塔吊四桩基础的计算

塔吊四桩基础的计算书

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:QT80E 起重荷载标准值:Fqk=60kN 非工作状态下塔身弯矩:M=1552kN.m 塔身宽度:B=1.6m 承台混凝土等级:C30 矩形承台边长:H=5.5m 承台箍筋间距:S=180mm 承台顶面埋深:D=0m 桩间距:a=4.0m 桩入土深度:15m 计算简图如下： 塔机自重标准值:Fk1=511.20kN 塔吊最大起重力矩:M=800.00kN.m 塔吊计算高度:H=140m 桩身混凝土等级:C25 保护层厚度:H=50mm 承台厚度:Hc=1.35m 承台钢筋级别:HPB235 桩直径:d=0.8m 桩钢筋级别:HPB235 桩型与工艺:干作业钻孔灌注桩(d<0.8m) 二. 荷载计算

1. 自重荷载及起重荷载

1) 塔机自重标准值 Fk1=511.2kN

2) 基础以及覆土自重标准值

Gk=5.5×5.5×1.35×25=1020.9375kN 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) =0.8×1.59×1.95×1.39×0.2=0.69kN/m2 =1.2×0.69×0.35×1.6=0.46kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.46×140.00=64.87kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

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Msk=0.5Fvk×H=0.5×64.87×140.00=4541.11kN.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=0.35kN/m2) =0.8×1.62×1.95×1.39×0.35=1.23kN/m2 =1.2×1.23×0.35×1.60=0.83kN/m b. 塔机所受风荷载水平合力标准值 Fvk=qsk×H=0.83×140.00=115.67kN c. 基础顶面风荷载产生的力矩标准值

Msk=0.5Fvk×H=0.5×115.67×140.00=8096.88kN.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=1552+0.9×(800+4541.11)=6359.00kN.m 非工作状态下，标准组合的倾覆力矩标准值 Mk=1552+8096.88=9648.88kN.m

三. 桩竖向力计算

非工作状态下：

Qk=(Fk+Gk)/n=(511.2+1020.94)/4=383.03kN Qkmax=(Fk+Gk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(511.2+1020.9375)/4+(9648.88+115.67×1.35)/5.66=2116.60kN Qkmin=(Fk+Gk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(511.2+1020.9375-0)/4-(9648.88+115.67×1.35)/5.66=-1350.53kN 工作状态下：

Qk=(Fk+Gk+Fqk)/n=(511.2+1020.94+60)/4=398.03kN Qkmax=(Fk+Gk+Fqk)/n+(Mk+Fvk×h)/L

=(511.2+1020.9375+60)/4+(6359.00+64.87×1.35)/5.66=1537.81kN Qkmin=(Fk+Gk+Fqk-Flk)/n-(Mk+Fvk×h)/L

=(511.2+1020.9375+60-0)/4-(6359.00+64.87×1.35)/5.66=-741.74kN

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：

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

=1.35×(511.2+60)/4+1.35×(6359.00+64.87×1.35)/5.66=1731.48kN 最大拔力 Ni=1.35×(Fk+Fqk)/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×(511.2+60)/4-1.35×(6359.00+64.87×1.35)/5.66=-1345.92kN 非工作状态下：

最大压力 Ni=1.35×Fk/n+1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×511.2/4+1.35×(9648.88+115.67×1.35)/5.66=2512.84kN 最大拔力 Ni=1.35×Fk/n-1.35×(Mk+Fvk×h)/L

=1.35×511.2/4-1.35×(9648.88+115.67×1.35)/5.66=-2167.78kN

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)。 由于非工作状态下，承台正弯矩最大： Mx=My=2×2512.84×1.20=6030.82kN.m 承台最大负弯矩:

Mx=My=2×-2167.78×1.20=-5202.67kN.m

3. 配筋计算

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10条

式中 α1──系数，当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，α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=210N/mm2。 底部配筋计算:

αs=6030.82×106/(1.000×14.300×5500.000×13002)=0.0454 =1-(1-2×0.0454)0.5=0.0465 γs=1-0.0465/2=0.9768

As=6030.82×106/(0.9768×1300.0×210.0)=22616.2mm2

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顶部配筋计算:

αs=5202.67×106/(1.000×14.300×5500.000×13002)=0.0391 =1-(1-2×0.0391)0.5=0.0399 γs=1-0.0399/2=0.9768

As=5202.67×106/(0.9800×1300.0×210.0)=19445.7mm2

五. 承台剪切计算

最大剪力设计值： Vmax=2512.84kN

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的第6.3.4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 λ──计算截面的剪跨比,λ=1.500

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.430N/mm2； b──承台的计算宽度，b=5500mm；

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=210N/mm2； S──箍筋的间距，S=180mm。

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=1.35×2116.60=2857.41kN

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式： 其中 Ψc──基桩成桩工艺系数，取0.90

fc──混凝土轴心抗压强度设计值，fc=11.9N/mm2； Aps──桩身截面面积，Aps=502655mm2。

桩身受拉计算，依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第5.8.7条 受拉承载力计算，最大拉力 N=1.35×Qkmin=-1823.21kN 经过计算得到受拉钢筋截面面积 As=8681.974mm2。

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由于桩的最小配筋率为0.20%，计算得最小配筋面积为1005mm2 综上所述，全部纵向钢筋面积8682mm2

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=398.03kN；偏心竖向力作用下，Qkmax=2116.60kN 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=2.51m； Ap──桩端面积,取Ap=0.50m2； 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) 1 2 3 4 5 7.5 4.1 3.2 4.4 3.2 侧阻力特征值(kPa) 100 180 480 600 400 端阻力特征值(kPa) 100 180 480 600 400 土名称 松散粉土 粘性土 粉土或砂土 粉土或砂土 粉土或砂土 由于桩的入土深度为15m,所以桩端是在第4层土层。 最大压力验算:

Ra=2.51×(7.5×100+4.1×180+3.2×480+0.199999999999998×600)+600×0.50=8203.33kN 由于: Ra = 8203.33 > Qk = 398.03,最大压力验算满足要求! 由于: 1.2Ra = 9844.00 > Qkmax = 2116.60,最大压力验算满足要求!

九. 桩的抗拔承载力验算

依据《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T 187-2009)的第6.3.5条 偏心竖向力作用下，Qkmin=-1350.53kN 桩基竖向承载力抗拔必须满足以下两式：

式中 Gp──桩身的重力标准值，水下部分按浮重度计； λi──抗拔系数；

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Ra=2.51×(0.700×7.5×100+0.700×4.1×180+0.750×3.2×480+0.750×0.199999999999998×600)=5787.572kN

Gp=0.50×15×25=188.496kN

由于: 5787.57+188.50 >= 1350.53，抗拔承载力满足要求! 塔吊计算满足要求！