600顿静载钢平承载力台验算书及设计书

1、钢平台结构计算书编制：审核：批准：二。二O年一月静载荷试验钢平台结构计算书一、概述1.1 单桩竖向抗压静载试验概述单桩竖向抗压静载试验（以下简称单桩静载），适用于检测单桩的 竖向抗压承载力。既可用于设计阶段的试验桩检验，也可用于施工阶段 工程桩抽样检测。1.2 平板载荷试验概述平板载荷试验，适用于检测浅部天然地基、处理土地基和复合地基 的承载力；可确定承压板下应力主要影响范围内天然地基、处理土地基 和复合地基的承载力和变形参数。既是勘探手段，也是测试手段。二? Lw II h I图1 6000kN静载试验现场L3加载反力装置概述单桩静载试验设备由包括加载系统、反力系统和量测系统三大部分 组成，

2、见图2。平板载荷试验装置主要由承压板、加荷系统、反力系统 和观测系统四部分组成，见图3。常用压重平台作为反力装置，即所谓堆载法、堆重法。堆载法反力 装置由支墩、主梁、次梁、混凝土试块组成。加载装置由千斤顶构成, 通过控制仪器自动加载。图2压重平台反力装置示意图次梁支地支战地基压板图3压重平台反力试验装置示意图121.4 试验加载要求按单桩承载力特征值为3000kN,垂直静载试验加荷最大值为6000kN计。主要受力参数如下表所示：表1受力指标序号受力条目力值(kN)计算备注(1)单桩承载力特征值3000(2)最大加载量6000(2)=(1)x2(3)反力(碎块重量)7200(3) = (2)xL

3、2超教考虑1.5 平台细部构造1.5.1 主、次梁尺寸主梁、次梁采用箱形钢梁，主梁长度为8m,配置2根；次梁长度为12m,配置6根。细部尺寸见图4、图5。图4：主梁细部尺寸图图5：次梁细部尺寸图主梁截面高度H=600mm,宽度B=600mm,腹板厚度tw=20mm,上下翼缘厚度tf=20mmo次梁截面高度H=600mm,宽度B=600mm,腹板厚度tw=20mm,上 下翼缘厚度trfOmmo翼缘自由外伸宽度c= 150mm,加劲肋间距为 1000mm o1.5.2 平台尺寸两支墩轴线间距8.0m,净距7.0m,并保证支墩与桩或压板的净距 不少于2.0m。钢平台尺寸为12mx5m,次梁两端搁置于

4、支墩上，主梁置 于次梁之下，未加载时主次梁间为脱离状态；次梁两端伸出支墩轴线外 长度2.0m,跨度8.0m,次梁间横向轴线间距1.0m。水泥试块尺寸为lmxlmx2m,单块重量为50kN。第一层混凝土试块沿主梁方向码放3个，次梁方向12个混凝土试 块，小计36块；第二层反向码放，以此类推，加载至设计荷重。二、计算依据1、钢结构设计规范(GB50017-2003)；2、建筑结构荷载规范(GB50009-2012)；3、建筑地基基础设计规范(GB50007-20U)。三、设计参数3.1 荷载分项系数不计钢梁自重，只考虑碎块重量，荷载分项系数加取L35。3.2 材料参数主梁、次梁均为钢梁，采用Q34

5、5B钢材。按钢结构设计规范(GB50017-2003) , Q345钢材的强度设计值取值如见表2：表2设计用钢材强度值钢材型号屈服强度强度容许值弹性模量抗拉，抗压，抗弯抗剪钢材序 号构件钢 号厚度fy/AEmmMPaMPaMPaMPa1Q345203452951702.06 X1051、箱形截而塑性发展系数力=1.05；2、挠度控制v ： L/400o四、钢平台体系受力分析4.1 地基承载力复核试验前收集地勘资料，查阅勘察报告提出的地基土的承载力建议值。 根据支墩设置尺寸和平台荷载，复核支墩施加的压应力是否大于地基土 承载力特征值的1.5倍，否则应进行局部地基处理。4.2 荷载换算与计算简图4

6、.2.1 荷载换算1、平台均布荷载夕混凝土试块作用于钢平台荷载按均布面荷载考虑，相当7200ZN |”/山 2q = 2GkN/m(12m x 5m2、次梁线荷载夕每一根梁按等间距承担试块传递的均布荷载，考虑不利布置，荷载宽度取1.0m计算，则次梁承担的线荷载4 = 120x1.0 = 120攵N/机。3、千斤顶作用于主梁最大集中荷载乙当千斤顶按两倍单桩承载力特征值即最大加载量施加反向力时，干 斤顶通过钢垫块作用于主梁最大集中荷载4=2（=2 x 3000 = 6000 kN。4、主梁作用于次梁上的集中荷载七主梁作用于次梁上的集中荷载平均分配千斤顶的竖向反力Fd, 耳二5/ = 12000 /

7、6 = 1000kN。4.2.2计算工况与计算简图1、工况一：对主梁未施加荷载时，次梁为两端外伸的简支梁，计 算筒图如下图6。图6 次梁计算简图（工况一）2、工况二：当对主梁施加最大荷载时，每根次梁平均分担主梁承 受的千斤顶施加的最大荷载。次梁计算简图如图7,主梁相当于两端悬 臂梁，计算简图如图8。xooxoo009图7 次梁计算简图（工况二）150010C0F = =F6 =1000kN1050, 500 u 50。u100010091500FaFqFsFb f主嫌q=6000kX/mFd=6000kX30)0悬臂端支座最大负弯矩值：Mng=240kN.？梁跨中最大正弯矩值：Mmax3=/8

8、-尸*4=120 * 8/8 - 220 * 4 = 1280kN m最大剪力值（跨中处）：Lx = 500kN次梁受力的弯矩包络图、剪力包络图如下：图7弯矩包络图vBax图8 剪力包络图2、内力设计值上述计算表明，在工况二下、主梁施加最大荷载时，次梁的弯矩 和剪力最大。对次梁按受弯构件只需验算工况二是否满足强度和稳定性 的要求。弯矩设计值：M =儿/叱=L35 *1280 = 1728 .OkN-m剪力设计值：V =九嗫ax = 135 * 500 = 675 AN4.3.2 截面的几何特性&x(”-2)3月 Tf 220x560 _ Ann惯性知、=2x+ 2Bxtf x() = 2x+

9、2x600，、12212x20x 2902 =5.85x108+20.18x10s=2.603x109 mm4截而模量 W = 2 x 2.603 x 109 / 600 = 8.677 x 106 mm3H12半截面对中和轴X的面积矩：Sx = Bxtf x(H 7f )/22H J)=600 x 20 x 290 + -()-x40 =9.752 x 10 4.3.3 抗弯强度验算据钢结构设计规范GB50017-2003第4.1.1条规定，抗弯强度按下式计算:+ 0 = 189.7MPa f = 295MPa,满足;1728xlO3xlQ-1.05 x 8.677 xlO6式中，九=1.0

10、5为箱形截而塑性发展系数;4.3.4 抗剪强度验算支座处抗剪强度：V S 675xl000x9.752xl06 力行 小行 、空下T = 63.2MP。 f, = 170Mp。，满足；1,q2.603x109x40八4.3.5 次梁稳定性验算次梁受压翼缘自由长度为乙=8000?，宽度d =300，/?/b0 = 600 / 300 = 2.0 6, /,/?(,= 8000 / 300 = 26.67 95(235 / 295) = 75,68,按钢结构设计规范GB50017-2003第4.2.4条规定，对箱形截而次梁可 不计算整体稳定性。4.3.6 次梁的局部稳定性验算按钢结构设计规范GB5

11、0017-2003第4.3.3条规定计算:b = 189.7MP4; %, = / = 295 MPa ;V 675*10=-=30. MPa,rcr = fv = 170 MPa ; twxhw 40*560(pF 1.0x1.35x1000 xlOOO / = = 2.5MPa , cr( r = f = 295MPa ;twL 20x(500+5x20)rrc.cr以+徵+娱故次梁的局部稳定性满足要求。437挠度验算下二应翳在部而=羡焉,满足要求。4.4主梁强度、刚度和稳定性计算主梁配置2根箱形梁，单根箱形截面高度H=600mm,宽度B = 600mm,翼缘厚度tw=20mm,腹板厚度t

12、f=20mm。4.4.1 主梁荷载效应计算1、内力标准值计算工况一：未对主梁施加反力荷载，相当悬臂结构，梁只受自重荷载q，q = /S0 =78.5x0.0576 = 4.52AN/显然主次钢梁自重线荷载密度与外荷载相比，不足5%,可简化处 理。工况二：当千斤顶通过钢垫块（宽度1.0m）对主梁施加最大试验荷载6000kN时(其中，千斤顶传递给单根主梁的最大荷载为3000KN), 荷载再通过主梁传递至次梁，主次梁节点处简化为一个集中作用力 = KXXUN。主梁相当于只有一个支座(千斤顶支承、视为固端)的两 端悬臂杆件，各侧作用有3个集中力，受力计算简图见图8。主梁支座中心处最大正弯矩：Mmax

13、= 咨一= 1000 x(0.5 +1.5 + 2.5)-6000 *1*1 = 3750-/ , 单 2 42 4根主梁主梁承受的最大弯矩为:=187 5kN-m2主梁支座边缘负弯矩为：3M = Z=1000x(0 + 1.0 + 2.0) = 3000kN-m ,单根主梁主梁支座边缘承受的弯矩为：2 = 1500kNm 2主梁支座边缘处最大剪力：匕ax = ZO=300(N,2、内力设计值计算支座中心弯矩设计值：根=儿加= 135*1875 = 2531.2kN.? 支座中心弯矩设计值：M2 = MmaX3 = 1.35 * 1500 = 2025 kN . m 剪力设计值：V= 7 y.

14、ax = 135*1500 =2025 kN4.3.2截面的几何特性惯性矩4=3x+ 2Xx?ia + 2x6x20x 2902 =8.78xl0s+20.18xl0s= 2.896xl0%n/n4截而模量叱= 2 x 2.896 x 109 / 600 = 9.65 x 106 mniH12半截而对中和轴X的面积矩：Sx =-t f）H +x tw = 600 x 20 x 290 + -（）- x 60 = 12.888 x 106/n/n,443抗弯强度验算木丁盗舄 = 2498-95M&,满足;444抗剪强度验算V-5 2025xl000xl2.888xl062.896x109x60=

15、150.2MPa/. = 1 JOMPa, 满足;435主梁整体稳定性验算主梁在反向荷载作用下，相当于只有一个支座（千斤顶支承）的两 端悬臂杆件。主梁受压翼缘自由长度为4 =4000，宽度 = 270,=600/270 =2.22 6,=4000 / 270 =14.8 95(235 7295) = 75.68 ,按钢结构设计规范GB50017-2003第424条规定，对箱形截而主梁可 不计算整体稳定性。436主梁的局部稳定性验算按钢结构设计规范GB50017-2003第433条规定计算:腹板边缘压应力=彘；=版先r w，=fy=nOMPa;V 2025*10、 =60.3MPa,wxhw 6

16、0*5604 = / = 295 MPa(pF 1.0x1.35 * 3000 x1000,，人上一 =61 AM PatwL 60x(1000 +5x20)c.cr故主梁的局部稳定性满足要求。4.3.7挠度验算工况一：主梁未施加反力荷载时，最大挠度位置为自由端，按均布 荷载悬臂梁计算自由端挠度与跨度的比值，则近工况v _ 1 ql4 _14.52x103x400032=28E/ = 2x40008x2.06xl05 x2.896xl09 y一主梁未施工反力荷载时，钢梁悬置时自身弯曲满足要求。工况二：千斤顶施加最大试验荷载6000kN时，最大挠度位置为自 由端，按变形叠加原理，对悬臂结构/为悬臂的2倍，则v 1 P Jv _ 2.EI _11000 xlO3x(23 + l3+O.O3)xlO9_ 1 1 、苛M 27；3 x 2 x 40002.