蕪湖二橋預(yù)制梁場(chǎng)算單

1、蕪湖長(zhǎng)江公路二橋預(yù)制梁場(chǎng)中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司設(shè)計(jì)事業(yè)部第 本共 本，本冊(cè)計(jì) 頁(yè) 二一四年一月蕪湖長(zhǎng)江公路二橋預(yù)制梁場(chǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)計(jì) 算：復(fù) 核：項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人：部長(zhǎng)（部門(mén)總工）：總 工 程 師：中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司設(shè)計(jì)事業(yè)部第 本共 本，本冊(cè)計(jì) 頁(yè) 二一四年一月目錄1、 設(shè)計(jì)依據(jù)32、 設(shè)計(jì)說(shuō)明33、 設(shè)計(jì)參數(shù)33.1、設(shè)計(jì)荷載33.2、材料性能指標(biāo)34、荷載計(jì)算34.1、制梁臺(tái)座基礎(chǔ)計(jì)算34.2、存梁臺(tái)座基礎(chǔ)計(jì)算55、攪拌樁復(fù)合地基承載力計(jì)算65.1、單樁承載力計(jì)算65.2、置換率初步計(jì)算75.3、復(fù)合地基承載力計(jì)算76、地基沉降計(jì)算76.1.制梁臺(tái)座76.2.存梁臺(tái)座

2、97、臺(tái)座配筋計(jì)算117.1、制梁臺(tái)座計(jì)算117.2、存梁臺(tái)座計(jì)算131、 設(shè)計(jì)依據(jù)1、基礎(chǔ)工程2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2002）3、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2002）4、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）5、蕪湖長(zhǎng)江公路二橋D1合同段（K24+318 K31+878）施工圖2、 設(shè)計(jì)說(shuō)明D-1合同段里程范圍為K24+318K31+878，全長(zhǎng)7560m，主要施工內(nèi)容為40m/55m節(jié)段梁預(yù)制和拼裝。梁場(chǎng)布置在K30+530線路左側(cè)，其中梁場(chǎng)占地面積125.7畝，分制梁區(qū)（19個(gè)制梁臺(tái)座），存梁區(qū)（404個(gè)存梁區(qū)，雙層存梁）、二次養(yǎng)護(hù)及整修

3、區(qū)、鋼筋加工區(qū)、鋼筋綁扎區(qū)、模板整修區(qū)、材料存放區(qū)、場(chǎng)內(nèi)通道等工作區(qū)域，占地約125.7畝，辦公生活區(qū)占地約17.2畝，中心料庫(kù)占地約6畝，總占地面積為148.9畝，布置見(jiàn)圖2.1。節(jié)段箱梁總計(jì)5284榀，其中40m節(jié)段箱梁4620榀；55m節(jié)段箱梁664榀。節(jié)段長(zhǎng)有1.9m和3m兩種類型，40m跨節(jié)段箱梁最大重量約77t，55m跨節(jié)段箱梁最大重量約95.5t。圖2.1 梁場(chǎng)總平面布置圖3、 設(shè)計(jì)參數(shù)3.1、設(shè)計(jì)荷載40m跨箱梁節(jié)段按重量劃分有4種類型，分別為：76.9t（墩頂塊段）、72.3t（墩頂塊相鄰塊段）、68.7t（轉(zhuǎn)向塊所在塊段）和57.3t（一般梁段）；55m跨箱梁節(jié)段按重量劃分

4、有3種類型，分別為：95.5t/90.4t（墩頂塊段）、60.6t /93.0t (墩頂塊相鄰塊段)74.8t（轉(zhuǎn)向塊所在塊段）和60.6t（一般梁段）；3.2、材料性能指標(biāo)(1)、C30砼：軸心抗壓強(qiáng)度：；軸心抗拉強(qiáng)度：；(2)、鋼筋：HPB300鋼筋： ；4、荷載計(jì)算4.1、制梁臺(tái)座基礎(chǔ)計(jì)算55m節(jié)段梁預(yù)制（澆筑梁段重90.4t，匹配梁段重93t），制梁臺(tái)座基礎(chǔ)由臺(tái)座平面和兩條形梁組成，且成對(duì)稱布置。兩條形梁位于箱梁腹板下，局部受力大，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1、圖4.2所示：圖4.1 制梁臺(tái)座平面圖圖4.2 制梁臺(tái)座立面圖基礎(chǔ)上部荷載如下：a.箱梁最大節(jié)段重N: 904kN；b.底模及底模臺(tái)車(chē)

5、重： 350kN；c.內(nèi)模及其臺(tái)車(chē)重： 350kN；d.端模及其固定支架重： 170kN；e.側(cè)模重： 140kN；f.翼緣擋板重： 80kN；預(yù)制箱梁及模板臺(tái)車(chē)等總重為：g.臺(tái)座基礎(chǔ)自重：取鋼筋混凝土容重，得：當(dāng)澆灌待澆梁段，且已澆匹配段梁存放在制梁臺(tái)座時(shí)，如圖4.3所示，則加固區(qū)復(fù)合地基上部結(jié)構(gòu)總重為：求得制梁臺(tái)座條形梁下地基基底應(yīng)力：，處理后的地基承載力不小于110kPa。圖4.3 匹配梁段與待澆梁段布置示意圖假定模板重量不變，40m跨節(jié)段梁（澆筑梁段重76.9t,匹配梁段重72.3t）澆筑時(shí)制梁臺(tái)座基地應(yīng)力為85.7kPa，處理后的地基承載力不小于100kPa。4.2、存梁臺(tái)座基礎(chǔ)計(jì)算

6、存梁臺(tái)座為雙層存梁，考慮梁段長(zhǎng)度和重量特點(diǎn)，擬設(shè)置兩種類型的存梁臺(tái)座，一類臺(tái)座存放梁長(zhǎng)為1.9m的墩頂節(jié)段梁疊放組合，40m/55m跨箱梁墩頂塊重量分別為76.9t/95.5t，組合重量為172.4t；二類臺(tái)座存放除墩頂塊外的最大梁重節(jié)段疊放組合，為55m跨箱梁轉(zhuǎn)向塊梁段與一般梁段疊放，梁長(zhǎng)均為3m，重量分別為74.8t/60.6t，組合重量約135.4t。4.2.1、工況1地基應(yīng)力計(jì)算存梁臺(tái)座受力見(jiàn)圖5所示，其單側(cè)基礎(chǔ)受力為：?jiǎn)蝹?cè)基礎(chǔ)自重為：，則基礎(chǔ)受力為：圖4.4 存梁臺(tái)座立面圖基底應(yīng)力為：。4.2.1、工況2地基應(yīng)力計(jì)算存梁臺(tái)座受力同圖5所示，其單側(cè)基礎(chǔ)受力為：?jiǎn)蝹?cè)基礎(chǔ)自重為：，則基礎(chǔ)受

7、力為：基底應(yīng)力為：。5、攪拌樁復(fù)合地基承載力計(jì)算5.1、單樁承載力計(jì)算根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供地質(zhì)資料確定單樁承載力，各土層參數(shù)詳見(jiàn)表5.1表5.1 土層參數(shù)表a、按樁側(cè)土阻力計(jì)算單樁承載力（未考慮耕填土摩阻力）：b、按樁身強(qiáng)度計(jì)算得到的單樁容許承載力：其中：fcu 樁身水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu(取1.6MPa)qsi樁周摩阻力特征值6kPa、10kpaqp樁端容許承載力170kpaAp樁截面0.1962m2li樁長(zhǎng)10m樁身強(qiáng)度折減系數(shù)取0.3樁端天然地基承載力發(fā)揮系數(shù)取0.5取單樁承載力計(jì)算結(jié)果兩者較小值，即Ra=94.2kN。5.2、置換率初步計(jì)算由上述制梁臺(tái)座地基承載力計(jì)算結(jié)果可初步確定處

8、理后的復(fù)核地基承載力需達(dá)到110kPa（100kPa）,根據(jù)復(fù)合地基承載力得（樁間距約1m）樁間土承載力折減系數(shù)：=0.2fsk樁間土容許承載力（加權(quán)平均值(65x4.2+80x6）/(4.2+6)=73.8kPa）由上述計(jì)算結(jié)果可知，55m跨節(jié)段梁和40m跨節(jié)段梁預(yù)制時(shí)制梁臺(tái)座攪拌樁置換率相差不大，制梁臺(tái)座按同一種規(guī)格設(shè)計(jì)。5.3、復(fù)合地基承載力計(jì)算樁、土面積置換率m取0.2：樁間土天然地基(耕植土)容許承載力為：kPa樁間土承載力折減系數(shù)：得到復(fù)合地基容許承載力：復(fù)合地基承載能力滿足要求。制梁臺(tái)座均按間距1m，樁徑0.5m攪拌樁加固處理進(jìn)行設(shè)計(jì)，地基承載力滿足要求。6、地基沉降計(jì)算6.1.

9、制梁臺(tái)座對(duì)復(fù)合土層部分沉降計(jì)算，根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)處理規(guī)范相關(guān)條文，復(fù)合土層壓縮模量按下式計(jì)算，式中為基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值（5080kPa，取60kPa）樁間土壓縮模量根據(jù)地質(zhì)資料取加權(quán)平均值 MPa，經(jīng)過(guò)處理后的復(fù)合土層的壓縮模量，查建筑地基基礎(chǔ)處理規(guī)范表7.1.9，則復(fù)合土層部分變形計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對(duì)復(fù)合土層以下地基沉降采用公路橋梁地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)條文進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為分層總和法。a.初步確定沉降計(jì)算深度，當(dāng)無(wú)相鄰荷載影響，基底中心的地基沉降計(jì)算深度按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算：b.分層厚度的確定：復(fù)合土層部分層厚由上至下按2m、4.2m、6m分層，復(fù)合土層以下層厚按4m分層計(jì)算c.墩臺(tái)基

10、礎(chǔ)的最終沉降量，按下式計(jì)算：由上述制梁臺(tái)座承載力計(jì)算時(shí)可知作用于基礎(chǔ)底面的荷載值（包括基礎(chǔ)自重）為4454KN，計(jì)算沉降量時(shí)，地基面積取制梁臺(tái)座底面總面積，則基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力平均值：；取和，通過(guò)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D63-2007 附錄M第M.0.2查表可得。2.計(jì)算結(jié)果：制梁臺(tái)座地基沉降量表土層Esi (Mpa)zi(m)(P0/Esi)(zii - Zi-1i-1)（mm）16.7240.9367.0833.74426.5226.7280.7867.0832.55618.1136.72130.6337.0831.92913.6647.5170.5376.3470.95.715

11、7.5210.4736.3470.8045.1069.1按的要求計(jì)算到,按分層總和法計(jì)算的地基沉降為(其中復(fù)合土層部分沉降58.29mm，復(fù)合土層以下至沉降計(jì)算深度范圍部分沉降10.81mm)。按公式計(jì)算最終沉降量，復(fù)合土層部分變形計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，復(fù)合土層以下部分根據(jù)土的壓縮模量為7.5MPa查表得，最終沉降建議在制梁臺(tái)座施工完成后，進(jìn)行堆載預(yù)壓消除基礎(chǔ)的非彈性變形，然后再進(jìn)行箱梁的預(yù)制施工。6.2.存梁臺(tái)座a.初步確定沉降計(jì)算深度，當(dāng)無(wú)相鄰荷載影響，基底中心的地基沉降計(jì)算深度按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算：b.分層厚度的確定：地層表面軟土層部分層厚由上至下為2m、4.2m、6m分層，表層軟土層以下層厚按4

12、m分層計(jì)算c.墩臺(tái)基礎(chǔ)的最終沉降量，按下式計(jì)算：由上述存梁臺(tái)座承載力計(jì)算時(shí)可知，在工況1荷載作用下基礎(chǔ)底面的荷載值（包括基礎(chǔ)自重）為993.25KN，則基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力平均值：；取和，通過(guò)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D63-2007 附錄M第M.0.2查表可得。存梁臺(tái)座地基沉降量表土層Esi(Mpa)l(m)b(m)zi(m)a(P0/Esi)(zii - Zi-1i-1)（mm）133.5320.72831.5332.18468.87233.536.20.45931.5330.66220.8734.53.5312.20.26521.0220.3878.1447.53.5315.20.2

13、2312.6130.1571.9899.85按的要求計(jì)算到,按公式計(jì)算最終沉降量，根據(jù)土體壓縮模量（加權(quán)平均值）查得土體變形計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，最終沉降，沉降量偏大，建議對(duì)一類存梁臺(tái)座進(jìn)行攪拌樁地基處理或?qū)^大節(jié)段梁進(jìn)行單層存梁。7、臺(tái)座配筋計(jì)算7.1、制梁臺(tái)座計(jì)算7.1.1、荷載計(jì)算制梁臺(tái)座417.40.5m部分為控制性截面，四點(diǎn)支承1994kN待澆梁段及模板、支架重量，基底凈反力如下圖: 受力立面圖取1m寬計(jì)算1-1截面處彎矩值，1-1截面處剪力； 7.1.2、截面驗(yàn)算混凝土采用C30, 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值: ,縱向鋼筋（級(jí)）抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值: ,相對(duì)受壓區(qū)高度: ；配筋斷面如下圖：正截面抗彎按單筋截面配筋，根據(jù)求1m寬度范圍受壓區(qū)高度最小配筋面積實(shí)際配筋20140mm，配筋面積，滿足要求。斜截面抗剪檢算，斜截面內(nèi)沒(méi)有配置箍筋，取800，斜截面可承受的最大剪力為斜截面抗剪滿足要求。7.2、存梁臺(tái)座計(jì)算7.2.1、荷載計(jì)算存梁臺(tái)座截面為3.53.00.5m，雙層存梁，三點(diǎn)支承1724kN（955+769kN）箱梁，最不利工況為第三點(diǎn)處于存梁臺(tái)座中部，支反