梁场台座计算书.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流梁场台座计算书.精品文档.汉宜铁路32m预制T梁梁场台座及基础设计计算书计 算：复 核：2008 年 11 月 25日汉宜铁路客运专线梁场采用短线方式存梁，本计算书分别对制梁台座、存梁 台座及其基础设计进行验算。一、设计验算依据1.汉宜铁路荆州梁场岩土工程勘察报告2.汉宜铁路潜江梁场岩土工程勘察报告3.混凝土结构设计规范GB50010-20024.建筑地基基础设计规范GB50007-20025.建筑桩基技术规范JGJ94-946.建筑地基处理技术规范JGJ79-20027.铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5-20058. 制梁、存梁

2、台座相关设计图纸9.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-200410.重力式码头设计与施工规范JTJ 290-98二、验算内容1、荆州梁场制梁台座检算：（1）制梁台座受力和刚度检算；（2）扩大基础承载力检算。2、荆州梁场存梁台座检算：（1）存梁台座受力和刚度检算；（2）扩大基础承载力和沉降检算。3、潜江梁场制梁台座检算：（1）制梁台座受力和刚度检算；（2）基础承载力检算。4、潜江梁场存梁台座检算：（1）存梁台座受力和刚度检算；（2）基础承载力和沉降检算。三、荆州制梁台座计算 1、设计资料该区制梁台座采用扩大基础的形式：台座底为1m的换填碎石土 ，其下为可硬塑状态的粘土（持力

3、层）。台座底在两端宽2.9m，中部宽1.88m。地质情况参见汉宜铁路荆州梁场岩土工程勘察报告。制梁台座按最大梁重（边梁）146.31t计算，考虑模板自重及其它附加荷载80t，共计台座最大受力226.31t。2、计算模型的建立 对制梁台座地上和地下部分进行有限元建模计算，采用弹性地基梁的方法。根据地质报告及台座设计图，选取台座底的基床系数为40000KN/m3。其受力机理及工况如下：由底模传下的混凝土荷载传递至换填的碎石土层，再传递到底下的粘土持力层。荷载工况 1：T梁刚浇注完毕，上部荷载为T梁混凝土重及模板等附加荷载，最大荷载合计 2263.1KN；此时的荷载基本是均匀分布在台座上。荷载工况

4、2：模板拆除，张拉完预应力钢束，上部荷载就梁重1463.1KN。此时，预应力作用使梁体向上起拱，梁体中部脱离台座，使得支座 附近受力变大T 梁重由台座两端部分承担。 计算模型如下：模型立面图模型等视图3、制梁台座计算结果3.1 荷载工况 1最大正弯矩 40.4KNM，出现在起吊口靠跨中附近。最大负弯矩 3.4KNM左右，出现在跨中附近。最大剪力53.7KN，出现在T梁支座附近。最大支撑反力为 64.4KN，出现在距离台座端部 5m 左右处，最小支撑反力为6.3KN，出现在台座端部。台座整体竖向向下沉降，最大位移为1.31mm。各项结果示意图如下：弯矩示意图(单位：KNM)剪力示意图(单位：KN

5、)支撑反力示意图(单位：KN)竖向位移示意图(单位：mm)3.2 荷载工况 2最大正弯矩331.8KNM，出现在T梁支座附近。最大负弯矩 34.7KNM，出现在跨中的沿程。最大剪力360KN，出现在T梁两端附近。最大支撑反力为156.3KN，出现在距离台座端部1.3m左右处，最小支撑反力为12.4KN，出现在跨中的沿程及台座的两自由端头。台座中部上拱，最大向上位移为1.66mm，出现在跨中；台座两自由端头下沉，最大向下位移为 2.23mm。各项结果示意图如下：弯矩示意图(单位：KNM)剪力示意图(单位：KN)支撑反力示意图(单位：KN)竖向位移示意图(单位：mm)3.3 制梁台座截面验算整理上

6、述两种工况的计算结果，最大内力、变形和支反力如下表。表中正弯 矩为，负弯矩为；竖向向上位移为，向下为。 工况位置剪力z（KN）弯矩y（KN.m）支反力KN变形（mm）工况1最大（小）处53.7-3.464.4-1.31+40.46.3工况2最大（小）处360-34.7156.3-2.23+331.812.4+1.66按最大弯矩验算选取正、负弯矩最不利的工况进行配筋验算。最大正弯矩为331.8KNM，发生在台座两端底宽 2.9m的截面处。原截面距底5cm处配置有13根12的钢筋，台座采用C25混凝土，折算其截面受压区高度为57.6mm，抗弯承载力为 324KNM，不满足要求。建议改成13根16

7、的钢筋，其抗弯承载力为593.8KNM331.8KNM，受拉区钢筋应力为171.6MPa，裂缝宽度为0.174mm，满足规范要求。最大负弯矩为34.7KNM，发生在台座中部底宽 1.88m的截面处。原截面距顶6cm处配置有6根12的钢筋，距顶28cm处配置有 4 根12的钢筋，台座采用 C30 混凝土，折算其截面受压区高度为 12.2mm，抗弯承载力为 236KNM34.7KNM，受拉区钢筋应力为47MPa，裂缝宽度为0.043mm，满足规范要求。台座两端底宽2.9m的截面处按负弯矩配筋，台座中部底宽 1.88m的截面处按正弯矩配筋计算，也均满足规范要求。抗剪能力验算 台座两端底宽2.9m的截

8、面抗剪能力上限： Vu1=0.00051(fcu0.5)bh0 =0.00051(30.00.5)700.0811.3 =1586.4kN 台座两端底宽2.9m的截面抗剪能力下限： Vu2=0.00052fcubh0 =0.00051.0030.0700.0811.3=394.7kN 台座中部底宽1.88m的截面抗剪能力上限： Vu1=0.00051(fcu0.5)bh0 =0.00051(30.00.5)700.0752.0=1470.4kN 台座中部底宽1.88m的截面抗剪能力下限： Vu2=0.00052fcubh0 =0.00051.0030.0700.0752.0 =365.8kN

9、因此，截面抗剪能力足够，无须进行抗剪验算，只需按构造配置箍筋。配筋计算图例4、制梁台座基础验算底宽2.9m处最大支撑反力为 156.3KN，该处单元长度为0.65m，基底应力为82.9KPa；底宽1.88m处最大支撑反力为 32.6KN，该处单元长度为 0.5m，基底应力为34.7KPa；据铁路桥涵地基和基础设计规范表 4.1.22，碎石土地基的最小基本承载力（松散）为 200400 KPa82.9KPa，因此，换填的碎石土承载力满足规范要求。粘土持力层顶部的压应力的确定可根据简明计算土压力公式： = B + dB + 2d tan式中，为粘土持力层顶部的应力标准值；B 为梁底的实际受压宽度；

10、d 为换填碎石层基床厚度，设计中 d1m； 为换填碎石层的扩散角度,偏保守取30； 为换填碎石层顶部（梁底）应力标准值； 为换填碎石层的重度标准值，设计取 18KN/m3 。 因此，对于底宽 2.9m 处，粘土持力层顶部： = B + d= 2.9 82.9 + 18 1=95.3kpaB + 2d tan 2.9 + 21 tan30对于底宽 1.88m 处，粘土持力层顶部： = B + d= 1.88 34.7 + 18 1=57.5kpaB + 2d tan 1.88 + 21 tan30根据地质资料，粘土持力层的承载力特征值为180KPa95.3KPa，因此，粘土持力层的承载力满足规范

11、要求。四、潜江（仙桃）制梁台座计算1、设计资料该区所测的三层土分别为：粉质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土，制梁台座采用碎石垫层复合地基形式：台座底为0.5m的换填碎石土，其下采用粉喷桩与台座底在两端宽杉木桩加固的复合基础。台座底在两端宽2.9m，中部宽 1.88m（台座本身的设计与荆州处的一致）。地质情况参见潜江（仙桃）铁路荆州梁场岩土工程勘察报告。制梁台座按最大梁重（边梁）146.31t计算，考虑模板自重及其它附加荷载80t，共计台座最大受力 226.31t。2、计算模型的建立对制梁台座地上和地下部分进行有限元建模计算，采用弹性地基梁的方法经过粉喷桩与杉木桩处理的复合地基，经过粉喷桩处理的复合地

12、基暂按其特征承载力为 150KPa 来计算。根据地质报告及台座设计图，选取台座底的基床系数为38000KN/m3。其受力机理及工况同荆州处制梁台座一致。模型等视图3、制梁台座计算结果3.1 荷载工况 1最大正弯矩 41.3KNM，出现在起吊口靠跨中附近。最大负弯矩 3.4KNM 左右，出现在跨中附近。最大剪力54KN，出现在T梁支座附近。最大支撑反力为64.3KN，出现在距离台座端部5m左右处，最小支撑反力为6.3KN，出现在台座端部。台座整体竖向向下沉降，最大位移为 1.38mm。各项结果示意图可参考荆州处制梁台座的图例，此处不赘述。3.2 荷载工况 2最大正弯矩 332.6KNM，出现在T

13、梁支座附近。最大负弯矩 36KNM，出现在跨中的沿程。最大剪力360KN，出现在T梁两端附近。最大支撑反力为156.2KN，出现在距离台座端部1.3m左右处，最小支撑反力为12.4KN，出现在跨中的沿程及两自由端头。台座中部上拱，最大向上位移为1.68mm，出现在跨中；台座两自由端头下沉，最大向下位移为2.35mm。各项结果示意图可参考荆州处的，此处不赘述。3.3 制梁台座截面验算整理上述两种工况的计算结果，最大内力、变形和支反力如下表。表中正弯 矩为，负弯矩为；竖向向上位移为，向下为。工况位置剪力z（KN）弯矩y（KN.m）支反力KN变形mm工况1最大（小）处54-3.464.3-1.38+

14、41.36.3工况2最大（小）处360-36156.2-2.35 +332.612.4=1.68按最大弯矩验算最大正弯矩为332.6KNM，发生在台座两端底宽2.9m的截面处。原截面距底5cm处配置有13 根12的钢筋，台座采用C30 混凝土，折算其截面受压区高度为57.6mm，抗弯承载力为324KNM，不满足要求。建议改成13根16 的钢筋，其抗弯承载力为551KNM332.6KNM，受拉区钢筋应力为185.9MPa，裂缝宽度为0.189mm，满足规范要求。最大负弯矩为36KNM，发生在台座中部底宽1.88m的截面处。原截面距顶6cm处配置有6根12的钢筋，距顶28cm处配置有4根12 的钢

15、筋，台座采用C25混凝土，折算其截面受压区高度为12.2mm，抗弯承载力为236KNM36KNM，受拉区钢筋应力为47MPa，裂缝宽度为0.043mm，满足规范要求。台座两端底宽2.9m 的截面处按负弯矩配筋，台座中部底宽 1.88m 的截面处 按正弯矩配筋计算，也均满足规范要求。抗剪能力验算 台座两端底宽2.9m的截面抗剪能力上限： Vu1=0.00051(fcu0.5)bh0 =0.00051(30.00.5)700.0811.3 =1586.4kN 台座两端底宽2.9m的截面抗剪能力下限： Vu2=0.00052fcubh0 =0.00051.0030.0700.0811.3 =394.

16、7kN 台座中部底宽1.88m的截面抗剪能力上限： Vu1=0.00051(fcu0.5)bh0 =0.00051(30.00.5)700.0752.0 =1470.4kN台座中部底宽1.88m的截面抗剪能力下限： Vu2=0.00052fcubh0 =0.00051.0030.0700.0752.0 =365.8kN 因此，截面抗剪能力足够，无须进行抗剪验算，只需按构造配置箍筋。4、制梁台座基础验算底宽2.9m处最大支撑反力为156.2KN，该处单元长度为 0.65m，基底应力为82.9KPa；底宽1.88m处最大支撑反力为32.9KN，该处单元长度为0.5m，基底应力为35KPa；据铁路桥

17、涵地基和基础设计规范表4.1.22，碎石土地基的最小基本承载力（松散）为200400KPa82.9KPa，因此，换填的碎石土承载力满足规 范要求。换填的碎石土底部压应力的确定可根据简明计算土压力公式： = B + dB + 2d tan式中，为粘土持力层顶部的应力标准值；B 为梁底的实际受压宽度；d 为换填碎石层基床厚度，设计中 d0.5m；为换填碎石层的扩散角度,偏保守取30； 为换填碎石层顶部（梁底）应力标准值； 为换填碎石层的重度标准值，设计取 18KN/m3 。因此，对于底宽 2.9m 处，换填的碎石土底部： = B + d= 2.9 82.9 + 18 1=96.1kpaB + 2d

18、 tan 2.9 + 21 tan30对于底宽1.88m 处，粘土持力层顶部： = B + d= 1.88 34.7 + 18 1=53.8kpaB + 2d tan 1.88 + 21 tan30若按设计初衷，复合地基的承载能力能达到 150KPa，则基底承载能力满足要求。 若依据原设计，粉喷桩的设计中距为1.2m，并且分布范围均匀。按摩擦桩的受力对粉喷桩进行参考计算。按通用的承载力公式：P = 0.5(Ul+A)式中，U=20.5m=3.14ml = 7.5m = (25KPa5.5m+35KPa2m)7.5m=27.7Kpa= A0.250.252=0.39m2根据地质资料，按保守取为5

19、0KPa。 P=0.5(Ul+A)336KN而该处最大支撑反力为156.2= 288.4KN336KN，安全系数1.16。可见，按这样的思路配置粉喷桩，能满足承载能力要求。五、荆州存梁台座计算1、设计资料该区存梁台座采用扩大基础的形式:台座底为1m的换填碎石土 ,其下为可硬塑状态的粘土（持力层）。台座底宽3m。地质情况参见汉宜铁路荆州梁场岩土工程勘察报告。存梁台座按双层存梁考虑，最大吨位单头受力146.31吨。两片梁间距为2.7m。2、计算模型的建立对制梁台座地上和地下部分进行有限元建模计算，采用弹性地基梁的方法。根据地质报告及台座设计图，选取台座底的基床系数为 40000KN/m3。其受力机

20、理及工况如下：预制 T梁的重力施加在存梁台座上，荷载再传递至换填的碎石土层，尔后传递到底下的粘土持力层。作为弹性地基梁，梁长、布置 T 梁的片数和位置均对该弹性地基梁（存梁台 座）的受力产生影响。偏保守计，计算模型选取 27m 长的台座，等间距布置 10 处 T 梁（共 20 片）。计算模型如下：模型等视图3、存梁台座计算结果 计算结果显示：最大正弯矩439.3KNM，出现在两端附近的T梁放置点。最大负弯矩 157.9KNM左右，出现在跨中附近的T梁放置点。最大剪力673.1KN。支撑反力在该荷载工况下较为均匀，最大支撑反力为273.7KN，出现在跨中附近，最小支撑反力为237.1KN，出现在

21、端部。台座整体竖向向下沉降，沉降较为均匀，最大位移出现在跨中附近，为5.068mm，边端位移最小，为4.392mm。 各项结果示意图如下：弯矩示意图(单位：KNM)剪力示意图(单位：KN) 18支撑反力示意图(单位：KN)竖向位移示意图(单位：mm)4、存梁台座截面验算 整理上述计算结果，最大内力、变形和支反力如下表。表中正弯矩为，负弯矩为；竖向位移向下为。位置剪力z（kN）弯矩（KN.M）支反力kN变形mm最大（小）处673.1-157.9273.7-5.068+439.3237.1-4.392按最大弯矩验算：最大正弯矩为439.3KNM。原截面距底10cm和44cm处分别配置有10 根12

22、的钢筋，台座采用C30混凝土，折算其截面受压区高度为 57.5mm，抗弯承载力为760.3KNM439.3KNM满足规范要求。最大负弯矩为157.9KNM。原截面距顶3.25cm处配置有4根12的钢筋，距顶28cm、53cm处分别配置有2根12的钢筋，台座采用C30混凝土，折算其截面受压区高度为6.1mm，抗弯承载力为323KNM157.9KNM，满足规范要求。 抗剪能力验算： 截面抗剪能力上限： Vu1=0.00051(fcu0.5)bh0 =0.00051(30.00.5)800.01230.0 =2748.7kN 截面抗剪能力下限： Vu2=0.00052fcubh0 =0.00051.

23、0030.0800.01230.0 =683.9kN 因此，截面抗剪能力足够，无须进行抗剪验算，只需按构造配置箍筋。5、存梁台座基础验算台座底部最大支撑反力为273.7KN，该处单元长度为 0.45m，宽 3m，基底应力为202.7KPa；据铁路桥涵地基和基础设计规范表4.1.22，碎石土地基的最小基本承载力（松散）为 200400 KPa，因此，换填的碎石土承载力能满足规范要求，但在施工时应注意碎石层的密实性。粘土持力层顶部的压应力的确定可根据简明计算土压力公式： = B + dB + 2d tan 式中， 为粘土持力层顶部的应力标准值；B 为梁底的实际受压宽度；d 为换填碎石层基床厚度，设

24、计中 d1m； 为换填碎石层的扩散角度,偏保守取30； 为换填碎石层顶部（梁底）应力标准值； 为换填碎石层的重度标准值，设计取 18KN/m3 。 因此，粘土持力层顶部： = B + d= 3 2027 + 18 1=182.4KpaB + 2d tan B + 2d tan 正常情况下，可取=35时 = B + d= 3 2027 + 18 1=156.2 KpaB + 2d tan B + 2d tan 根据地质资料，粘土持力层的承载力特征值为 180 KPa156.2KPa，安全系数1.15,因此，粘土持力层的承载可以满足规范要求。六、潜江（仙桃）存梁台座计算1、设计资料该区所测的三层土

25、分别为：粉质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土，制梁台座采 用碎石垫层复合地基形式：台座底为 0.5m 的换填碎石土 ，其下采用粉喷桩加 固的复合基础。台座底宽 2.5m。地质情况参见潜江（仙桃）铁路荆州梁场岩土工程勘察报告。存梁台座按双层存梁考虑，最大吨位单头受力146.31吨，两片梁间距为2.7m。2、计算模型的建立对制梁台座地上和地下部分进行有限元建模计算，采用弹性地基梁的方法。根据地质报告及台座设计图，选取台座底的基床系数为 38000KN/m3。其受力机理及工况如下：预制T梁的重力施加在存梁台座上，荷载再传递至换填的碎石土层，尔后传递到底下的复合地基。 作为弹性地基梁，梁长、布置T梁的片数和

26、位置均对该弹性地基梁（存梁台座）的受力产生影响。偏保守计，计算模型选取 27m 长的台座，等间距布置10处T梁（共20片）。计算模型如下：模型等视图3、存梁台座计算结果计算结果显示：最大正弯矩 440.5KNM，出现在两端附近的 T 梁放置点。最大负弯矩155.5KNM左右，出现在跨中附近的 T 梁放置点。最大剪力674.1KN。支撑反力在该荷载工况下较为均匀，最大支撑反力为 273.7KN，出现在跨中附近，最小支撑反力为237.6KN，出现在端部。台座整体竖向向下沉降，沉降较为均匀，最大位移出现在跨中附近，为5.336mm，边端位移最小，为4.632mm。 各项结果示意图可参考荆州处存梁台座

27、的图例，此处不赘述。4、存梁台座截面验算整理上述计算结果，最大内力、变形和支反力如下表。表中正弯矩为，负弯矩为；竖向位移向下为。位置剪力z（kN）弯矩（KN.M）支反力kN变形mm最大（小）处673.1-155.5273.7-5.336+440.5237.6-4.632按最大弯矩验算：最大正弯矩为440.5KNM。原截面距底10cm和44cm处分别配置有10根12 的钢筋，台座采用C30混凝土，折算其截面受压区高度为57.5mm，抗弯承载力为760.3KNM440.5KNM满足规范要求。最大负弯矩为155.5KNM。原截面距顶3.25cm处配置有4根12的钢筋，距顶28cm、53cm处分别配置

28、有2根12的钢筋，台座采用C30 混凝土，折算其截面受压区高度为 6.1mm，抗弯承载力为323KNM155.5KNM，满足规范要求。抗剪能力验算： 截面抗剪能力上限： Vu1=0.00051(fcu0.5)bh0=0.00051(30.00.5)800.01230.0=2748.7kN 截面抗剪能力下限： Vu2=0.00052fcubh0 =0.00051.0030.0800.01230.0=683.9kN 因此，截面抗剪能力足够，无须进行抗剪验算，只需按构造配置箍筋。5、存梁台座基础验算台座底部最大支撑反力为273.7KN，该处单元长度为0.45m，宽3.0m，基底应力为202.7KPa

29、；据铁路桥涵地基和基础设计规范表4.1.22，碎石土地基的最小基本承载力（松散）为200400 KPa，因此，换填的碎石土承载力能满足规范要求，但在施工时应注意碎石层的密实性。 换填的碎石土底部压应力的确定可根据简明计算土压力公式： = B + dB + 2d tan 式中，为粘土持力层顶部的应力标准值；B为梁底的实际受压宽度；d为换填碎石层基床厚度，设计中 d0.5m；为换填碎石层的扩散角度,偏保守取30； 为换填碎石层顶部（梁底）应力标准值；为换填碎石层的重度标准值，设计取 18KN/m3 。 因此，换填的碎石土底部： = B + d= 3.0 202.7 + 18 0.5=169.99K

30、paB + 2d tan 3.0+ 20.5 tan30 原设计中粉喷桩的置换率原则上适中，原设计基底承载力为150KPa169.99KPa；但通常粉喷桩加固的复合地基，承载力一般在160180KPa之间。因此，该处的粉喷桩加固应注意加强，特别是施工时一定要控制质量。按通用的承载力公式对粉喷桩进行摩擦桩受力参考计算：设计中台座纵向 1.5m 范围内布置有 6 根粉喷桩，P = 0.5(Ul+A)式中，U=60.5m=9.42l=7.5m=(25KPa5.5+35KPa2m)7.5m=27.66KPaA=0.250.256=1.18m2 根据地质资料，按保守取为50KPa。 P=0.5(Ul+A

31、)=1006.59KN而该处最大支撑反力为：273.7=912.3 KN小于1006.6KN，可见，按摩擦桩受力的思路参考配置粉喷桩，能满足承载能力要求。 七、计算结论1、荆州处的制梁台座在两端底宽2.9m段，最大弯矩作用下原截面底部配置的13根12钢筋应力超限，抗弯承载力不满足要求。建议改成13根16的HRB335钢筋。台座的其余各项验算及地基验算，均能满足相关规范要求。2、潜江（仙桃）处的制梁台座在两端底宽2.9m段，最大弯矩作用下原截面底部配置的13根12钢筋应力超限，抗弯承载力不满足要求。建议改成13根16的HRB335钢筋。台座的其余各项验算均能满足相关规范要求。粉喷桩及杉木桩加固地基的方式可取，其加固后的复合地基承载力应能满足150KPa的原设计要求。建议对该部分设计进行复核，并请对粉喷桩的强度、粉体的掺入量等参数进行要求和控制。3、荆州处的存梁台座各项验算，能满足相关规范要求。但选择的粘土持力层的承载力的安全余度不大，施工时注意对粘土持力层的地基适当加固。4、潜江（仙桃）处的存梁台座各项验算，能满足相关规范要求。粉喷桩加固地基的承载能力满足要求，但应加强施工中粉喷桩质量控制。