矩形承台桩基础计算1

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)。 一. 参数信息

塔吊型号: TC5015 塔机自重标准值:Fk1=474.60kN 起重荷载标准值:Fqk=60.00kN

塔吊最大起重力矩:M=800.00kN.m 塔吊计算高度: H=39m 塔身宽度: B=1.60m

非工作状态下塔身弯矩:M1=-200kN.m 桩混凝土等级: C30 承台混凝土等级:C35

保护层厚度: 50mm 矩形承台边长: 5.00m 承台厚度: Hc=1.350m

承台箍筋间距: S=200mm 承台钢筋级别: HRB400 承台顶面埋深: D=0.000m

桩直径: d=0.600m 桩间距: a=3.500m 桩钢筋级别: HRB400

桩入土深度: 25.00m 桩型与工艺: 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩

计算简图如下：

二. 荷载计算

1. 自重荷载及起重荷载 1) 塔机自重标准值 Fk1=474.6kN

2) 基础以及覆土自重标准值

Gk=5×5×1.35×25=843.75kN

承台受浮力：Flk=5×5×0.85×10=212.5kN 3) 起重荷载标准值 Fqk=60kN

2. 风荷载计算

1) 工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (Wo=0.2kN/m2)

=0.8×1.59×1.95×1.281×0.2=0.kN/m2

=1.2×0.×0.35×1.6=0.43kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.43×39.00=16.65kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×16.65×39.00=324.77kN.m

2) 非工作状态下塔机塔身截面对角线方向所受风荷载标准值 a. 塔机所受风均布线荷载标准值 (本地区 Wo=0.50kN/m2)

=0.8×1.65×1.95×1.281×0.50=1.65kN/m2

=1.2×1.65×0.35×1.60=1.11kN/m

b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=1.11×39.00=43.21kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×43.21×39.00=842.55kN.m

3. 塔机的倾覆力矩

工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-200+0.9×(800+324.77)=812.29kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=-200+842.55=2.55kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：

Qk=(Fk+Gk)/n=(474.6+843.75)/4=329.59kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(474.6+843.75)/4+(2.55+43.21×1.35)/4.95=471.21kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(474.6+843.75-212.5)/4-(2.55+43.21×1.35)/4.95=134.84kN 工作状态下：

Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(474.6+843.75+60)/4=344.59kN

Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(474.6+843.75+60)/4+(812.29+16.65×1.35)/4.95=513.26kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(474.6+843.75+60-212.5)/4-(812.29+16.65×1.35)/4.95=122.79kN

四. 承台受弯计算

1. 荷载计算

不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向力反力设计值： 工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×(474.6+60)/4+1.35×(812.29+16.65×1.35)/4.95=408.14kN

最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×(474.6+60)/4-1.35×(812.29+16.65×1.35)/4.95=-47.28kN

非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×474.6/4+1.35×(2.55+43.21×1.35)/4.95=351.37kN

最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×474.6/4-1.35×(2.55+43.21×1.35)/4.95=-31.01kN

2. 弯矩的计算依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》第6.4.2条

其中 Mx,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m)； xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离(m)；

Ni──不计承台自重及其上土重，第i桩的竖向反力设计值(kN)。

由于工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×408.14×0.95=775.46kN.m 承台最大负弯矩:

Mx=My=2×-47.28×0.95=-.84kN.m

3. 配筋计算

根据《混凝土结构设计规程》GB50010-2002第7.2.1条

式中 1──系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

1取为0.94,期间按线性内插法确定； fc──混凝土抗压强度设计值； h0──承台的计算高度；

fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2。 底部配筋计算:

s=775.46×106/(1.000×16.700×5000.000×13002)=0.0055 =1-(1-2×0.0055)0.5=0.0055 s=1-0.0055/2=0.9972

As=775.46×106/(0.9972×1300.0×360.0)=1661.6mm2 顶部配筋计算:

s=.84×106/(1.000×16.700×5000.000×13002)=0.0006 =1-(1-2×0.0006)0.5=0.0006 s=1-0.0006/2=0.9972

As=.84×106/(0.9997×1300.0×360.0)=192.0mm2

五. 承台剪切计算

最大剪力设计值： Vmax=408.14kN

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的第7.5.7条。

我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：

式中 ──计算截面的剪跨比,=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/mm2； b──承台的计算宽度，b=5000mm；

h0──承台计算截面处的计算高度，h0=1300mm； fy──钢筋受拉强度设计值，fy=360N/mm2； S──箍筋的间距，S=200mm。

经过计算承台已满足抗剪要求，只需构造配箍筋!

六. 承台受冲切验算

角桩轴线位于塔机塔身柱的冲切破坏锥体以内，且承台高度符合构造要求，故可不进行承台角桩 冲切承载力验算

七.桩身承载力验算

桩身承载力计算依据《建筑桩基础技术规范》(JGJ94-2008)的第5.8.2条 根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1.35×513.26=692.90kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：

其中 c──基桩成桩工艺系数，取0.75

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=14.3N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=282744mm2。 经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求

由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为565mm2 综上所述，全部纵向钢筋面积565mm2

八.桩竖向承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.3和6.3.4条

轴心竖向力作用下，Qk=344.59kN；偏向竖向力作用下，Qkmax=513.26kN.m 桩基竖向承载力必须满足以下两式：

单桩竖向承载力特征值按下式计算：

其中 Ra──单桩竖向承载力特征值；

qsik──第i层岩石的桩侧阻力特征值；按下表取值； qpa──桩端端阻力特征值，按下表取值； u──桩身的周长，u=1.88m； Ap──桩端面积,取Ap=0.28m2；

li──第i层土层的厚度,取值如下表； 厚度及侧阻力标准值表如下:

序号 土层厚度(m) 极限侧阻力标准值(kPa) 极限端阻力标准值(kPa) 土名称

1 0.02 35 0 粘性土

2 13.7 20 0 粘性土

3 2.1 47 0 粘性土

4 3.8 53 0

粘性土

5 7.26 56 650 粘性土

由于桩的入土深度为25m,所以桩端是在第5层土层。 最大压力验算:

Ra=1.88×(.02×17.5+13.7×10+2.1×23.5+3.8×26.5+5.38×28)+325×0.28=917.58kN

由于: Ra = 917.58 > Qk = 344.59,所以满足要求!

由于: 1.2Ra = 1101.09 > Qkmax = 513.26,所以满足要求!