重慶航空港建設(shè)有限公司重慶江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)新建航站樓工程QTZ63塔機(jī)人工挖孔樁基礎(chǔ)計(jì)算方案

重慶航空港建設(shè)有限公司重慶江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)新建航站樓工程QTZ63塔機(jī)人工挖孔樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算由重慶航空港建設(shè)有限公司承建的重慶江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)新建航站樓工程擬選用4臺(tái)QTZ63型塔機(jī)，擬定其中兩臺(tái)塔機(jī)中心所在部位處于新近回填土區(qū)域，且該基礎(chǔ)地基持力層埋置較深。如采用筏板式基礎(chǔ)，則地基基坑開(kāi)挖深度大，經(jīng)放坡后其開(kāi)挖方量大，并對(duì)周邊樁基礎(chǔ)影響大。原塔機(jī)基礎(chǔ)對(duì)地基承載能力要求這大于或等于0.2Mpa，筏板設(shè)計(jì)尺寸為：4.2×4.2×1.4m，配筋為：雙層雙向Φ14﹫240，架立筋為：φ10﹫480，砼強(qiáng)度C35（JGJ33-2001規(guī)定）。擬設(shè)計(jì)樁：截面尺寸：φ1500㎜，開(kāi)挖至中風(fēng)化泥巖層，嵌入深度為1000㎜，樁基礎(chǔ)泥巖天然單軸極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值frc=5Mpa，配筋：24Φ22，估計(jì)樁深度8000㎜，樁砼標(biāo)號(hào)C30，fc=14.3Mpa。設(shè)計(jì)依據(jù)1)、《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T13752-922）、《塔式起重機(jī)安裝與拆卸技術(shù)規(guī)范》DB50/5021-20023）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94－944）、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002樁受力分析1)、塔機(jī)的樁主要承受彎矩，其次還有扭轉(zhuǎn)力矩，水平荷載及豎向荷載，是一種典型的大偏心壓彎構(gòu)件。由于塔機(jī)的扭轉(zhuǎn)力矩及水平剪力較小，而豎向荷載又有利于抗彎，所以應(yīng)重點(diǎn)對(duì)彎矩進(jìn)行分析。2）、塔機(jī)獨(dú)立樁基的受力模型：塔機(jī)獨(dú)立樁基樁頂受一恒定彎矩，樁身受樁周土的水平抗力，水平抗力樁頂為零，樁頂以下3～4倍樁徑深度抗力較小，呈線性變化，越深抗力越大而變化較小，可將樁視為嵌固。由上述可得出如下結(jié)論：（1）、水平承載樁的水平位移和水平極限承載力主要受地面以下深度為3～4倍樁直徑范圍內(nèi)的土性決定，且承臺(tái)周?chē)M(jìn)行了回填，受土側(cè)壓力的作用時(shí)，水平荷載作業(yè)有效高度應(yīng)取值為承臺(tái)高度加3倍樁徑。（2）、樁內(nèi)力分布上大下小，樁頂土抗力為零，內(nèi)力最大，與塔機(jī)砼基礎(chǔ)承臺(tái)相連的樁頂為危險(xiǎn)截面。塔機(jī)受力參數(shù)取：由塔機(jī)使用書(shū)以及塔機(jī)所在部位地質(zhì)取值：M=1210KN?m（最大彎矩）MK=259KN?m（最大扭矩）Fv=620KN（垂直荷載）Fh=59KN（水平荷載）h2=8m由右圖設(shè)計(jì)取值：b=4.2×4.2mh1=1.4mh2=8mh3=1mv=40.6m3（含挖孔樁）Fg=568(承臺(tái))+397.6(樁)=965.6KNe===0.98m式中：h=h1+hˊ=1.4+3×1.5=5.9me＜b/3，符合規(guī)范GBT13752要求。4、樁基礎(chǔ)承載能力計(jì)算1）、樁基礎(chǔ)豎向荷載公式N=Fv+Fg+M/e=620+965.6+1210/0.98=2820KN2）、地基設(shè)計(jì)承載能力驗(yàn)算樁基地基承載能力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式Quk=Qsk+Qrk+Qpk式中：Qsk---單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Qsk---極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，取值Qsk=0Qrk---嵌巖極限總側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qrk=μξsfrchrμ—樁周長(zhǎng)，μ=πD=π×1.5=4.72mξs---嵌巖修正系數(shù)，hr/d=0.67,ξs取值為0.025frc----地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)擬定frc=5000Kpahr----嵌巖深度，取值1mQrk=μξsfrchr=4.72×0.025×5000×1=590KNQpk---總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qpk=ξpfrcApξp---端阻力修正系數(shù)，hr/d=0.67，ξp取值為0.5frc----地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)擬定frc=5000KpaAp---樁基面積，πD2/4=π×1.52/4=1.767㎡Qpk=ξpfrcAp=0.5×5000×1.767=4417.5KNQuk=Qsk+Qrk+Qpk=0+590+4417.5=5007.5KN樁基地基驗(yàn)算:1.2N=1.2×2820=3384KN<Quk=5007.5KN滿(mǎn)足地基承載能力要求。3）、樁基承載能力計(jì)算（1）、樁基承載能力應(yīng)力公式σ=(Fv+Fg)/A+M/W式中：W=πd3/32=331.3×106㎜2σ=(Fv+Fg)/A+M/W=(620+965.6)×103/1.767×106+1210×106/331.3×106=6.45N/㎜2（2）、樁基承載應(yīng)力驗(yàn)算取γ0=1.1γ0σ<fc1.1×6.45=7.09N/㎜2<14.3N/㎜2所以樁基滿(mǎn)足承載能力要求。樁配筋計(jì)算采用等效截面代換法對(duì)樁配筋進(jìn)行計(jì)算，原理是將圓形截面矩用正方形截面矩等效代換即，即，然后按矩形截面計(jì)算配筋。因?yàn)闃妒褂闷趦H1～2年，所以鋼筋保護(hù)層取35mm；樁砼標(biāo)號(hào)C30，fc=14.3Mpa（砼強(qiáng)度高有利于樁抵抗變形）；鋼筋為Ⅱ級(jí)鋼，fc=300N/㎜2；?。?。如上圖，A區(qū)為90°圓心角所對(duì)應(yīng)的區(qū)域，即等效為矩形等效截面的一邊，D區(qū)為受壓區(qū)，由圓截面簡(jiǎn)化計(jì)算法中可知其受壓區(qū)弓形高度為0.16r×0.75＝0.12米，那么D區(qū)B區(qū)均在受拉區(qū)，C區(qū)距中性軸太近不考慮，因?yàn)樗跏芰Ψ较虿欢?，其樁?yīng)按圓周均勻配筋。B區(qū)的配筋效果與A區(qū)相比，根據(jù)作圖法是力臂長(zhǎng)度3/4的比例關(guān)系，鋼筋作用按彈性比例3/4折減，B區(qū)鋼筋的實(shí)際作用為A區(qū)的。那么A區(qū)鋼筋承擔(dān)2/3的彎矩，B區(qū)鋼筋承擔(dān)1/3的彎矩，AB區(qū)所含半圓內(nèi)鋼筋截面積，樁基的鋼筋總量為?？膳?422，鋼筋總截面積為，配筋率為0.516%。關(guān)于縱筋配置：縱筋數(shù)量最好按4的倍數(shù)，按1/2配通長(zhǎng)筋，按1/4配5～6倍樁徑深的筋，按1/4配3倍樁徑深的筋，長(zhǎng)短筋間隔分布，符合內(nèi)力分布規(guī)律，既安全又節(jié)約。縱筋必須全部伸入承臺(tái)并錨固35d。6、工作狀態(tài)的水平力驗(yàn)算樁頂水平力驗(yàn)算公式：γ0Fh≤αmd2(1+0.5NG/γmftA)(1.5d2+0.5d)1/5αm--綜合系數(shù)46KNd-----樁身設(shè)計(jì)直徑1.5mNG–按各組合計(jì)算樁頂?shù)挠谰煤奢d產(chǎn)生的軸向力(620+568)KNft----混凝土軸心抗拉強(qiáng)度1.43N/㎜2A----樁身截面積：πD2/4=π×1.52/4×106=1.767×106㎜2γ0--重要性系數(shù)取1.1γm--樁身截面模量塑性系數(shù)圓形截面γm=2Fh-----樁頂水平力為59KNγ0Fh=1.1×59=64.9KNαmd2[(1+0.5NG)/γmftA](1