金水制梁场预制箱梁临时设计计算书（Civil版）

1、金水制梁场预制箱梁临时设计计算书金水制梁场预制箱梁临时设计计算书计算人： 复核人： 中铁四局集团一公司郑徐铁路客运专线工程金水梁场项目经理部20XX 年 XX 月 XX 日目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc2674 1、计算依据 PAGEREF _Toc2674 1 HYPERLINK l _Toc29131 2、工程概况 PAGEREF _Toc29131 1 HYPERLINK l _Toc3618 2.1、总体概况 PAGEREF _Toc3618 1 HYPERLINK l _Toc19622 2.2、地质情况 PAGEREF _Toc19622 1 HY

2、PERLINK l _Toc30324 2.3、制梁台座情况 PAGEREF _Toc30324 2 HYPERLINK l _Toc10539 2.4、存梁台座情况 PAGEREF _Toc10539 2 HYPERLINK l _Toc8210 2.5、龙门吊基础 PAGEREF _Toc8210 3 HYPERLINK l _Toc28646 3、设计参数 PAGEREF _Toc28646 3 HYPERLINK l _Toc32188 4、制梁台座计算 PAGEREF _Toc32188 4 HYPERLINK l _Toc19317 4.1 计算工况 PAGEREF _Toc193

3、17 4 HYPERLINK l _Toc28427 4.2 计算荷载 PAGEREF _Toc28427 4 HYPERLINK l _Toc18099 4.2.1 端头荷载 PAGEREF _Toc18099 4 HYPERLINK l _Toc32369 4.2.2 中部荷载 PAGEREF _Toc32369 5 HYPERLINK l _Toc18756 4.3 台座端头计算 PAGEREF _Toc18756 5 HYPERLINK l _Toc18448 4.3.1 地基计算 PAGEREF _Toc18448 5 HYPERLINK l _Toc19856 4.3.2 基础计算

4、 PAGEREF _Toc19856 6 HYPERLINK l _Toc6229 4.4 台座中部计算 PAGEREF _Toc6229 8 HYPERLINK l _Toc17253 5、 存梁台座计算 PAGEREF _Toc17253 10 HYPERLINK l _Toc2184 5.1 计算工况 PAGEREF _Toc2184 10 HYPERLINK l _Toc27866 5.2 计算荷载 PAGEREF _Toc27866 10 HYPERLINK l _Toc20646 5.3 桩基计算 PAGEREF _Toc20646 10 HYPERLINK l _Toc12078

5、 5.4 承台计算 PAGEREF _Toc12078 11 HYPERLINK l _Toc321 6、 龙门吊基础计算 PAGEREF _Toc321 12 HYPERLINK l _Toc24501 6.1 计算工况 PAGEREF _Toc24501 12 HYPERLINK l _Toc11586 6.2 基础计算 PAGEREF _Toc11586 12 HYPERLINK l _Toc5393 6.3 地基计算 PAGEREF _Toc5393 14 1、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、铁路桥涵设计基本

6、规范（TB10002.1-2005）；4、建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；5、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；6、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）；7、路桥施工计算手册周水兴等主编（人民交通出版社）；8、机械设计手册（新编软件版）2008；9、材料力学（西南交通大学出版社）；10、结构力学（高等教育出版社）；11、载体桩设计规程（JGJ 135-2007）；12、建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；13、金水制梁场岩土工程勘察报告。2、工程概况2.1、总体概况中铁四局集团第一工程有限公司金水制梁场位于郑州市金水区小金庄村境内，对应线

7、路里程DK12+100DK12+550，承担郑徐客专（DK0+000DK26+196.570）两座特大桥656片整孔箱梁的预制任务。梁体结构为无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁，采用通桥（2013）2322-1、通桥（2013）2322-V-1的桥，长分别为32.6m与24.5m，为计算考虑，选择32.6m梁作为计算对象。梁体宽13.4m，外侧高度3.078m，梁体混凝土自重830t。2.2、地质情况制梁场场地地貌单元属于黄河冲洪积平原。场地大面积为耕地，场地位于郑州市107辅道与鸿宝路交叉口东北角；场地原为农田，绝对高程在85.50-86.10m之间，最大高差达0.60m，地势较平坦，交通便

8、利。地质在勘探深度范围内将地层共分为8层，从上到下前四层为粉土，第五层为粉质粘土，其后分别为中细砂、中砂、粉质粘土；各层土的厚度、层底标高及埋深见场地厚度统计表1。表1 场地地层厚度埋深及层底标高统计表 层号厚度(米)层底深度(米)层底标高(米)最小值最大值平均值最小值最大值平均值最小值最大值平均值11.102.401.831.102.401.8383.4085.0083.9022.103.502.744.105.104.5680.6081.5081.1632.404.003.227.308.507.7877.0078.5077.9541.903.302.669.8011.1010.4574.

9、7075.8075.2851.204.602.4111.4015.7012.8570.1074.2072.87612.1014.6013.6825.9026.5026.1459.0060.1059.5078.008.708.3534.5034.6034.5551.0051.0051.008该层最大揭露深度40.0m，最大揭露厚度5.5m，因为7、8两层过深，所以计算时到第六层为止，各层土主要的物理力学性质见表2。表2 各层土主要的物理力学性质层号重度（kN/m3)承载力（kPa）压缩模量（MPa）118.2904.51217.815010.24318.71107.96419.51556.555

10、20.4905.37621.5300262.3、制梁台座情况制梁台座端部如下图1所示，采用扩大基础，顶部设三道纵梁作为底模支撑，底部采用1m厚换填碎石，基础采用C30混凝土，具体尺寸见相关附图。图1 制梁台座端部基础（单位：cm）制梁台座中部如下图2所示，采用Q235直径为35.1cm壁厚1cm的钢管桩支座，底部为60cm混凝土硬化，其上先预埋50502(cm)钢板，并在顶上预埋相同钢板，留四个螺栓孔。采用C30混凝土。具体布置见相关附图。图2 制梁台座中部基础（单位：cm）2.4、存梁台座情况存梁台座采用双层存梁，如下图3所示，采用承台+载体桩形式，承台采用C35混凝土，载体桩采用C40混凝

11、土。载体桩直径50cm，承力层为第六层中细砂层，三击贯入度12cm。每存两片梁共设置四个基础，共同承受荷载。具体尺寸见相关附图。图3 制梁台座中部基础（单位：cm）2.5、龙门吊基础在制梁台座旁采用三台50t龙门吊工作，主要吊运内模、钢筋笼、端模等构件。现场吊运最重物件为钢筋笼（包括抽拔管），由两台提梁机共同工作。采用P50钢轨，基础如图4所示，尺寸60cm（宽）50cm（高），采用C30混凝土，具体布置见相关附图。图4 龙门吊基础（单位：cm）3、设计参数表3 混凝土强度及弹性模量设计值种类 等级C30C35C40抗压强度/MPa14.316.719.1抗拉强度/MPa1.431.571.7

12、1弹性模量/MPa300003150032500说明：设计强度按混凝土结构设计规范（GB50010-2010）取值。表4 钢筋强度及弹性模量设计值牌号抗拉强度设计值fy抗压强度设计值fyHPB300270270HRB335300300说明：设计强度按混凝土结构设计规范（GB50010-2010）取值。表5 设计荷载分项系数序号荷载类别分项系数1恒荷载1.22活荷载1.4表6 计算荷载组合序号名称内容对象1基本组合1.2恒荷载+1.4活荷载混凝土结构强度、抗裂性2标准组合恒荷载+活荷载地基承载力、桩身承载力、沉降4、制梁台座计算4.1 计算工况制梁台座所承受恒载包括梁体自重、底模、内模、端模，施

13、工活载。张拉钢筋前，荷载均匀作用于台座端头与中部，张拉钢筋后，端模拆除，梁体起拱，内模松动至底模，底模不移动，整个箱梁重量作用到制梁台座两端上。则根据分析，针对台座端头需计算张拉钢筋后工况，针对台座中部计算张拉钢筋前工况。4.2 计算荷载箱梁自重8300kN，底模模板28t，内模模板70t。根据路桥施工计算手册表8-1可知，振捣混凝土时产生的荷载标注值2kPa，施工人员及设备荷载标注值2.5kPa。4.2.1 端头荷载张拉钢筋后端头承受整个梁体重量以及端头部分底模与内模模板重量，则荷载计算如下：基本组合:Q =1.28300/(23.5)+(280+700)/32.6=1459kN/m,总荷载

14、5106.5kN标准组合:Q =8300/(23.5)+(280+700)/32.6=1216kN/m,总荷载4256kN由于为对称布置，基础两个方向均不存在转动力矩。图5 台座端头荷载分布（单位：mm）由于共三道纵梁，每道纵梁所受荷载按所承受混凝土面积划分（图3.1.1-3）。图6 端头纵梁荷载划分（单位：mm）则划分结果为：基本组合： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 、 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT ，14590.43=627.37kN/m，总荷载2196kN = 2 * GB3 * MERGEFORMAT ，14590.14=204.26kN/m，总荷载

15、715kN标准组合： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 、 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT ，12160.43=522.88kN/m，总荷载1830kN = 2 * GB3 * MERGEFORMAT ，12160.14=170.24kN/m，总荷载596kN4.2.2 中部荷载张拉钢筋前中部承受中间部分梁体重量以及中间部分底模与内模模板重量，以及施工荷载与振捣荷载，则荷载计算如下：基本组合：Q =（1.28300+1.2280+1.2700）/32.6+1.4（2+2.5）12= 420kN/m标准组合：Q =（8300+280+700）/32.6+（2+2.5

16、）12= 339kN/m由于钢管桩支柱纵向间距为3m，其荷载按照简支梁分配到钢管桩上，则其荷载为：基本组合：N=Q3=4203=1260kN标准组合：N=Q3=3393=1017kN根据以上计算，荷载按面积百分比分配到横排钢管桩支柱上。基本组合下： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 、 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 12600.43=541.8kN， = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 12600.14=176.4kN标准组合下： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 、 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 10170.43=4

17、37.3kN， = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 10170.14=142.4kN4.3 台座端头计算4.3.1 地基计算（1）基底应力计算根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2011），地基计算采用荷载标准组合。基础底面自重应力基础底面应力根据现场实测，碎石层承载力可达到250kPa，满足要求。（2）软弱下卧层计算换填底面为粉土顶面，需进行软弱下卧层计算。根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）5.2.7节，取碎石应力扩散角30，矩形基础软弱下卧层计算如下：pk=115kPa，根据上述规范公式5.2.4，修正后地基承载力为则pfa，地基承载力满足要求。4.3.

18、2 基础计算采用Midas6.0建立实体模型，如图所示：图7 模型消隐图模型采用实体单元建立，底部约束采用面弹性支撑，Kx=Ky=1000000kN/m3，Ky=1500kN/m3，顶部采用压力荷载（实体-面）加载，荷载组合采用压力荷载+1.2倍自重。计算结果如下：图8 单元最大应力（单位：MPa）可知，基础最大压应力为1.27MPa14.3MPa，最大拉应力为0.48MPa1.43MPa，均满足要求。固仅需配置构造钢筋即可。图9 基础沉降（单位：mm）由上图可知，基础沉降均匀，最大沉降为98.81mm。现场需做好预压与观测工作。4.4 台座中部计算采用Midas6.0建立实体模型，如图所示：

19、图10 模型消隐图模型采用实体单元建立，底部约束采用面弹性支撑，Kx=Ky=1000000kN/m3，Ky=1500kN/m3，顶部采用压力荷载（实体-面）加载，荷载基本组合采用压力荷载+1.2倍自重，标准组合采用压力荷载+自重。计算结果如下：图11 单元最大应力（单位：MPa）可知，基础最大压应力发生在立柱部位，最大为2.97MPa14.3MPa， 最大拉应力发生在靠近端头位置，为1.35MPa10m，应当考虑桩侧阻的影响，然而在计算中并没有计入这一部分，等于提供了额外的安全系数，所以桩身单桩竖向承载力满足要求。（2）桩基沉降计算根据载体桩设计规程（JGJ 135-2007）4.5.7节规定

20、，对于独立承台基础附加荷载计算如下：根据载体桩设计规程（JGJ 135-2007）4.5.6节规定，沉降计算位置从混凝土桩身下2m开始计算，即从第二层土下1.37m处开始计算。因为无相邻荷载，基础宽度在130m之内，所以基础中点的沉降计算深度zn可按下式计算： 带入b=1.2m后计算得到zn=2.9m。计算过程如下表所示：表7载体桩沉降计算表层号zi-1i-1ziip0Esisis101.370.7623910.2421.4541.821.370.764.590.3442397.9614.2534.590.3447.250.2362396.554.247.250.2369.660.182239

21、5.371.9所以，经过计算，最终沉降约为41.8mm。5.4 承台计算采用Midas6.0计算，建立如下模型。 图14 模型消隐图模型采用实体单元建立，底部约束采用面弹性支撑，Kx=Ky=1000000kN/m3，Ky=100000kN/m3，顶部采用压力荷载（实体-面）加载，荷载基本组合采用压力荷载+1.2倍自重。计算结果如下：图15 单元最大应力（单位：MPa）可知，基础最大压应力发生在立柱与桩基部位，最大为8.18MPa16.7MPa， 最大拉应力发生在承台底部两桩中间位置，为1.94MPa1.57MPa，不满足要求。所以桩身仅需配置构造钢筋，承台需结合手工计算，在此不做叙述（见手工计算书）。龙门吊基础计算6.1 计算工况在制梁台座旁采用三台50t提梁机工作，主要吊运内模、钢筋笼、端模等构件。采用P50钢轨，轨道总长535m，选用100m进行分析。根据厂家