MZ
503.80 35.00 1500.00 200.00
MkF
M zkF =F =M =zM =基础顶面所受垂直力基础顶面所受水平力基础所受扭矩基础顶面所受倾覆力矩hF h塔吊基础受力示意图
比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况,塔机基础按工作状态计算如图:
Fk=503.80kN,Fh=35.00kN,M=1500.00+35.0×1.10=1538.50kN.m
Fk‘=503.80×1.35=680.13kN,Fh,=35.00×1.35=47.25kN,Mk=(1500.00+35.0×1.10)×1.35=2076.98kN.m
第2页,共8页 2)桩顶以下岩土力学资料
序号 地层名称 厚度
L(m) 极限侧阻力标准值qsik(kPa) 岩石饱和单轴抗压强度标准值frk(kPa) qsik*ιi
(kN/m) 抗拔系数λi λiqsik*ιi
(kN/m)
1 粘性土 1.9 55.00 100.00 104.50 0.70
73.15
2 粉质粘土 0.9 95.00 150.00 85.50 0.70 59.85
3 强风化 6.2 120.00 245.00 148.00 0.70 103.88
4 中风化 1.10 200.00 420.00 174.40 0.70 121.8
桩长 10.10 ∑qsik*ιi 512.40 ∑λiqsik*ιi 358.68
3)基础设计主要参数
基础桩采用1根φ1400人工挖孔灌注桩,桩顶标高-12.20m,桩端设扩大头,桩端入中风化 1.10m;桩混凝土等级C30,fC=14.30N/mm2 ,EC=3.00×104N/mm2;ft=1.43N/mm2,桩长10.10m;钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2 ,Es=2.00×105N/mm2;
承台尺寸长(a)=3.50m、宽(b)=3.50m、高(h)=1.20m;桩中心与承台中心重合,面标高-12.20m;承台混凝土等级C30,ft=1.43N/mm2,fC=14.30N/mm2,γ砼=25kN/m3。
Gk=a×b×h×γ砼=3.50×3.50×1.20×25=367.50kN
2.桩顶作用效应计算 第3页,共8页 (1)轴心竖向力作用下
Nk=(Fk+Gk)/n=(503.80+367.50)/1=871.30kN
(2)水平力作用下
Hik=Fh /n=35.00/1=35.00kN
3.桩基竖向承载力验算
(1)单桩竖向极限承载力标准值计算
hr=1.10m,d=1.40m=1400mm,hr/d=1.10/1.40=0.79,查表得,δr=1.04
Ap=πD2/4=3.14×(1.40+2×0.40)2/4=3.80m2
Qsk=u∑qsiki =πd∑qsiai=3.14×1.40×512.40=2252.51kN
Qrk=δrfrkAp=1.04×120×3.80=474.24kN
Quk=Qsk+Qsk=2252.51+474.24=2726.75kN
Ra=1/KQuk=1/2×2726.75=1363.38kN
4.桩基竖向承载力计算
轴心竖向力作用下
Nk=871.30kN<Ra=1363.38kN,竖向承载力满足要求。
5.桩基水平承载力验算
(1)单桩水平承载力特征值计算
αE=Es/Ec=2.00×105/3.00×104=6.67,γm=2,δN=0.50
ρg=0.2+(2000-1400)/(2000-300)×(0.65-0.2)=0.36%
Wo=πd/32[d2+2(ES/EC-1)ρgd02]=3.14×1.40/32×(1.402+2×(6.67-1)×0.36%×(1.40-2×0.10)2)=0.28m3
Io=Wod/2=0.28×1.40/2=0.19m4
EI=0.85ECIo=0.85×3.00×107×0.19=4845000kN.m2
查表得:m=35.00×103kN/m4 , bo =0.9(d+1)=2.16m 第4页,共8页 α=(mbo/ECI)0.2=(35.00×1000×2.16/4845000)0.2=0.44
αL=0.44×10.10=4.40>4 ,按 αL=4 查表得: Vm=0.768
Nk=(Fk’+1.2Gk)/n=(680.13+1.2×367.50)/1=1121.13kN
An=πd2/4[1+(Es/Ec-1)Pg]=1.54×(1+5.67×0.36%)=1.57m2
RHa=(0.75×αγmftW0/Vm)(1.25+22ρg)(1+δNN1k/γmftAn)=(0.75×0.44×2×1.43×1000×0.28/0.768)×(1.25 + 22×0.36/100)×[1 + 0.50×1121.13/(2×1.43×1000×1.57)]=481.73kN
(2)桩基水平承载力
Hik=35.00kN<Rha=481.73kN,水平承载力满足要求。
6.抗拔桩基承载力验算
(1)抗拔极限承载力标准值计算
Tgk=1/nu1ΣλiqsikLi=1.40×4×358.68=2008.61kN
Tuk=ΣλiqsikuiLi=358.68×3.14×1.40=1576.76kN
(2)抗拔承载力计算
Ggp=Ggp1+Ggp2=3.50×3.50×1.50×18.80/1+3.50×3.50×8.50×(18.80 - 10)/1=1261.75kN
Gp=Gp1+Gp2=3.80×1.60×25+3.80×8.50×(25 - 10)=636.50kN
Tgk/2+Ggp=2008.61/2+1261.75=2266.06kN
Tuk/2+Gp=1576.76/2+636.50=1424.88kN
7.抗倾覆验算 第5页,共8页
bi=3.50/2=1.75m
倾覆力矩M倾=M+Fh×h=1500.00+35.00×1.10=1538.50kN.m
抗倾覆力矩M抗=(Fk+Gk)×bi+(Tuk/2+Gp)×bi
=(503.80+367.50)×1.75+(1576.76/2+636.50)×1.75=4018.32kN.m
M抗/M倾=4018.32/1538.50=2.61
抗倾覆验算2.61>1.6,满足要求。
8.桩身承载力验算
(1)正截面受压承载力计算
Nk =(Fk’+1.2Gk)/n=(680.13+1.2×367.50)/1=1121.13kN
Ψc=0.90
ΨcfcAp=0.90×14.30×1000×1.54=19819.80kN
正截面受压承载力=19819.80kN>NK=1121.13kN,满足要求。
(2)配筋计算
采用HRB335钢筋,fy=300.00N/mm2,按照配筋率ρ=ρg=0.36%计算:
As1=ρA=0.36%×3.14×1.402/4×106=5539mm2
桩身钢筋抗拔计算: 第6页,共8页 As2=2M倾/dfy=2×1538.50×106/(1400×300)=7326mm2
比较As1和As2,按As2配筋,取3118,As=31×254=7874mm2>AS2=7326mm2 (满足要求)
9.承台受冲切承载力验算
只考虑塔身边冲切承载力计算:
Fι=F-1.2ΣQik=Fk’=680.13kN,ho=1.20-0.10=1.10m=1100mm
βhp=1.0+(2000-1200/(2000-800)×(0.9-1.0)=0.93
а0=(3.50-1.63)/2=0.94m,λ=а0/ho=0.94/1.10=0.85
β0=0.84/(0.85+0.2)=0.80
um=4×(1.63+0.94)=10.28m
βhpβ0umftho=0.93×0.80×10.28×1.43×1000×1.10=12030.81kN
承台受冲切承载力=12030.81kN>Fk=680.13kN,满足要求。
10. 承台受剪切承载力计算
V=Nk’=Fk’/n=680.13/1=680.13kN
βhs=(800/ho)1/4=(800/1100)0.25=0.92,λ=а0/ho=0.94/1.10=0.85
α=1.75/(λ+1)=1.75/(0.85+1)=0.95,b0=3.50m=3500mm
βhsαftb0ho=0.92×0.95×1.43×1000×3.50×1.10=4811.81kN
承台受剪切承载力=4811.81kN>V=680.13kN,满足要求。
11.承台配筋计算
(1)承台弯矩计算
Ni=Fk=680.13kN,xi =0.70m
M=Nixi=680.13×0.70=476.09kN.m
(2)承台配筋计算
基础采用HRB335钢筋,fy=300N/mm2
As1=M/0.9fyho=476.09×106/(0.9×300×1100)=1603mm2
采用HRB335钢筋,fy=300N/mm2,最小配筋率ρ=0.15%计算配筋:
As2=ρbho=0.0015×3500×1100=5775mm2
比较As1和As2,按As2配筋,取1920@191mm (钢筋间距满足要求)
As=19×314=5966 mm2
承台配筋面积=5966mm2>5775mm2,满足要求。