龙门吊轨道基础计算书

附件一1 预制梁场龙门吊计算书1.1工程概况1.1.1 工程简介本项目预制梁板形式多样，分别为预制箱梁、空心板及 T 梁，其中最重的是 30m 组合箱梁中的边梁，一片重达105t。预制梁场拟采用两台起吊能力为100t的龙门吊 用于预制梁的出槽，其龙门吊轨道之间跨距为36.7m。1.1.2 地质情况预制梁场基底为粉质粘土。查路桥施工计算手册中碎石土的变形模量E0=29 65MPa，粉质粘土 1639MPa，考虑最不利工况，统一取粉质粘土的变形莫量E0=16 MPa。临建用地经现场动力触探测得实际地基承载力大于160kpa。1.2基础设计及受力分析1.2.1 龙门吊轨道基础设计龙门吊轨道基础采用倒T型C30混凝土条形基础，基础底部宽80cm，上部宽 40cm。每隔10m设置一道2cm宽的沉降缝。基础底部采用8根16钢筋作为纵向受 拉主筋，顶部放置4根12钢筋作为抗负弯矩主筋，每隔40cm设置一道环形箍筋。， 箍筋采用HPB2350 10mm光圆钢筋，箍筋间距为40cm，具体尺寸如图1.2.1-1、 1.2.1-2 所示。图 1.2.1-1 龙门吊轨道基础设计图图 1.2.2-2 龙门吊轨道基础配筋图1.2.2 受力分析梁场龙门吊属于室外作业，当风力较大或降雨时候应停止施工。当起吊最重梁板(105t)且梁板位于最靠近轨道位置台座的时候为最不利工况。I:1图 1.2-1 最不利工况所处位置单个龙门吊自重按G=70T估算，梁板最重G2=105t。起吊最重梁板时单个天车 所受集中荷载为P,龙门吊自重均布荷载为q。P=G1/2=105 X 9.8/2=514.5KN(1-1)q=G2/L=70 X 9.8/42=16.3KN/m(1-2)当处于最不利工况时单个龙门吊受力简图如下：4)龙矗殳二I图 1.2-3 龙门吊受力示意图 龙门吊竖向受力平衡可得到：N1+N2=qXL+P(1-3)取龙门吊左侧支腿为支点，力矩平衡得到：N2XL=qX LX0.5L+PX3.5(1-4)由公式(1-3)(1-4)可求得 N1=869.4KN， N2=331.1KN 龙门吊单边支腿按两个车轮考虑，两个车轮之间距离为6m,对受力较大支腿进 行分析，受力简图如下所示：5单车雄反力卜单车鞘反力N图 1.2-4 支腿单车轮受力示意图受力较大的单边支腿竖向受力平衡可得1-5)N1=N+N由公式（1-5）得出在最不利工况下，龙门吊单个车轮所受最大竖向应力为N=434.7KN1.3建模计算1.3.1 力学模型简化对龙门吊轨道基础进行力学简化，基础内力计算按弹性地基梁计算，用有限元软件 Midas Civil2015 进行模拟计算。即把钢筋砼梁看成梁单元，将地基看成弹性支承-K/.I/” z / / /X/=.I一二二二二I = - = = =1 - = = = =1= - = = =1= = = =1= = = =1 一二二二二I = - = = =1 - = = = =1 二一一二一二 = - = = =1 = - = = =1 = = = =1二一二二二丄二一一二一二丄二二二一二丄 . . Z .- . ZJ .- J . Z . .- f Z. Z .u. - jr - .- JF Z . /y / / . . z.- !- / 图1.3-1力学简化模型1.3.2 弹性支撑刚度推导根据路桥施工计算手册p358可知，荷载板下应力P与沉降量S存在如下关系：PbE O (1 U 2 ) cr X 10-3 0 s (1-6)其中：E0地基土的变形模量，MPa；3沉降量系数，刚性正方形板荷载板3 =0.88 ；刚性圆形荷载板3 =0.79；V 地基土的泊松比，为有侧涨竖向压缩土的侧向应变与竖向压缩应变的比值；Pcrp-s 曲线直线终点所对应的应力， MPa；s与直线段终点所对应的沉降量， mm；b承压板宽度或直径， mm；不妨假定地基的变形一直处在直线段，这样考虑是比较保守也是可行的。故令地P X 103 X b2 X 10-6 基承载的刚度系数k = “s X 10-3P b 2cr s，bX E X10 3k 0则 3( 1- U 2)KN/m)。另考虑到建模的方便和简单，令b=200mm (纵梁向20cm 一个土弹簧)，查表得 粉质粘土v n=0.250.35,取v =0.35粉质粘土的变形莫量E=16 MPa。带入公式(1-6) 求解得：K=4.144X1061.3.3 Madis2015 建模计算(1)模型建立图 1.3-2 模型建立2）龙门吊轨道梁弯矩计算HD刃尺r*UL2/jVHPOSTPROCESSORBEAM DIAGRAM碍矩B 2.7960 le-K)022.48282e-HK22.i6963e+00 2 1.85644a+00 21.23006e-H)02THinninniinT9.16874e-H)016.03685e-K)012.90495e-K)010.00000e+000-3.35884e+001-.49073e+001MAX : 44MIN : 97文件：ill直M性支搏 #&: kN *m 日期：08/28/2016 表示方旬图 1.3-3 轨道梁应力图3）轨道梁剪力计算图 1.3-4 轨道梁剪力图4）基地反力计算回口刃口區D.OOOOE+OOO5.6659E-002FXYZ: 5.6659EP02D.OOOOE+COOD.OOOOE-KJOO1.446 IE-*001FXYZ: 1.446 IE+001D.OOOOE+OOOMAX : 50MIN : 108文件：111宜更性支搏 单位：kNm 期：08/28/2016ST:节.戌商載象示-方旬X）D.0007t n.nnn图 1.3-5 基地反力图5）轨道梁位移a 11 1MIDAS/CivilPOST-PROCESSORDISPLACEMENT2.45475e-0052.23159e-0052.00843e-0051.78527e-0051.56211e-OO51.33895e-0051.11579e-0058.92635e-0066.69477e-0064.46318e-0062.23159e-006Q.00000e-K)003.6664E+004ST:书.龙荷裁MAX : 30MIN : 89文件：222222 单住：m 日命：08/04/2016表禾-方弓图 1.3-6 轨道梁位移图经过Madis2015建模计算，求得龙门吊轨道梁最大应力弯矩为279.6KNm,大负弯矩为64.9KNm,最大剪力207.6KN，土弹簧最大支点反力14.4KN，考虑到轨道梁位移很小，土弹簧处于弹性变形过程，通过图 1.3-5 可知基地承载范围在纵梁方向集中在 12m。1.4龙门吊轨道梁配筋计算1.4.1 轨道梁正截面强度验算（1）判断是截面形式单筋截面适筋梁最大承受能力为:M = f bh 2匚（1 - 0.5匚）（17）u cd 0 bbh = h a（18）0sf 混凝土抗压强度设计值， C30 混凝土取 14.3Mpa； cdh 截面有效高度；0a -纵向受拉钢筋全部截面重心至受拉边缘的距离（轨道梁设计a =7.5cm）； ssb 受压区混凝土截面宽度，取 400mm；:-相对受压区高度，取0.56；b由公式（1-7）（1-8）可以求的；M 二 14.3 x 103 x 0.4 x 0.625 x 0.625 x 0.56 x (1 - 0.5 x 0.56)二 830KM m u因为M Y M = 1.1 x279.6 = 307.56，故龙门吊轨道梁单筋截面就满足受力情u 0 u况。（2）最小配筋面积计算通过截面力矩平衡、受力平衡可得：Y M = f bx (h-2)( 1-9 )0dcd02Y M =f A ( h-斗)(1-10)0dsd s 02f bx =fA(1-11)cd sd sf -钢筋抗拉强度设计值，取 280Mpa； sdA -受拉区钢筋截面面积； sx - 计算受压区高度；Y 结构重要性系数，取1丄 通过公式（1-10 ）可求得x二42.78mm通过公式（1-11）可求得A =sf bxsd=1540mm 2结论：纵向受拉钢筋最小配筋率为1540mm2，龙门吊轨道梁实际配置8根16纵向受拉钢筋A=1600mm2大于最小配筋率，故正截面强度验算符合要求。s （实际）1.4.2 斜截面强度计算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）可知, 混凝土和箍筋共同抗剪能力的公式为vcs=aa a 0.45x10-3bh1 2 30v(2 + 0.6叽厂P fcu ,k sv sva -异号弯矩影响系数，计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时,a 1=1.0；计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,a 1=0.9；故取a产1.0；a 2-预应力提高系数，对钢筋混凝土受弯构件，a 2=1.0；对预应力混凝土受 弯构件，a 2=1.25,但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同，或允许出 现裂缝的预应力混凝土受弯构件，取a 2=1.0；故取a 2=1.0;a 3受压翼缘的影响系数，取a 3=1.1；b斜截面受压端正截面处矩形截面宽度，取 b=400 mm;h0斜截面受压段正截面的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离；故取 h0=625mm；p斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，p=100p，当p2.5时，取p=2.5,其中p =As/bh0；故 p=100X 1005/（400X625） =0.402；fcu,k边长为 150mm 的混凝土立方体抗压强度标准，取 fcu,k =30MPa,；cu,k cu,kp sv斜截面内箍筋配筋率， p sv= Asv/（Svb）=157.1/（500X400）=0.079%；svsv= sv vfsv箍筋抗拉强度设计值，箍筋采用光圆钢筋，故取值 fsv=195MPa；svsvAsv斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢的总截面面积，取 157.1mm2；Sv斜截面内箍筋的间距，取 500mm。v由上述条件可以求得：v 二 1.0 x 1.0 x 1.1 x 0.45 x 10-3 x 400 x 625 x 166.5KN （最大剪力）故轨道梁400mm设置一道环形屮10箍筋满足斜截面受力要求。1.4.3 轨道地基承载力计算经过Madis2015建模可以看出，在纵梁方向基地土弹簧反力范围为2.22.4m, 考虑端头位置反力较小，出于保守考虑纵梁方向2m为基底承力范围。轨道梁下方设 置50cm碎石垫层，地基压力按45度角扩散至基地，纵梁地基承力范围为3m。图 1.4-1 轨道梁地基承载范围侧面图图 1.4-2 轨道梁地基承载范围立面图考虑最不利工况，轨道梁所受最大压力为：F =411.23KN max地基承力面积：S=3 X 1.2=3.6m2F对地基压力:f 二-ma二114.2kpa 160 kpa （实测地基承载力） max S故龙门吊轨道基础地基承载力满足要求。2 预制场台座计算书2.1工程概况2.1.1 工程简介预制梁场场梁板尺寸主要有 25m、28m、29m、30m 组合箱梁以及 30mT 梁。其 中最重的为30m预制组合箱梁中的边梁。混凝土方量为40.2m3,最大预制梁重105t, 模板采用整体液压模板共重 30t。2.1.2 地质情况与预制梁场龙门吊基础地质情况一致，不做赘述。2.2台座设计2.2.1 台座尺寸制梁台座由方钢台座及混凝土支墩组成，其中方钢台座通长30.5m，尺寸为30.5X0.922X0.55m,为便于台座改造，防止不均匀沉降，采用30X30cm方钢管墩支撑、复合背肋钢模，方钢管通过与基础中预埋的角钢焊接固定作为支撑体系。为了保证制 梁台座高度防止台座沉降，在方钢管墩下方设置100X40X20cm的C20混凝土支墩。图 2.2-1 方钢管台座2.2.2 制梁台座验算预制梁自重 105T,取 G=105X9.8=1029KN；模板及振捣设备重30T,取G2=30X9.8=294KN；方钢台座按照80cm 一道布置，方钢墩放置在尺寸为1x0.4x0.2m的水泥支墩上, 水泥支墩体积V=0.08m3，单个水泥支墩及方钢重力G3=0.08X25=2KN； 梁板张拉前受力验算 在预制梁张拉前，整体对地基的压力最大的时候是在混凝土浇筑之时，考虑 1.1 的安全系数，所以总的对地基的压力最大值为：F =1.1X（G +G +G ）=1.1X（1029+294+2）=1457.5KN。max123故 80cm 范围内台座受力 F=（F /30.5）X 0.8=38.23KNmax水泥支墩与地基有效接触面积为：A=1X0.4=0.4m2。对地基的压力为：38.23 二 95.6KPa。0.4所以，预制梁张拉前地基承载力要求不小于 95.6KPa。 梁板张拉后受力验算张拉后，由于梁板起拱，预制梁脱离台座接触，只有两端与台座接触，可看梁板简支在台座两端。台座两端扩大基础尺寸为2X1.5X0.2m，体积V2=0.6m3,重力G4=V2X25=15KN取1.1的分项系数故台座单端受力大小为：F张拉1.1XG/2+1.1XG4=582.45KN 基础底面积为： A2=2X 1.5=3m2。对地基的压力为：F582.45f 二张拉二二 194.15KPa。1 A 32所以，梁板张拉后，台座端头地基承载力要求不小于 194.15KPa2.2.3 存梁台座验算 存梁台座设计存梁台座采用双层C25钢筋混凝土结构，纵梁方向6m设置一道断逢防止不均匀沉降。存梁台座顶部超出地面0.3m,保证梁板吊装的有效操作空间和安全距离。具体尺寸见图：240图 2.2-4 存梁台座断面图 受力分析 存梁台座设计为双层存梁（箱梁、空心板）,梁板之间间距为 3.2m。单片梁板重：G=105X9.8=1029KN；存梁台座单端受力：F=2XG/2=1029KN；存梁台座自重线荷载：q1=SX25=36.75KN/m （S为存梁台座截面面积）；地基反力纵梁方向平均长度取L=3.2m,截面方向取B=2.4m （存梁台座底部宽）; 地基承载面积： S1=LX B=7.68m2；开挖土体自重线荷载：q2=S2X入=1.2X18=21.6KN/m （入为土重度取18KN/m3）。图 2.2-5 存梁台座受力简图 地基承载力验算地基承载力特征值f二160KPaa轴心荷载作用下地基承载力验算计算公式：按建筑地基基础设计规范(GB 50007 2011 )下列公式验算:Pk = (FkGk)/APk = (F+q1XL-q2XL)/S1= (1029 + 36.75X3.2 21.6X3.2)门.68=140.3kPa V f 二 160KPaa故地基承载力满足要求。 基础受压验算存梁台座采用C25混凝土，轴心抗压强度设计值：fcd=11.9Mpa。考虑到梁板放置在存梁台座上，梁低楔形块位置集中受力；楔形块面积： S=0.5X 0.5=0.25m2；局部荷载为： F=1029KN；4116Kpa _ 4.116MPa f _ 11.9Mpacd所以，存梁台座自身受力强度满足要求。