600頓靜載鋼平承載力臺(tái)驗(yàn)算書及設(shè)計(jì)書

1、鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算書編制：審核：批準(zhǔn)：二。二O年一月靜載荷試驗(yàn)鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算書一、概述1.1 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)概述單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)（以下簡(jiǎn)稱單樁靜載），適用于檢測(cè)單樁的 豎向抗壓承載力。既可用于設(shè)計(jì)階段的試驗(yàn)樁檢驗(yàn)，也可用于施工階段 工程樁抽樣檢測(cè)。1.2 平板載荷試驗(yàn)概述平板載荷試驗(yàn)，適用于檢測(cè)淺部天然地基、處理土地基和復(fù)合地基 的承載力；可確定承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)天然地基、處理土地基 和復(fù)合地基的承載力和變形參數(shù)。既是勘探手段，也是測(cè)試手段。二? Lw II h I圖1 6000kN靜載試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)L3加載反力裝置概述單樁靜載試驗(yàn)設(shè)備由包括加載系統(tǒng)、反力系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)三大部分 組成，

2、見圖2。平板載荷試驗(yàn)裝置主要由承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng) 和觀測(cè)系統(tǒng)四部分組成，見圖3。常用壓重平臺(tái)作為反力裝置，即所謂堆載法、堆重法。堆載法反力 裝置由支墩、主梁、次梁、混凝土試塊組成。加載裝置由千斤頂構(gòu)成, 通過控制儀器自動(dòng)加載。圖2壓重平臺(tái)反力裝置示意圖次梁支地支戰(zhàn)地基壓板圖3壓重平臺(tái)反力試驗(yàn)裝置示意圖121.4 試驗(yàn)加載要求按單樁承載力特征值為3000kN,垂直靜載試驗(yàn)加荷最大值為6000kN計(jì)。主要受力參數(shù)如下表所示：表1受力指標(biāo)序號(hào)受力條目力值(kN)計(jì)算備注(1)單樁承載力特征值3000(2)最大加載量6000(2)=(1)x2(3)反力(碎塊重量)7200(3) = (2)xL

3、2超教考慮1.5 平臺(tái)細(xì)部構(gòu)造1.5.1 主、次梁尺寸主梁、次梁采用箱形鋼梁，主梁長(zhǎng)度為8m,配置2根；次梁長(zhǎng)度為12m,配置6根。細(xì)部尺寸見圖4、圖5。圖4：主梁細(xì)部尺寸圖圖5：次梁細(xì)部尺寸圖主梁截面高度H=600mm,寬度B=600mm,腹板厚度tw=20mm,上下翼緣厚度tf=20mmo次梁截面高度H=600mm,寬度B=600mm,腹板厚度tw=20mm,上 下翼緣厚度trfOmmo翼緣自由外伸寬度c= 150mm,加勁肋間距為 1000mm o1.5.2 平臺(tái)尺寸兩支墩軸線間距8.0m,凈距7.0m,并保證支墩與樁或壓板的凈距 不少于2.0m。鋼平臺(tái)尺寸為12mx5m,次梁兩端擱置于

4、支墩上，主梁置 于次梁之下，未加載時(shí)主次梁間為脫離狀態(tài)；次梁兩端伸出支墩軸線外 長(zhǎng)度2.0m,跨度8.0m,次梁間橫向軸線間距1.0m。水泥試塊尺寸為lmxlmx2m,單塊重量為50kN。第一層混凝土試塊沿主梁方向碼放3個(gè)，次梁方向12個(gè)混凝土試 塊，小計(jì)36塊；第二層反向碼放，以此類推，加載至設(shè)計(jì)荷重。二、計(jì)算依據(jù)1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)；2、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2012)；3、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-20U)。三、設(shè)計(jì)參數(shù)3.1 荷載分項(xiàng)系數(shù)不計(jì)鋼梁自重，只考慮碎塊重量，荷載分項(xiàng)系數(shù)加取L35。3.2 材料參數(shù)主梁、次梁均為鋼梁，采用Q34

5、5B鋼材。按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003) , Q345鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取值如見表2：表2設(shè)計(jì)用鋼材強(qiáng)度值鋼材型號(hào)屈服強(qiáng)度強(qiáng)度容許值彈性模量抗拉，抗壓，抗彎抗剪鋼材序 號(hào)構(gòu)件鋼 號(hào)厚度f(wàn)y/AEmmMPaMPaMPaMPa1Q345203452951702.06 X1051、箱形截而塑性發(fā)展系數(shù)力=1.05；2、撓度控制v ： L/400o四、鋼平臺(tái)體系受力分析4.1 地基承載力復(fù)核試驗(yàn)前收集地勘資料，查閱勘察報(bào)告提出的地基土的承載力建議值。 根據(jù)支墩設(shè)置尺寸和平臺(tái)荷載，復(fù)核支墩施加的壓應(yīng)力是否大于地基土 承載力特征值的1.5倍，否則應(yīng)進(jìn)行局部地基處理。4.2 荷載換算與計(jì)算簡(jiǎn)圖4

6、.2.1 荷載換算1、平臺(tái)均布荷載夕混凝土試塊作用于鋼平臺(tái)荷載按均布面荷載考慮，相當(dāng)7200ZN |”/山 2q = 2GkN/m(12m x 5m2、次梁線荷載夕每一根梁按等間距承擔(dān)試塊傳遞的均布荷載，考慮不利布置，荷載寬度取1.0m計(jì)算，則次梁承擔(dān)的線荷載4 = 120x1.0 = 120攵N/機(jī)。3、千斤頂作用于主梁最大集中荷載乙當(dāng)千斤頂按兩倍單樁承載力特征值即最大加載量施加反向力時(shí)，干 斤頂通過鋼墊塊作用于主梁最大集中荷載4=2（=2 x 3000 = 6000 kN。4、主梁作用于次梁上的集中荷載七主梁作用于次梁上的集中荷載平均分配千斤頂?shù)呢Q向反力Fd, 耳二5/ = 12000 /

7、6 = 1000kN。4.2.2計(jì)算工況與計(jì)算簡(jiǎn)圖1、工況一：對(duì)主梁未施加荷載時(shí)，次梁為兩端外伸的簡(jiǎn)支梁，計(jì) 算筒圖如下圖6。圖6 次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況一）2、工況二：當(dāng)對(duì)主梁施加最大荷載時(shí)，每根次梁平均分擔(dān)主梁承 受的千斤頂施加的最大荷載。次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖7,主梁相當(dāng)于兩端懸 臂梁，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖8。xooxoo009圖7 次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況二）150010C0F = =F6 =1000kN1050, 500 u 50。u100010091500FaFqFsFb f主嫌q=6000kX/mFd=6000kX30)0懸臂端支座最大負(fù)彎矩值：Mng=240kN.？梁跨中最大正彎矩值：Mmax3=/8

8、-尸*4=120 * 8/8 - 220 * 4 = 1280kN m最大剪力值（跨中處）：Lx = 500kN次梁受力的彎矩包絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖如下：圖7彎矩包絡(luò)圖vBax圖8 剪力包絡(luò)圖2、內(nèi)力設(shè)計(jì)值上述計(jì)算表明，在工況二下、主梁施加最大荷載時(shí)，次梁的彎矩 和剪力最大。對(duì)次梁按受彎構(gòu)件只需驗(yàn)算工況二是否滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性 的要求。彎矩設(shè)計(jì)值：M =兒/叱=L35 *1280 = 1728 .OkN-m剪力設(shè)計(jì)值：V =九囁ax = 135 * 500 = 675 AN4.3.2 截面的幾何特性&x(”-2)3月 Tf 220x560 _ Ann慣性知、=2x+ 2Bxtf x() = 2x+

9、2x600，、12212x20x 2902 =5.85x108+20.18x10s=2.603x109 mm4截而模量 W = 2 x 2.603 x 109 / 600 = 8.677 x 106 mm3H12半截面對(duì)中和軸X的面積矩：Sx = Bxtf x(H 7f )/22H J)=600 x 20 x 290 + -()-x40 =9.752 x 10 4.3.3 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003第4.1.1條規(guī)定，抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算:+ 0 = 189.7MPa f = 295MPa,滿足;1728xlO3xlQ-1.05 x 8.677 xlO6式中，九=1.0

10、5為箱形截而塑性發(fā)展系數(shù);4.3.4 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算支座處抗剪強(qiáng)度：V S 675xl000x9.752xl06 力行 小行 、空下T = 63.2MP。 f, = 170Mp。，滿足；1,q2.603x109x40八4.3.5 次梁穩(wěn)定性驗(yàn)算次梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度為乙=8000?，寬度d =300，/?/b0 = 600 / 300 = 2.0 6, /,/?(,= 8000 / 300 = 26.67 95(235 / 295) = 75,68,按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003第4.2.4條規(guī)定，對(duì)箱形截而次梁可 不計(jì)算整體穩(wěn)定性。4.3.6 次梁的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5

11、0017-2003第4.3.3條規(guī)定計(jì)算:b = 189.7MP4; %, = / = 295 MPa ;V 675*10=-=30. MPa,rcr = fv = 170 MPa ; twxhw 40*560(pF 1.0x1.35x1000 xlOOO / = = 2.5MPa , cr( r = f = 295MPa ;twL 20x(500+5x20)rrc.cr以+徵+娛故次梁的局部穩(wěn)定性滿足要求。437撓度驗(yàn)算下二應(yīng)翳在部而=羨焉,滿足要求。4.4主梁強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算主梁配置2根箱形梁，單根箱形截面高度H=600mm,寬度B = 600mm,翼緣厚度tw=20mm,腹板厚度t

12、f=20mm。4.4.1 主梁荷載效應(yīng)計(jì)算1、內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算工況一：未對(duì)主梁施加反力荷載，相當(dāng)懸臂結(jié)構(gòu)，梁只受自重荷載q，q = /S0 =78.5x0.0576 = 4.52AN/顯然主次鋼梁自重線荷載密度與外荷載相比，不足5%,可簡(jiǎn)化處 理。工況二：當(dāng)千斤頂通過鋼墊塊（寬度1.0m）對(duì)主梁施加最大試驗(yàn)荷載6000kN時(shí)(其中，千斤頂傳遞給單根主梁的最大荷載為3000KN), 荷載再通過主梁傳遞至次梁，主次梁節(jié)點(diǎn)處簡(jiǎn)化為一個(gè)集中作用力 = KXXUN。主梁相當(dāng)于只有一個(gè)支座(千斤頂支承、視為固端)的兩 端懸臂桿件，各側(cè)作用有3個(gè)集中力，受力計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖8。主梁支座中心處最大正彎矩：Mmax

13、= 咨一= 1000 x(0.5 +1.5 + 2.5)-6000 *1*1 = 3750-/ , 單 2 42 4根主梁主梁承受的最大彎矩為:=187 5kN-m2主梁支座邊緣負(fù)彎矩為：3M = Z=1000x(0 + 1.0 + 2.0) = 3000kN-m ,單根主梁主梁支座邊緣承受的彎矩為：2 = 1500kNm 2主梁支座邊緣處最大剪力：匕ax = ZO=300(N,2、內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算支座中心彎矩設(shè)計(jì)值：根=兒加= 135*1875 = 2531.2kN.? 支座中心彎矩設(shè)計(jì)值：M2 = MmaX3 = 1.35 * 1500 = 2025 kN . m 剪力設(shè)計(jì)值：V= 7 y.

14、ax = 135*1500 =2025 kN4.3.2截面的幾何特性慣性矩4=3x+ 2Xx?ia + 2x6x20x 2902 =8.78xl0s+20.18xl0s= 2.896xl0%n/n4截而模量叱= 2 x 2.896 x 109 / 600 = 9.65 x 106 mniH12半截而對(duì)中和軸X的面積矩：Sx =-t f）H +x tw = 600 x 20 x 290 + -（）- x 60 = 12.888 x 106/n/n,443抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算木丁盜舄 = 2498-95M&,滿足;444抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算V-5 2025xl000xl2.888xl062.896x109x60=

15、150.2MPa/. = 1 JOMPa, 滿足;435主梁整體穩(wěn)定性驗(yàn)算主梁在反向荷載作用下，相當(dāng)于只有一個(gè)支座（千斤頂支承）的兩 端懸臂桿件。主梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度為4 =4000，寬度 = 270,=600/270 =2.22 6,=4000 / 270 =14.8 95(235 7295) = 75.68 ,按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003第424條規(guī)定，對(duì)箱形截而主梁可 不計(jì)算整體穩(wěn)定性。436主梁的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003第433條規(guī)定計(jì)算:腹板邊緣壓應(yīng)力=彘；=版先r w，=fy=nOMPa;V 2025*10、 =60.3MPa,wxhw 6

16、0*5604 = / = 295 MPa(pF 1.0x1.35 * 3000 x1000,，人上一 =61 AM PatwL 60x(1000 +5x20)c.cr故主梁的局部穩(wěn)定性滿足要求。4.3.7撓度驗(yàn)算工況一：主梁未施加反力荷載時(shí)，最大撓度位置為自由端，按均布 荷載懸臂梁計(jì)算自由端撓度與跨度的比值，則近工況v _ 1 ql4 _14.52x103x400032=28E/ = 2x40008x2.06xl05 x2.896xl09 y一主梁未施工反力荷載時(shí)，鋼梁懸置時(shí)自身彎曲滿足要求。工況二：千斤頂施加最大試驗(yàn)荷載6000kN時(shí)，最大撓度位置為自 由端，按變形疊加原理，對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)/為懸臂的2倍，則v 1 P Jv _ 2.EI _11000 xlO3x(23 + l3+O.O3)xlO9_ 1 1 、苛M 27；3 x 2 x 40002.