梁場計(jì)算書（龍門吊基礎(chǔ)、制梁和存梁臺(tái)座）_詳細(xì)

1、中交第二公路工程局有限公司CCCC SECOND HIGHWAY ENGINEERING CO.,LTD.深圳外環(huán)高速公路（深圳段）第3合同段附件一1 預(yù)制梁場龍門吊計(jì)算書1.1 工程概況1.1.1 工程簡介本項(xiàng)目預(yù)制梁板形式多樣,分別為預(yù)制箱梁、空心板及T梁,其中最重的是30m組合箱梁中的邊梁,一片重達(dá)105t。預(yù)制梁場擬采用兩臺(tái)起吊能力為100t的龍門吊用于預(yù)制梁的出槽,其龍門吊軌道之間跨距為36.7m。1.1.2 地質(zhì)情況預(yù)制梁場基底為粉質(zhì)粘土。查路橋施工計(jì)算手冊中碎石土的變形模量E0=2965MPa,粉質(zhì)粘土1639MPa,考慮最不利工況,統(tǒng)一取粉質(zhì)粘土的變形莫量E0=16 MPa。臨

2、建用地經(jīng)現(xiàn)場動(dòng)力觸探測得實(shí)際地基承載力大于160kpa。1.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及受力分析1.2.1 龍門吊軌道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)龍門吊軌道基礎(chǔ)采用倒T型C30混凝土條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)底部寬80cm,上部寬40cm。每隔10m設(shè)置一道2cm寬的沉降縫。基礎(chǔ)底部采用8根16鋼筋作為縱向受拉主筋,頂部放置4根12鋼筋作為抗負(fù)彎矩主筋,每隔40cm設(shè)置一道環(huán)形箍筋。,箍筋采用HPB23510mm光圓鋼筋,箍筋間距為40cm,具體尺寸如圖1.2.1-1、1.2.1-2所示。圖1.2.1-1 龍門吊軌道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖圖1.2.2-2 龍門吊軌道基礎(chǔ)配筋圖1.2.2 受力分析梁場龍門吊屬于室外作業(yè),當(dāng)風(fēng)力較大或降雨時(shí)候應(yīng)停止施工。

3、當(dāng)起吊最重梁板(105t)且梁板位于最靠近軌道位置臺(tái)座的時(shí)候?yàn)樽畈焕r。圖1.2-1 最不利工況所處位置單個(gè)龍門吊自重按G1=70T估算,梁板最重G2=105t。起吊最重梁板時(shí)單個(gè)天車所受集中荷載為P,龍門吊自重均布荷載為q。 P=G1/2=1059.8/2=514.5KN (1-1)q=G2/L=709.8/42=16.3KN/m (1-2)當(dāng)處于最不利工況時(shí)單個(gè)龍門吊受力簡圖如下:圖1.2-3 龍門吊受力示意圖龍門吊豎向受力平衡可得到:N1+N2=qL+P (1-3)取龍門吊左側(cè)支腿為支點(diǎn),力矩平衡得到: N2L=qL0.5L+P3.5 (1-4)由公式(1-3)(1-4)可求得N1=8

4、69.4KN,N2=331.1KN龍門吊單邊支腿按兩個(gè)車輪考慮,兩個(gè)車輪之間距離為6m,對(duì)受力較大支腿進(jìn)行分析,受力簡圖如下所示:圖1.2-4 支腿單車輪受力示意圖受力較大的單邊支腿豎向受力平衡可得N1=N+N (1-5)由公式(1-5)得出在最不利工況下,龍門吊單個(gè)車輪所受最大豎向應(yīng)力為N=434.7KN1.3 建模計(jì)算1.3.1 力學(xué)模型簡化對(duì)龍門吊軌道基礎(chǔ)進(jìn)行力學(xué)簡化,基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算按彈性地基梁計(jì)算,用有限元軟件Midas Civil2015進(jìn)行模擬計(jì)算。即把鋼筋砼梁看成梁單元,將地基看成彈性支承。圖1.3-1 力學(xué)簡化模型1.3.2 彈性支撐剛度推導(dǎo)根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊p358可知,荷載

5、板下應(yīng)力P與沉降量S存在如下關(guān)系: (1-6)其中:E0地基土的變形模量,MPa；沉降量系數(shù),剛性正方形板荷載板=0.88；剛性圓形荷載板=0.79；地基土的泊松比,為有側(cè)漲豎向壓縮土的側(cè)向應(yīng)變與豎向壓縮應(yīng)變的比值；Pcrp-s曲線直線終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力,MPa；s-與直線段終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的沉降量,mm；b-承壓板寬度或直徑,mm；不妨假定地基的變形一直處在直線段,這樣考慮是比較保守也是可行的。故令地基承載的剛度系數(shù),則(KN/m)。另考慮到建模的方便和簡單,令b=200mm(縱梁向20cm一個(gè)土彈簧),查表得粉質(zhì)粘土n=0.250.35,取=0.35粉質(zhì)粘土的變形莫量E0=16 MPa。帶入公式(

6、1-6)求解得: K=4.1441061.3.3 Madis2015建模計(jì)算(1)模型建立圖1.3-2 模型建立(2)龍門吊軌道梁彎矩計(jì)算圖1.3-3 軌道梁應(yīng)力圖(3)軌道梁剪力計(jì)算圖1.3-4 軌道梁剪力圖(4)基地反力計(jì)算圖1.3-5 基地反力圖(5)軌道梁位移圖1.3-6 軌道梁位移圖經(jīng)過Madis2015建模計(jì)算,求得龍門吊軌道梁最大應(yīng)力彎矩為279.6KNm,最大負(fù)彎矩為64.9KNm,最大剪力207.6KN,土彈簧最大支點(diǎn)反力14.4KN,考慮到軌道梁位移很小,土彈簧處于彈性變形過程,通過圖1.3-5可知基地承載范圍在縱梁方向集中在12m。1.4 龍門吊軌道梁配筋計(jì)算1.4.1

7、軌道梁正截面強(qiáng)度驗(yàn)算(1)判斷是截面形式單筋截面適筋梁最大承受能力為: (1-7) (1-8)-混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,C30混凝土取14.3Mpa；-截面有效高度；-縱向受拉鋼筋全部截面重心至受拉邊緣的距離(軌道梁設(shè)計(jì)=7.5cm)；-受壓區(qū)混凝土截面寬度,取400mm；-相對(duì)受壓區(qū)高度,取0.56；由公式(1-7)(1-8)可以求的；m因?yàn)?故龍門吊軌道梁單筋截面就滿足受力情況。(2)最小配筋面積計(jì)算通過截面力矩平衡、受力平衡可得: (1-9) (1-10) (1-11)-鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,取280Mpa；-受拉區(qū)鋼筋截面面積；-計(jì)算受壓區(qū)高度；0-結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),取1.1。通過公式(1-

8、10)可求得通過公式(1-11)可求得結(jié)論:縱向受拉鋼筋最小配筋率為1540mm2,龍門吊軌道梁實(shí)際配置8根16縱向受拉鋼筋=1600mm2大于最小配筋率,故正截面強(qiáng)度驗(yàn)算符合要求。1.4.2 斜截面強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)可知,混凝土和箍筋共同抗剪能力的公式為1異號(hào)彎矩影響系數(shù),計(jì)算簡支梁和連續(xù)梁近邊支點(diǎn)梁段的抗剪承載力時(shí),1=1.0；計(jì)算連續(xù)梁和懸臂梁近中間支點(diǎn)梁段的抗剪承載力時(shí),1=0.9；故取1=1.0；2預(yù)應(yīng)力提高系數(shù),對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,2=1.0；對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件,2=1.25,但當(dāng)由鋼筋合力引起的截面彎矩與外彎矩的

9、方向相同,或允許出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件,取2=1.0；故取2=1.0；3-受壓翼緣的影響系數(shù),取3=1.1；b-斜截面受壓端正截面處矩形截面寬度,取b=400 mm；h0-斜截面受壓段正截面的有效高度,自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離；故取h0=625mm；p-斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋百分率,p=100,當(dāng)p2.5時(shí),取p=2.5,其中=As/bh0；故p=1001005/(400625) =0.402；fcu,k-邊長為150mm的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),取fcu,k =30MPa,；sv-斜截面內(nèi)箍筋配筋率,sv= Asv/(Svb)=157.1/(500400)=0.07

10、9%；fsv-箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,箍筋采用光圓鋼筋,故取值fsv=195MPa；Asv-斜截面內(nèi)配置在同一截面的箍筋各肢的總截面面積,取157.1mm2；Sv-斜截面內(nèi)箍筋的間距,取500mm。由上述條件可以求得: =170KN166.5KN(最大剪力)故軌道梁400mm設(shè)置一道環(huán)形10箍筋滿足斜截面受力要求。1.4.3 軌道地基承載力計(jì)算經(jīng)過Madis2015建?？梢钥闯?在縱梁方向基地土彈簧反力范圍為2.22.4m,考慮端頭位置反力較小,出于保守考慮縱梁方向2m為基底承力范圍。軌道梁下方設(shè)置50cm碎石墊層,地基壓力按45度角擴(kuò)散至基地,縱梁地基承力范圍為3m。圖1.4-1 軌道梁地基承載

11、范圍側(cè)面圖圖1.4-2 軌道梁地基承載范圍立面圖考慮最不利工況,軌道梁所受最大壓力為:Fmax=411.23KN地基承力面積:S=31.2=3.6m2對(duì)地基壓力:160(實(shí)測地基承載力)故龍門吊軌道基礎(chǔ)地基承載力滿足要求。2 預(yù)制場臺(tái)座計(jì)算書2.1 工程概況2.1.1 工程簡介預(yù)制梁場場梁板尺寸主要有25m、28m、29m、30m組合箱梁以及30mT梁。其中最重的為30m預(yù)制組合箱梁中的邊梁?；炷练搅繛?0.2m3,最大預(yù)制梁重105t,模板采用整體液壓模板共重30t。2.1.2 地質(zhì)情況與預(yù)制梁場龍門吊基礎(chǔ)地質(zhì)情況一致,不做贅述。2.2 臺(tái)座設(shè)計(jì)2.2.1 臺(tái)座尺寸制梁臺(tái)座由方鋼臺(tái)座及混凝

12、土支墩組成,其中方鋼臺(tái)座通長30.5m,尺寸為30.50.9220.55m,為便于臺(tái)座改造,防止不均勻沉降,采用3030cm方鋼管墩支撐、復(fù)合背肋鋼模,方鋼管通過與基礎(chǔ)中預(yù)埋的角鋼焊接固定作為支撐體系。為了保證制梁臺(tái)座高度防止臺(tái)座沉降,在方鋼管墩下方設(shè)置1004020cm的C20混凝土支墩。圖2.2-1 方鋼管臺(tái)座132.2.2 制梁臺(tái)座驗(yàn)算預(yù)制梁自重105T,取G1=1059.8=1029KN；模板及振搗設(shè)備重30T,取G2=309.8=294KN；方鋼臺(tái)座按照80cm一道布置,方鋼墩放置在尺寸為10.40.2m的水泥支墩上,水泥支墩體積V1=0.08m3,單個(gè)水泥支墩及方鋼重力G3=0.0

13、825=2KN； 梁板張拉前受力驗(yàn)算在預(yù)制梁張拉前,整體對(duì)地基的壓力最大的時(shí)候是在混凝土澆筑之時(shí),考慮1.1的安全系數(shù),所以總的對(duì)地基的壓力最大值為:Fmax=1.1(G1+G2+G3)=1.1(1029+294+2)=1457.5KN。故80cm范圍內(nèi)臺(tái)座受力F=(Fmax/30.5)0.8=38.23KN水泥支墩與地基有效接觸面積為:A1=10.4=0.4m2。對(duì)地基的壓力為:所以,預(yù)制梁張拉前地基承載力要求不小于95.6KPa。 梁板張拉后受力驗(yàn)算張拉后,由于梁板起拱,預(yù)制梁脫離臺(tái)座接觸,只有兩端與臺(tái)座接觸,可看梁板簡支在臺(tái)座兩端。臺(tái)座兩端擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸為21.50.2m,體積V2=0.6

14、m3,重力G4=V225=15KN取1.1的分項(xiàng)系數(shù)故臺(tái)座單端受力大小為:F張拉=1.1G1/2+1.1G4=582.45KN基礎(chǔ)底面積為:A2=21.5=3m2。對(duì)地基的壓力為:所以,梁板張拉后,臺(tái)座端頭地基承載力要求不小于194.15KPa。2.2.3 存梁臺(tái)座驗(yàn)算 存梁臺(tái)座設(shè)計(jì)存梁臺(tái)座采用雙層C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),縱梁方向6m設(shè)置一道斷逢防止不均勻沉降。存梁臺(tái)座頂部超出地面0.3m,保證梁板吊裝的有效操作空間和安全距離。具體尺寸見圖:圖2.2-4 存梁臺(tái)座斷面圖 受力分析存梁臺(tái)座設(shè)計(jì)為雙層存梁(箱梁、空心板),梁板之間間距為3.2m。單片梁板重:G=1059.8=1029KN；存梁臺(tái)座單端受力:F=2G/2=1029KN；存梁臺(tái)座自重線荷載:q1=S25=36.75KN/m(S為存梁臺(tái)座截面面積)；地基反力縱梁方向平均長度取L=3.2m,截面方向取B=2.4m(存梁臺(tái)座底部寬)；地基承載面積:S1=LB=7.68m2；開挖土體自重線荷載:q2=S2=1.218=21.6KN/m(為土重度取18KN/m3)。圖2.2-5 存梁臺(tái)座受力簡圖 地基承載力驗(yàn)算地基承載力特征值 軸心荷載作用下地基承載力驗(yàn)算計(jì)算公式:按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)