曲阜制梁场基础设计计算书(08.5.17)

曲阜制梁场基础设计计算书一、计算依据1、铁路工程建设通用参考图：通桥(2005)2322-Ⅱ、通桥(2005)2322-Ⅴ、通桥(2005)2322-Ⅰ；2、《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005 J464-2005）3、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）5、《铁路桥涵设计规范》（TB10002.1-2005）6、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-99）7、《350km/h客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》8、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）9、铁道部第三勘察设计院京沪客运专线1#制梁场地质资料10、中国水利水电第十四工程局勘察设计研究院京沪高速铁路JHTJ-3标五工区曲阜市梁场岩土工程勘察报告二、荷载1、箱梁重量：32m箱梁8600 kN，24m箱梁6700 kN；2、底模重量：300 kN考虑；3、内模重量：700 kN 考虑；4、外模模板：900 kN，其中10%重量由制梁台座支承，90%重量由两侧地面支承；5、施工机具及人员：按箱梁顶板面积0.5kN/m2，顶板宽13.4；6、蒸养棚罩：50 kN。

三、梁场内岩土工程性质根据梁场地址勘察报告，该场地地形平坦，地貌类型、地层结构相对复杂，场地土上部为新近沉积形成，土质分布较均匀，地层连续分布性较好，厚度仅局部不均匀；下部为新近沉积的砂岩、泥岩，因沉积时代较晚，岩层半成岩状，较软弱，东侧制梁区及存梁区场地下砂岩、泥岩的厚度分布不均匀，呈波浪形分布，西侧存梁区及提梁区场地下相对较均匀。

①耕植土，中密，稍湿，含植物根须，埋深范围0～0.5m，平均厚度0.48m，不经处理不宜被直接利用。

②粉质粘土，分布较均匀，土质较好，呈可塑状，稍密、稍湿，含氧化铁结核，少量云母碎片及零星姜石，所有钻孔均揭露。

埋深范围3.5～8.52，平均厚度5.0m，为中等压缩性土。

③1细中砂，分布厚度不均，起伏较大，力学性质较好。

层底埋深5.2～10m，平均7.3m。

③2粉质粘土，为透镜体地层，含植物腐根，贝壳碎片，土质软弱，压缩性高，为建筑物不良地基。

层底埋深6.8～9.3m，平均7.83m。

③3粗砂，分布厚度不均匀。

层底埋深6.0～10.8m，平均8.19m。

③4砾石夹砂层，局部夹粉土团块。

层底埋深7.4～8.7m，平均8.1m。

④砂岩、粉质砂岩，分布厚度不均。

层底埋深8.6～16.3m，平均13.06m。

⑤泥岩，分布厚度不均，岩体较软弱。

层底埋深10.20～19.00m，平均14.78m。

⑥砂岩，分布厚度不均匀，稍硬，强度一般。

层底埋深15.20～＞20m，平均17.86m。

表1 梁场内各岩土层主要参数表鉴于以上情况，上部第四系粉质粘土、细中砂、粗砂及砾石层承载力相对较低，粉质粘土层压缩模量较低，不经处理不宜被直接作为大荷载基础的地基，下伏基岩砂岩、泥岩承载力相对较高，选用下卧基岩—泥岩或砂岩作为基础的持力层，采用旋挖混凝土桩作为制梁台座和存梁台座基础。

四、制梁台座验算1、制梁台座端部桩基础验算：因为在制梁台座上要对梁体进行初张拉，初张拉后箱梁中部拱起重量全部由两端支撑，故要对制梁台座端部桩基础进行验算。

承载力验算：荷载：进行初张拉时只有梁体、端部外模重量(按10kN)和端部混凝土自重，故取kN 5272962100034=++根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》，钻(挖)孔灌注桩的容许承载力：][21][0σA m l f U P i i +=∑ (1)式中：][P —桩的容许承载力(kN)；U —桩身截面周长(m)，按成孔桩径计算； i f —各土层的极限摩阻力(kPa)； i l —各土层的厚度(m)；A —桩底制成面积(m2)，按设计桩径计算； ][σ—桩底地基土的容许承载力(kPa)； 0m —钻孔灌注桩桩底支撑力折减系数。

将岩土参数带入公式(1)，按桩长20m 计算，直径按1m 计算，得到单桩的容许承载力：][P =2648kN端部承台有四根桩支撑，考虑到一定的偏载，单桩实际所受荷载为：kN 6.1581452722.1=⨯=P P P >][故制梁台座端部桩基础满足承载力要求。

沉降量验算：)(111)0(1--==-=∆=∑∑i i i i ni siz s n i i s C z C z E m S m S σ (2)n —基底以下地基沉降计算深度范围内按压缩模量划分的土层分层数目； )0(z σ—基础底面处的附加应力(kPa)，)0(z σ=h σ-h γ； h σ—基底压应力(kPa)； b —基础的宽度(m)； γ—土的容重(kN/m 3)；h —基底埋置深度(m)z —基底至计算土层顶面的距离(m)；1,-i i z z —自基底至第i 和第1-i 薄层底面的距离(m)； ,i S ∆—计算深度范围内第i 薄层的沉降量；,n S ∆—深度n z 处向上取厚度为z ∆的土层的沉降量； ,Si E —基础底面以下受压土层内第i 薄层的压缩模量；1,-i i C C —基础底面至第i 薄层底面范围内和第1-i 薄层底面范围内的平均附加应力系数；s m —沉降经验修正系数。

将岩土参数带入公式(2)，按桩长20m 计算，直径按1m 计算，得到端部承台的沉降量为：S =1.9mm 。

故制梁台座端部桩基础满足沉降量要求。

因制梁台座对沉降要求很高，故制梁台座桩基要落于压缩模量较大的砂岩层才能满足要求。

制梁台座区砂岩层变化很大，最大埋深20m ，故这里制梁台座桩长取20m 。

2、制梁台座中部扩大基础验算： 制梁台座中部扩大基础宽：B=7m 制梁台座全长：L=34m制梁台座全部荷载：kN 869950228097003000068=+++++=总P 制梁台座中部扩大基础每1m 自重：133kN/m 则地基所受压应力：9.60734/9968133=+=σkPa< fak= 150kPa 。

因为地基所受压应力较小，且要求对制梁台座中部基础粘土层进行换填压实，所以制梁台座中部扩大基础满足要求。

五、存梁台座验算 1、单层存梁：将岩土参数带入公式(1)，按桩长18m 计算，直径按1.0m 计算，得到单桩的容许承载力：][P =2390kN端部承台有两根桩支撑，单层存梁，单桩实际所受荷载包括箱梁和盖梁重量为：kN 227012048600=+=P P P >][故制梁台座端部桩基础满足承载力要求。

2、双层存梁：将岩土参数带入公式(1)，按桩长31m 计算，直径按1.0m 计算，得到单桩的容许承载力：][P =4425kN端部承台有两根桩支撑，双层存梁，单桩实际所受荷载箱梁和盖梁重量为：kN 4420120428600=+⨯=P P P >][故制梁台座端部桩基础满足承载力要求。

六、450T 门式起重机基础验算1、地基承载力验算450T 门式起重机最大轮压：358kN ，则8个轮子压力P=358×8=2864kN ； 450T 门式起重机单侧支腿，8个轮压长度范围：L=2.5+2=4.5m ； 450T 门式起重机轨道基础宽：B=5m450T 门式起重机轨道基础每1m 自重：3.75×25=93.75kN/m 则地基所受压应力：14655.4/286475.93=+=σkPa< f ak =150kPa 。

因粉质粘土承载力分布不均，故提梁机轨道基础下层土50cm 范围内要进行换填，并分层压实，使其基础满足承载力要求。

2、配筋计算按照弹性地基采用倒梁法计算求得跨中弯矩M1=(q×L×L) / 8=(146×1m×1m) /8=18.25 kN·m求得悬臂处弯矩M2=(q×L×L) / 2=(146×2×2)/2=292 kN·m求得变截面处悬臂处弯矩M3=(q×L×L) / 2=(146×1.25×1.25)/2=114 kN·m 采用Ⅱ级钢筋（fy =300N/mm2）,混凝土强度等级为C25（fc=11.9 N/mm2）。

M2=292 kN·m；M3=114 kN·mh02=1000-60=940mm；h03=500-60=440mm1m长度配5根Φ20钢筋。

单根Φ20的钢筋截面尺寸为as=314.2mm2,即As=1571mm2厚度为1m处悬臂验算：则可求解得出混凝土受压区的高度为x=fy·As / b·fc=2300×1571÷（1000×11.9）=39.6mmM= fy·As (h0－x/2)=300×1571×（940－39.6/2）=433.7kN·m＞1.4×M2=408.8kN·m厚度为0.5m处悬臂验算：则可求解得出混凝土受压区的高度为x=fy·As / b·fc=300×1571÷（1000×11.9）=39.6mmM= fy·As (h0－x/2)=300×1571×（440－39.6/2）=198kN·m＞1.4×M3 =159.6 kN·m故横向配筋满足要求，纵向配筋按构造配筋即可。