重慶航空港建設有限公司重慶江北國際機場新建航站樓工程QTZ63塔機人工挖孔樁基礎計算方案

重慶航空港建設有限公司重慶江北國際機場新建航站樓工程QTZ63塔機人工挖孔樁基礎設計計算由重慶航空港建設有限公司承建的重慶江北國際機場新建航站樓工程擬選用4臺QTZ63型塔機，擬定其中兩臺塔機中心所在部位處于新近回填土區(qū)域，且該基礎地基持力層埋置較深。如采用筏板式基礎，則地基基坑開挖深度大，經放坡后其開挖方量大，并對周邊樁基礎影響大。原塔機基礎對地基承載能力要求這大于或等于0.2Mpa，筏板設計尺寸為：4.2×4.2×1.4m，配筋為：雙層雙向Φ14﹫240，架立筋為：φ10﹫480，砼強度C35（JGJ33-2001規(guī)定）。擬設計樁：截面尺寸：φ1500㎜，開挖至中風化泥巖層，嵌入深度為1000㎜，樁基礎泥巖天然單軸極限抗壓強度標準值frc=5Mpa，配筋：24Φ22，估計樁深度8000㎜，樁砼標號C30，fc=14.3Mpa。設計依據1)、《塔式起重機設計規(guī)范》GB/T13752-922）、《塔式起重機安裝與拆卸技術規(guī)范》DB50/5021-20023）、《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94－944）、《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002樁受力分析1)、塔機的樁主要承受彎矩，其次還有扭轉力矩，水平荷載及豎向荷載，是一種典型的大偏心壓彎構件。由于塔機的扭轉力矩及水平剪力較小，而豎向荷載又有利于抗彎，所以應重點對彎矩進行分析。2）、塔機獨立樁基的受力模型：塔機獨立樁基樁頂受一恒定彎矩，樁身受樁周土的水平抗力，水平抗力樁頂為零，樁頂以下3～4倍樁徑深度抗力較小，呈線性變化，越深抗力越大而變化較小，可將樁視為嵌固。由上述可得出如下結論：（1）、水平承載樁的水平位移和水平極限承載力主要受地面以下深度為3～4倍樁直徑范圍內的土性決定，且承臺周圍進行了回填，受土側壓力的作用時，水平荷載作業(yè)有效高度應取值為承臺高度加3倍樁徑。（2）、樁內力分布上大下小，樁頂土抗力為零，內力最大，與塔機砼基礎承臺相連的樁頂為危險截面。塔機受力參數(shù)取：由塔機使用書以及塔機所在部位地質取值：M=1210KN?m（最大彎矩）MK=259KN?m（最大扭矩）Fv=620KN（垂直荷載）Fh=59KN（水平荷載）h2=8m由右圖設計取值：b=4.2×4.2mh1=1.4mh2=8mh3=1mv=40.6m3（含挖孔樁）Fg=568(承臺)+397.6(樁)=965.6KNe===0.98m式中：h=h1+hˊ=1.4+3×1.5=5.9me＜b/3，符合規(guī)范GBT13752要求。4、樁基礎承載能力計算1）、樁基礎豎向荷載公式N=Fv+Fg+M/e=620+965.6+1210/0.98=2820KN2）、地基設計承載能力驗算樁基地基承載能力標準值計算公式Quk=Qsk+Qrk+Qpk式中：Qsk---單樁豎向極限承載力標準值Qsk---極限側阻力標準值，取值Qsk=0Qrk---嵌巖極限總側阻力標準值Qrk=μξsfrchrμ—樁周長，μ=πD=π×1.5=4.72mξs---嵌巖修正系數(shù)，hr/d=0.67,ξs取值為0.025frc----地基承載力標準值，根據擬定frc=5000Kpahr----嵌巖深度，取值1mQrk=μξsfrchr=4.72×0.025×5000×1=590KNQpk---總極限端阻力標準值Qpk=ξpfrcApξp---端阻力修正系數(shù)，hr/d=0.67，ξp取值為0.5frc----地基承載力標準值，根據擬定frc=5000KpaAp---樁基面積，πD2/4=π×1.52/4=1.767㎡Qpk=ξpfrcAp=0.5×5000×1.767=4417.5KNQuk=Qsk+Qrk+Qpk=0+590+4417.5=5007.5KN樁基地基驗算:1.2N=1.2×2820=3384KN<Quk=5007.5KN滿足地基承載能力要求。3）、樁基承載能力計算（1）、樁基承載能力應力公式σ=(Fv+Fg)/A+M/W式中：W=πd3/32=331.3×106㎜2σ=(Fv+Fg)/A+M/W=(620+965.6)×103/1.767×106+1210×106/331.3×106=6.45N/㎜2（2）、樁基承載應力驗算取γ0=1.1γ0σ<fc1.1×6.45=7.09N/㎜2<14.3N/㎜2所以樁基滿足承載能力要求。樁配筋計算采用等效截面代換法對樁配筋進行計算，原理是將圓形截面矩用正方形截面矩等效代換即，即，然后按矩形截面計算配筋。因為樁使用期僅1～2年，所以鋼筋保護層取35mm；樁砼標號C30，fc=14.3Mpa（砼強度高有利于樁抵抗變形）；鋼筋為Ⅱ級鋼，fc=300N/㎜2；?。?。如上圖，A區(qū)為90°圓心角所對應的區(qū)域，即等效為矩形等效截面的一邊，D區(qū)為受壓區(qū)，由圓截面簡化計算法中可知其受壓區(qū)弓形高度為0.16r×0.75＝0.12米，那么D區(qū)B區(qū)均在受拉區(qū)，C區(qū)距中性軸太近不考慮，因為塔吊受力方向不定，其樁應按圓周均勻配筋。B區(qū)的配筋效果與A區(qū)相比，根據作圖法是力臂長度3/4的比例關系，鋼筋作用按彈性比例3/4折減，B區(qū)鋼筋的實際作用為A區(qū)的。那么A區(qū)鋼筋承擔2/3的彎矩，B區(qū)鋼筋承擔1/3的彎矩，AB區(qū)所含半圓內鋼筋截面積，樁基的鋼筋總量為?？膳?422，鋼筋總截面積為，配筋率為0.516%。關于縱筋配置：縱筋數(shù)量最好按4的倍數(shù)，按1/2配通長筋，按1/4配5～6倍樁徑深的筋，按1/4配3倍樁徑深的筋，長短筋間隔分布，符合內力分布規(guī)律，既安全又節(jié)約?？v筋必須全部伸入承臺并錨固35d。6、工作狀態(tài)的水平力驗算樁頂水平力驗算公式：γ0Fh≤αmd2(1+0.5NG/γmftA)(1.5d2+0.5d)1/5αm--綜合系數(shù)46KNd-----樁身設計直徑1.5mNG–按各組合計算樁頂?shù)挠谰煤奢d產生的軸向力(620+568)KNft----混凝土軸心抗拉強度1.43N/㎜2A----樁身截面積：πD2/4=π×1.52/4×106=1.767×106㎜2γ0--重要性系數(shù)取1.1γm--樁身截面模量塑性系數(shù)圓形截面γm=2Fh-----樁頂水平力為59KNγ0Fh=1.1×59=64.9KNαmd2[(1+0.5NG)/γmftA](1