3#矩形板式桩基础计算书-20151125.doc

3矩形板式桩基础计算书
计算依据：
1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
4、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
一、塔机属性
塔机型号
QTZ80（浙江建机）
塔机独立状态的最大起吊高度H0(m)
40
塔机独立状态的计算高度H(m)
43
塔身桁架结构
方钢管
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)
509
起重荷载标准值Fqk(kN)
36.2
竖向荷载标准值Fk(kN)
545.2
水平荷载标准值Fvk(kN)
31
倾覆力矩标准值Mk(kN·m)
1039
非工作状态
竖向荷载标准值Fk'(kN)
509
水平荷载标准值Fvk'(kN)
71
倾覆力矩标准值Mk'(kN·m)
1668
2、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＝1.35×509＝687.15
起重荷载设计值FQ(kN)
1.35FQk＝1.35×36.2＝48.87
竖向荷载设计值F(kN)
687.15+48.87＝736.02
水平荷载设计值Fv(kN)
1.35Fvk＝1.35×31＝41.85
倾覆力矩设计值M(kN·m)
1.35Mk＝1.35×1039＝1402.65
非工作状态
竖向荷载设计值F'(kN)
1.35Fk'＝1.35×509＝687.15
水平荷载设计值Fv'(kN)
1.35Fvk'＝1.35×71＝95.85
倾覆力矩设计值M'(kN·m)
1.35Mk＝1.35×1668＝2251.8
三、桩顶作用效应计算
承台布置
桩数n
4
承台高度h(m)
1.25
承台长l(m)
4.4
承台宽b(m)
4.4
承台长向桩心距al(m)
2.6
承台宽向桩心距ab(m)
2.6
桩直径d(m)
0.5
桩间侧阻力折减系数ψ
0.5
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
配置暗梁
否
承台底标高(m)
-1.7

基础布置图
承台及其上土的自重荷载标准值：
Gk=bl(hγc+h'γ')=4.4×4.4×(1.25×25+0×19)=605kN
承台及其上土的自重荷载设计值：G=1.35Gk=1.35×605=816.75kN
桩对角线距离：L=(ab2+al2)0.5=(2.62+2.62)0.5=3.677m
1、荷载效应标准组合
轴心竖向力作用下：Qk=(Fk+Gk)/n=(509+605)/4=278.5kN
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下：
Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+FVkh)/L
=(509+605)/4+(1668+71×1.25)/3.677=756.273kN
Qkmin=(Fk+Gk)/n-(Mk+FVkh)/L
=(509+605)/4-(1668+71×1.25)/3.677=-199.273kN
2、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)/L
=(687.15+816.75)/4+(2251.8+95.85×1.25)/3.677=1020.969kN
Qmin=(F+G)/n-(M+Fvh)/L
=(687.15+816.75)/4-(2251.8+95.85×1.25)/3.677=-269.019kN
四、桩承载力验算
桩参数
桩混凝土强度等级
C60
桩基成桩工艺系数ψC
0.85
桩混凝土自重γz(kN/m3)
25
桩混凝土保护层厚度б(mm)
35
桩底标高(m)
-34.9
桩有效长度lt(m)
33.2
桩配筋
自定义桩身承载力设计值
否
桩混凝土类型
预应力混凝土
桩身预应力钢筋配筋
650 12Φ9.00
地基属性
地下水位至地表的距离hz(m)
0.5
自然地面标高(m)
-1.5
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
0.7
0
0
0.6
-
粘性土
0.9
14
0
0.6
-
淤泥
2.2
5
0
0.6
-
粘性土
0.6
9
0
0.6
-
淤泥质黏土
13.8
7
0
0.6
-
粉质黏土
4.7
29
900
0.8
-
粉质黏土
10.4
23
800
0.8
-
强风化凝灰岩
0.8
55
4600
0.6
-
中等风化凝灰岩
5.9
75
7000
0.6
-
1、桩基竖向抗压承载力计算
桩身周长：u=πd=3.14×0.5=1.571m
桩端面积：Ap=πd2/4=3.14×0.52/4=0.196m2
Ra=ψuΣqsia·li+qpa·Ap
=0.5×1.571×(0.5×0+0.9×14+2.2×5+0.6×9+13.8×7+4.7×29+10.4×23+0.1×55)+4600×0.196=1301.091kN
Qk=278.5kN≤Ra=1301.091kN
Qkmax=756.273kN≤1.2Ra=1.2×1301.091=1561.309kN
满足要求！
2、桩基竖向抗拔承载力计算
Qkmin=-199.273kN<0
按荷载效应标准组合计算的桩基拔力：Qk'=199.273kN
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=(-1.7-(-1.5-hz))Apγz+(-1.5-hz-(-34.9))Ap(γz-10)=(-1.7-(-1.5-0.5))×0.196×25 +(-1.5-0.5-(-34.9))×0.196×(25-10)=98.371kN
Ra'=ψuΣλiqsiali+Gp=0.5×1.571×(0.6×0.5×0+0.6×0.9×14+0.6×2.2×5+0.6×0.6×9+0.6×13.8×7+0.8×4.7×29+0.8×10.4×23+0.6×0.1×55)+98.371
=396.084kN
Qk'=199.273kN≤Ra'=396.084kN
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=12×3.142×92/4=763mm2
(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=1020.969kN
ψcfcAp+0.9fy'As'=(0.85×28×0.196×106 + 0.9×(400×763.407))×10-3=4895.033kN
Q=1020.969kN≤ψcfcAp+0.9fy'As'=4895.033kN
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=269.019kN
fpyAps=650×763.407×10-3=496.215kN
Q'=269.019kN≤fpyAps=496.215kN
满足要求！
五、承台计算
承台配筋
承台底部长向配筋
HRB400 Φ22@160
承台底部短向配筋
HRB400 Φ22@160
承台顶部长向配筋
HRB400 Φ18@200
承台顶部短向配筋
HRB400 Φ18@200
1、荷载计算
承台有效高度：h0=1250-50-22/2=1189mm
M=(Qmax+Qmin)L/2=(1020.969+(-269.019))×3.677/2=1382.443kN·m
X方向：Mx=Mab/L=1382.443×2.6/3.677=977.535kN·m
Y方向：My=Mal/L=1382.443×2.6/3.677=977.535kN·m
2、受剪切计算
V=F/n+M/L=687.15/4 + 2251.8/3.677=784.196kN
受剪切承载力截面高度影响系数：βhs=(800/1189)1/4=0.906
塔吊边缘至角桩内边缘的水平距离：a1b=(ab-B-d)/2=(2.6-1.6-0.5)/2=0.25m
a1l=(al-B-d)/2=(2.6-1.6-0.5)/2=0.25m
剪跨比：λb'=a1b/h0=250/1189=0.21，取λb=0.25；
λl'= a1l/h0=250/1189=0.21，取λl=0.25；
承台剪切系数：αb=1.75/(λb+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
αl=1.75/(λl+1)=1.75/(0.25+1)=1.4
βhsαbftbh0=0.906×1.4×1.57×103×4.4×1.189=10414.52kN
βhsαlftlh0=0.906×1.4×1.57×103×4.4×1.189=10414.52kN
V=784.196kN≤min(βhsαbftbh0， βhsαlftlh0)=10414.52kN
满足要求！
3、受冲切计算
塔吊对承台底的冲切范围：B+2h0=1.6+2×1.189=3.978m
ab=2.6m≤B+2h0=3.978m，al=2.6m≤B+2h0=3.978m
角桩位于冲切椎体以内，可不进行角桩冲切的承载力验算！
4、承台配筋计算
(1)、承台底面长向配筋面积
αS1= My/(α1fcbh02)=977.535×106/(1.03×16.7×4400×11892)=0.009
ζ1=1-(1-2αS1)0.5=1-(1-2×0.009)0.5=0.009
γS1=1-ζ1/2=1-0.009/2=0.995
AS1=My/(γS1h0fy1)=977.535×106/(0.995×1189×360)=2295mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2%
梁底需要配筋：A1=max(AS1, ρbh0)=max(2295,0.002×4400×1189)=10464mm2
承台底长向实际配筋：AS1'=10834mm2≥A1=10464mm2
满足要求！
(2)、承台底面短向配筋面积
αS2= Mx/(α2fcbh02)=977.535×106/(1.03×16.7×4400×11892)=0.009
ζ2=1-(1-2αS2)0.5=1-(1-2×0.009)0.5=0.009
γS2=1-ζ2/2=1-0.009/2=0.995
AS2=Mx/(γS2h0fy1)=977.535×106/(0.995×1189×360)=2295mm2
最小配筋率：ρ=max(0.2,45ft/fy1)=max(0.2,45×1.57/360)=max(0.2,0.196)=0.2%
梁底需要配筋：A2=max(2295, ρlh0)=max(2295,0.002×4400×1189)=10464mm2
承台底短向实际配筋：AS2'=10834mm2≥A2=10464mm2
满足要求！
(3)、承台顶面长向配筋面积
承台顶长向实际配筋：AS3'=5853mm2≥0.5AS1'=0.5×10834=5417mm2
满足要求！
(4)、承台顶面短向配筋面积
承台顶长向实际配筋：AS4'=5853mm2≥0.5AS2'=0.5×10834=5417mm2
满足要求！
(5)、承台竖向连接筋配筋面积
承台竖向连接筋为双向Φ10@500。
六、配筋示意图

承台配筋图

桩配筋图