三桩塔吊基础计算书

------------------------------------------------------------------------三桩塔吊基础计算书三桩塔吊基础计算书计算依据：1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-20092、《混凝土结构设计规范》GB50010-20103、《建筑桩基技术规范》JGJ94-20084、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20115、《钢筋混凝土承台设计规程》CECS88-97一、塔机属性塔机型号QTZ63(TC5610)-中联重科塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)40.5塔机独立状态的计算高度H(m)43塔身桁架结构角钢塔身桁架结构宽度B(m)1.6二、塔机荷载1、塔机传递至基础荷载标准值工作状态塔机自重标准值Fk1(kN)464.1起重荷载标准值Fqk(kN)47.1竖向荷载标准值Fk(kN)511.2水平荷载标准值Fvk(kN)18.3倾覆力矩标准值Mk(kN·m)1335非工作状态竖向荷载标准值Fk'(kN)464.1水平荷载标准值Fvk'(kN)73.9倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)15522、塔机传递至基础荷载设计值工作状态塔机自重设计值F1(kN)1.35Fk1＝1.35×464.1＝626.535起重荷载设计值FQ(kN)1.35Fqk＝1.35×47.1＝63.585竖向荷载设计值F(kN)626.535+63.585＝690.12水平荷载设计值Fv(kN)1.35Fvk＝1.35×18.3＝24.705倾覆力矩设计值M(kN·m)1.35Mk＝1.35×1335＝1802.25非工作状态竖向荷载设计值F'(kN)1.35Fk'＝1.35×464.1＝626.535水平荷载设计值Fv'(kN)1.35Fvk'＝1.35×73.9＝99.765倾覆力矩设计值M'(kN·m)1.35Mk＝1.35×1552＝2095.2三、桩顶作用效应计算承台布置承台类型等腰三桩承台承台高度h(m)1.25承台长向桩心距Sa(m)3.6承台短向桩心距Sb(m)3.2桩心距承台边的距离b(m)0.6桩心距切角边的距离a(m)0.8承台参数承台混凝土等级C35承台混凝土自重γC(kN/m3)25承台上部覆土厚度h'(m)0承台上部覆土的重度γ'(kN/m3)19承台混凝土保护层厚度δ(mm)50承台底标高d1(m)-4三桩基础布置图承台及其上土的自重荷载标准值：顶角θ=2arcsin(Sb/2Sa)=2×arcsin(3.2/(2×3.6))=52.776°底角α=(180-θ)/2=(180-52.776)/2=63.612°承台面积：S=(b/cosα+3.6sinα+b)2-2((b-a)/(2cosα)+b)2-(b/cosα-a)2/tanα=(0.6/cos63.612°+3.6×sin63.612°+0.6)2-2×((0.6-0.8)/(2×cos63.612°)+0.6)2-(0.6/cos63.612°-0.8)2/tan63.612°=12.997m2Gk=S(hγc+h'γ')=12.997×(1.25×25+0×19)=406.15kN承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×406.15=487.38kN1、荷载效应标准组合轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(511.2+406.15)/3=305.783kN荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)yi/∑yi2=(464.1+406.15)/3+(1552+73.9×1.25)×2.15/(2×1.0752+2.152)=799.982kNQkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)yi/∑yi2=(464.1+406.15)/3-(1552+73.9×1.25)×2.15/(2×1.0752+2.152)=-292.337kN2、荷载效应基本组合荷载效应基本组合偏心竖向力作用下：Qmax=(F+G)/n+(M+Fvh)yi/∑yi2=(626.535+487.38)/3+(2095.2+99.765×1.25)×2.15/(2×1.0752+2.152)=1059.669kNQmin=(F+G)/n-(M+Fvh)yi/∑yi2=(626.535+487.38)/3-(2095.2+99.765×1.25)×2.15/(2×1.0752+2.152)=-317.059kN四、桩承载力验算桩参数桩类型预应力管桩预应力管桩外径d(mm)500预应力管桩壁厚t(mm)110桩混凝土强度等级C60桩基成桩工艺系数ψC0.75桩混凝土自重γz(kN/m3)25桩混凝土保护层厚度б(mm)35桩端进入持力层深度hb(m)1桩底标高d2(m)-20桩有效长度lt(m)16桩配筋桩身预应力钢筋配筋65011Φ10.7桩身承载力设计值7089.221桩裂缝计算钢筋弹性模量Es(N/mm2)200000法向预应力等于零时钢筋的合力Np0(kN)100预应力钢筋相对粘结特性系数V0.8最大裂缝宽度ωlim(mm)0.2裂缝控制等级三级地基属性地下水位至地表的距离hz(m)1.33自然地面标高d(m)0是否考虑承台效应否土名称土层厚度li(m)侧阻力特征值qsia(kPa)端阻力特征值qpa(kPa)抗拔系数承载力特征值fak(kPa)素填土4.71101500.6-淤泥181000.3-砾砂7.322535000.4-粉土7.483519000.6-全风化岩12.567040000.6-1、桩基竖向抗压承载力计算桩身周长：u=πd=3.14×0.5=1.571mhb/d=1×1000/500=2<5λp=0.16hb/d=0.16×2=0.32空心管桩桩端净面积：Aj=π[d2-(d-2t)2]/4=3.14×[0.52-(0.5-2×0.11)2]/4=0.135m2空心管桩敞口面积：Ap1=π(d-2t)2/4=3.14×(0.5-2×0.11)2/4=0.062m2Ra=ψuΣqsia·li+qpa·(Aj+λpAp1)=0.8×1.571×(0.71×10+1×8+7.32×25+6.97×35)+1900×(0.135+0.32×0.062)=849.005kNQk=305.783kN≤Ra=849.005kNQkmax=799.982kN≤1.2Ra=1.2×849.005=1018.806kN满足要求！2、桩基竖向抗拔承载力计算Qkmin=-292.337kN<0按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk'=292.337kN桩身位于地下水位以下时，位于地下水位以下的桩自重按桩的浮重度计算，桩身的重力标准值：Gp=((lt+d-hz)×(γz-10)+(hz-d)×γz)×Aj=((16+0-1.33)×(25-10)+(1.33-0)×25)×0.135=34.138kNRa'=ψuΣλiqsiali+Gp=0.8×1.571×(0.6×0.71×10+0.3×1×8+0.4×7.32×25+0.6×6.97×35)+34.138=318.427kNQk'=292.337kN≤Ra'=318.427kN满足要求！3、桩身承载力计算纵向预应力钢筋截面面积：Aps=nπd2/4=11×3.142×10.72/4=989mm2(1)、轴心受压桩桩身承载力荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值：Q=Qmax=1059.669kN桩身结构竖向承载力设计值：R=7089.221kNQ=1059.669kN≤7089.221kN满足要求！(2)、轴心受拔桩桩身承载力荷载效应基本组合下的桩顶轴向拉力设计值：Q'=-Qmin=317.059kNfpyAps=(650×989.123)×10-3=642.93kNQ'=317.059kN≤fpyAps=642.93kN满足要求！4、裂缝控制计算裂缝控制按三级裂缝控制等级计算。(1)、纵向受拉钢筋配筋率有效受拉混凝土截面面积：Ate=π[d2-(d-2t)2]/4=3.14×[5002-(500-2×110)2]/4=134774mm2Aps/Ate=989.123/134774=0.007<0.01取ρte=0.01(2)、纵向钢筋等效应力σsk=(Qk'-Np0)/Aps=(292.337×103-100×103)/989.123=194.452N/mm2(3)、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ=1.1-0.65ftk/(ρteσsk)=1.1-0.65×2.85/(0.01×194.452)=0.147取ψ=0.2(4)、受拉区纵向钢筋的等效直径dep=Σnidi2/Σniνidi=(11×10.72)/(11×0.8×10.7)=3.041mm(5)、最大裂缝宽度ωmax=αcrψσsk(1.9c+0.08dep/ρte)/Es=2.2×0.2×194.452×(1.9×35+0.08×3.041/0.01)/200000=0.039mm≤ωlim=0.2mm满足要求！五、承台计算承台配筋承台斜边顶部配筋18Φ22承台斜边底部配筋18Φ22承台底边顶部配筋16Φ18承台底边底部配筋17Φ181、荷载计算承台有效高度：h0=1250-50-22/2=1189mmM1=(Qmax-G/3)(Sa-0.75×B/(4-Sb/Sa)0.5)/3=(1059.669-487.38/3)×(3.6-0.75×1.6/(4-3.2/3.6)0.5)/3=873.183kN·mM2=(Qmax-G/3)(Sb-0.75×B/(4-Sb/Sa)0.5)/3=(1059.669-487.38/3)×(3.2-0.75×1.6/(4-3.2/3.6)0.5)/3=753.555kN·m2、承台配筋计算(1)、承台斜边底部配筋面积αS1=M1/(α1fcbh02)=873.183×106/(1×16.7×1556×11892)=0.024ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.024)0.5=0.024γS1=1-ζ1/2=1-0.024/2=0.988AS1=M1/(γS1h0fy1)=873.183×106/(0.988×1189×300)=2478mm2最小配筋率：ρ=0.15%承台底需要配筋：A1=max(AS1,ρbh0)=max(2478,0.0015×1556×1189)=2775mm2承台底长向实际配筋：AS1'=6843mm2≥A1=2775mm2满足要求！(2)、承台底边底部配筋面积αS2=M2/(α2fcbh02)=753.555×106/(1×16.7×1675×11892)=0.019ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.019)0.5=0.019γS2=1-ζ2/2=1-0.019/2=0.99AS2=M2/(γS2h0fy2)=753.555×106/(0.99×1189×300)=2134mm2最小配筋率：ρ=0.15%承台底需要配筋：A2=max(AS2,ρlh0)=max(2134,0.0015×600×1189)=2134mm2承台底短向实际配筋：AS2'=4326mm2≥A2=2134mm2满足要求！(3)、承台斜边顶部配筋面积承台顶长向实际配筋：AS3'=6843mm2≥0.5AS1'=0.5×6843=3422mm2满足要求！(4)、承台底边顶部配筋面积承台顶短向实际配筋：AS4'=4072mm2≥0.5AS2'=0.5×4326=2163mm2满足要求！3、受剪切计算三桩承台抗剪切示意图(1)、X方向(上方)：扣除承台及其上填土自重后X方向斜截面的最大剪力设计值：Vx1=F/3=230.04kN受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1189)1/4=0.906剪切面的计算宽度：b0x1=2(b/sin(θ/2)+0.4d)tan(θ/2)=2×(600/sin(52.776°/2)+0.4×500)×tan(52.776°/2)=1538.031mm塔机立柱边缘至角桩内边缘的水平距离：ay1=2Sacos(θ/2)/3-B/2-0.4d=2×3600×cos(52.776°/2)/3-1600/2-0.4×500=1149.935mm,截面剪跨比：λy1=ay1/h0=1149.935/1189=0.967,0.25<λy1<3,取λy1=0.967承台剪切系数：αy1=1.75/(λy1+1)=1.75/(0.967+1)=0.89βhsαy1ftb0x1h0=0.906×0.89×1.57×1538.031×1189×10-3=2313.264kN≥Vx1=230.04kN(2)、X方向(下方)：扣除承台及其上填土自重后X方向斜截面的最大剪力设计值：Vx2=2F/3=460.08kN受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1189)1/4=0.906剪切面的计算宽度：b0x2=2(b/sin(θ/2)+Sacos(θ/2)-0.4d)tan(θ/2)=2×(600/sin(52.776°/2)+3600×cos(52.776°/2)-0.4×500)×tan(52.776°/2)=4341.12mm塔机立柱边缘至角桩内边缘的水平距离：ay2=Sacos(θ/2)/3-B/2-0.4d=3600×cos(52.776°/2)/3-1600/2-0.4×500=74.968mm,截面剪跨比：λy2=ay2/h0=74.968/1189=0.063,λy2≤0.25，取λy2=0.25承台剪切系数：αy2=1.75/(λy2+1)=1.75/(0.25+1)=1.4βhsαy2ftb0x2h0=0.906×1.4×1.57×4341.12×1189×10-3=10275.154kN≥Vx2=460.08kN(3)、Y方向：扣除承台及其上填土自重后Y方向斜截面的最大剪力设计值：Vy=F/3=230.04kN受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1189)1/4=0.906剪切面的计算宽度：b0y=(b/tan(45-θ/4)+0.4d)/tan(θ/2)=(600/tan(45°-52.776°/4)+0.4×500)/tan(52.776°/2)=2353.113mm塔机立柱边缘至角桩内边缘的水平距离：ax=Sb/2-B/2-0.4d=3200/2-1600/2-0.4×500=600mm,截面剪跨比：λx=ax/h0=600/1189=0.505,0.25<λx<3,取λx=0.505承台剪切系数：αx=1.75/(λx+1)=1.75/(0.505+1)=1.163βhsαxftb0x1h0=0.906×1.163×1.57×2353.113×1189×10-3=4627.121kN≥Vy=230.04kN4、受冲切计算(1)、塔机立柱对承台的冲切验算：塔机立柱对承台冲切计算示意图扣除承台及其上填土自重后作用于冲切破坏椎体上的冲切力设计值：Fl=F=690.12kN，冲跨比：λx=ax/h0=600/1189=0.505;0.25<λx<1,取λx=0.505；λy1=ay1/h0=1149.935/1189=0.967;0.25<λy1<1,取λy1=0.967；λy2=ay2/h0=74.968/1189=0.063;λy2≤0.25，取λy2=0.25；冲切系数：β0x=0.84/(λx+0.2)=0.84/(0.505+0.2)=1.192;β0y1=0.84/(λy1+0.2)=0.84/(0.967+0.2)=0.72;β0y2=0.84/(λy2+0.2)=0.84/(0.25+0.2)=1.867;(β0x(2B+ay1+ay2)+(βoy1+βoy2)(B+ax))βhpftho=(1.192×(2×1600+1149.935+74.968)+(0.72+1.867)×(1600+600))×0.981×1.57×1189×10-3=20070.657kN≥Fl=690.12kN满足要求！(2)、角桩对承台的冲切验算：角桩对承台冲切计算示意图底部角桩：Fl=F/3=690.12/3=230.04kN，c1=b/tan(45°-θ/4)+0.4d=600/tan(45°-52.776°/4)+0.4×500=1167.471mma11=min[h0,Sb/2-0.4d-B/2]=min[1189,3200/2-0.4×500-1600/2]=600mm;λ11=a1