软弱地基上塔机桩基础设计方法研究分析 土木工程专业

软弱地基上塔机桩基础设计方法研究摘要：随着现今科技以及经济的快速发展，建筑工程得到了迅速发展。在这过程中，塔式起重机也在其中得到了广泛的使用。由于很多建筑环境处于软弱地基下，给塔式起重机的实际使用带来了较大的难度，导致塔式起重机使用的效果出现偏差。在这种情况下，就需要对软弱地基上塔机桩基基础设计方法开展相应的研究，以期软弱地基上塔机桩基基础设计方法更加科学。本文主要对软弱地基上塔机桩基基础设计方法进行了研究。关键词：软弱地基、塔机桩基、基础设计就目前来看，塔式起重机固定式浅基础设计计算得到了一定的研究。但在软弱地基上塔式起重机桩基础设计计算方式在有关于它是起重机的标准中却并未得到一定的提及。且国内现今对此的研究较少，本文主要对软弱地基上塔桩基础设计方法进行研究，以期为今后的实际工作提供一定的参考[1]。软弱地基上塔式起重机桩基础承台设计一般分为两种：十字叉形承台以及正方形承台。文章中主要介绍十字叉形承台桩基的基础设计方法。设计要求根据我国对固定式塔机基础设计时所规定的相关要求，固定式塔机基础设计一般需要对其抗倾覆稳定性以及强度条件都进行满足。对于刚性浅基础以及桩基础来说，要想对抗倾覆的稳定性进行满足就需要其抵抗倾覆的力矩标准值在倾覆力矩设计值以下。但是，由于桩受拔会出现一定的抵抗倾覆力矩，因此故桩基础所产生的抗倾覆稳定性也就是桩基础的抗拔稳定性[2]。塔式起重机的十字叉形承台桩基础一般的构成是十字叉形承台以及四根桩。图1即为十字叉形承台桩基础。图1、十字叉形承台桩基础图1中M表示的即为作用在基础之上的倾覆力矩，而F则是表示作用在基础上的垂直荷载。t则是表示塔式起重机的塔身截面主弦杆的对角线长度，L则是表示桩与桩之间的中心线沿着X轴方向所产生的距离，m表示桩中心线距离十字叉形承台边缘中所产生的长度。在建立塔式起重机十字叉形承台桩基础计算的相关模型的时候，将会利用到四个假设条件，即不将地基土所产生的分担荷载作用作为考虑范围；不将十字叉梁基础之间所相互产生的约束作用作为考虑范围；简化承台与桩之间的连接以及承台与塔机之间所进行的连接，将其转变为铰接；十字叉形承台所产生的自重荷载需要按照均布荷载的形式来纳入考虑[3]。经过对其进行简单运算得知，对于塔式起重机十字叉形承台桩基础来说，在对桩所产生的最大竖向力进行计算的时候，应该按照M为主要的对角线方向来进行计算[4]。也就是x轴所显示的方向，这样一来就可以得到塔机十字叉形承台桩基础所需要的计算模型。在对承台梁进行计算的时候，设置十字叉形承台自重荷载为G，则在计算十字叉形承台所产生的自重均布荷载时应该按照这样的计算公式进行计算：q=G/2°L[5]。而利用得到的塔机桩基础计算模型进行推导，就可以计算得出桩基所产生的竖向力为Nmaxmin=F+G/4±M/l[6]。所得到的承台梁弯矩为：Mmaxmin=l-t/8＋（l-t）°（l+t）/16l°G±l-t/2l°M，且承台梁所承受到的最大剪力为Vmax=Nmax。设计实例分析塔机设计的安装高度为50m，且塔身的截面设置为1.6×1.6m。场区岩土层的强度以及预制桩桩基所需要的设计参数如表1所示。表1、岩土层强度以及预制桩桩基设计参数表岩土名称状态承载力标准值fk（kPa）桩的极限侧阻力标准qsk（kPa）土层厚度m桩的极限端阻力标准值qpk（kPa）桩入土深度Hm9＜H≤1616＜H≤30素填土松散6901.5淤泥流塑4705.9粗砂松散171551.8粘性土可塑1847311.629003500强风化花岗岩60012182008600中风化花岗岩20001000010000由于场区内部的素填土厚度仅1.5m，且在其下部又存在淤泥层5.9m，属于一种典型的软弱地基，因而塔机基础可利用4根350×350mm的静压预制方桩。将桩长的长度设计为20m，桩中心距设置为3.6m，沿着对角线的方向计算得出桩中心距l=5.09lm。塔机承台的设计主要为十字交叉梁式，混凝土的强度等级设置为C25，厚度设置为1400mm，桩中心线至十字叉形承台的边缘距离可以设置为1m。基础计算相关数据根据塔机技术的相关文件，按照非工作状态对其进行考虑，混凝土的基础设计荷载主要设置为：垂直力，即塔机自重F=434kN；倾覆力矩M=1796kN°m；水平力N=73.5kN；而混凝土基础自重则设置为G=395kN；单桩自重Gp=61.25kN。桩基计算在计算桩基竖向力的时候，根据公式可计算得出Nmax=621.4kN，Nmin=-165.8Kn。经过计算得出，塔机的抗拔安全验算符合要求，且抗压验算也符合相关的要求。承台梁计算l=5019lmm,t=2263m。进行承台梁抗弯计算的时候，可以经由公式得出承台梁所承受到的最大弯矩应为Mmax=830.5kN°m，Mmin=-273.5kN°m。承台梁的截面面积设计为700×1400，混凝土的强度等级为C25，并利用Ⅱ级钢筋。结语：文章主要对软弱地基上塔式起重机十字叉形承台桩基础所具有的抗倾覆稳定性以及强度进行了十分细致的分析，并由此推导得出了十字叉形承台所进行强度计算时需要的公式。但由于在文章中提出的计算模型中对于十字叉梁基础之间产生的相互约束作用没有进行充分考虑，而事实上十字叉梁基础之间产生了一定扭转约束以及相互支撑的关系，因此，十字叉梁基础应该按照受扭构造进行配筋。参考文献：[1]季方.塔式起重机的基础设计创新形式研究[J].建筑施工,2014,12:1386-1389.[2]倪华君.塔吊基础设计计算的若干问题探讨[J].建筑施工,2015,04:490-491+504.[3]贾泽辉.让塔机“站稳扶好”[J].建筑机械化,2013,06:30-41.[4]袁珍.塔式起重机基