泉州晋江大桥主塔施工塔吊基础计算书
泉州晋江大桥主塔施工塔吊基础计算书计 算：复 核：项目负责：总工程师:中铁大桥局集团二公司工程技术部二五年五月16一、荷载计算1、塔吊自身荷载：根据中升公司提供已知条件可计算出基底所承受的荷载：塔吊最大自由高度45m时，垂直力：N=110T； 水平力：Q=5T；弯矩：M=200T·m；扭矩：T=40T·m；塔吊最大起升高度140m时，垂直力：N=170T； 水平力：Q=5T；弯矩：M=200T·m；扭矩：T=40T·m；2、塔吊基础连接件自重荷载：G4.5T3、风荷载对桩产生荷载：风荷载标准值(根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.7条)： Fwhk0k1k3WdAwhWd=, W0=, Vd=k2k5V10=0.012017e-0.0001Z式中 Fwh-横桥向风荷载标准值（kN）；W0-为基本风压(kN/m2),当有可靠风速记录时,按W0V2计算，此处V为设计风速（m/s）；该桥考虑5级风，风速为：8.010.7m/s，W0V2=×10.72=71.56 kN/m2 Wd-设计基准风压(kN/m2) ； Awh-横向迎风面积(m2)，按桥跨结构各部分的实际尺寸计算； V10-桥梁所在地区的设计基本风速(m/s)，系按平坦空旷地面，离地面10m高，重现期为100年10min平均最大风速计算确定，该桥桥墩部分考虑5级风，风速8.010.7m/s； Vd-高度Z处的设计基准风速(m/s)； Z-距地面或水面的高度（m）； -空气重力密度（kN/m3）； k0-设计风速重现期换算系数,对于单孔跨径指标为特大桥和大桥的桥梁，k0=1.0，对其他桥梁，k0=0.9；对于施工架设期桥梁k0=0.75；当桥梁位于台风多发地区时，可根据实际情况适度提高k0值； k3-地形、地理条件系数，按表4.3.7-1取用，本桥取1.00； k5-阵风风速系数，对A、B类地表k5=1.38，对C、D雷地表k5=1.70。A、B、C、D地表类别对应的地表状况见表4.3.7-2，本桥属于A类地形，k5取1.38； k2-考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，可按表4.3.7-3取用；位于山间盆地、谷地或峡谷、山口等特殊场合的桥梁上、下部结构的风速高度变化修正系数k2按B类地表类别取值。本桥属于A类地形，k2取1.08； k1-风载阻力系数，见表4.3.7-44.3.7-6，本桥取0.5； g-重力加速度，g=9.81m/s2。Vd=k2k5V10=1.08×1.38×10.7=16.0，=0.012017e-0.0001Z=0.012017×e-0.0001×2.7=0.012 kN/m3Wd=9.8×10-3kN/m2,W0=6.53×10-3kN/m2, Fwhk0k1k3WdAwh=1.0×0.5×1.0×9.8×10-3×2.7×1.2=0.016 kN即桩身部分的风力：其对桩顶力臂(2.4+0.5)/2=1.45m。风荷载相对比较小，则忽略不计。4、流水压力(根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.8条)： 作用在桥墩上的流水压力标准值可按下式计算: Fw=K·A··v2/2g 式中 Fw流水压力标准值(kN); -水的重力密度(kN/m2); V-设计流速(m/s), 该桥v=1.35m/s; A-桥墩阻水面积(m2),计算至一般冲刷线处,此桥的为1.2×(12-5.82)=7.42 m2; g-重力加速度,g=9.81m/s2; K-桥墩形状系数,见表4.3.8。 Fw=K·A··v2/2g =0.8×7.42×10×1.352/19.62 =5.52kN流水压力合力的着力点,假定在设计水位线以下0.3倍水深处,即为0.3×(11.4-2.9)=2.55m。流水压力也可以忽略不计。一、桩的计算：1、单桩反力计算(根据建筑桩基技术规范P25)Ni±n4根打入桩的直径为D=1.2m，内径d=1.18m,U外=D3.77m,U内=d=3.71m ；根据现场地质条件：河床面以下3.7m淤泥层，4.8m亚粘土层，由于亚粘土层下面是花岗岩层，打入桩无法打入，故打入桩入土长度为：3.7+4.88.5m。单桩竖向极限承载力标准值Quk（根据建筑桩基技术规范P31）: Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+pskAp 式中 u-桩身周长； qsik-用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值； li-桩穿越第i层土的厚度； -桩端阻力修正系数； psk-桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值； Ap-桩端面积； Ap=0.038m2 根据福建省泉州桥的地质资料得桩侧土极限摩阻力标准值qsik： 3.7m淤泥层：qsik12kPa； 4.8m亚粘土：qsik70kPa；Quk=3.77×12×3.7+70×4.81434kN143.4T（未考虑桩内摩阻） 桩的抗拔力: Vk=iqiskUiLi （根据建筑桩基技术规范P45）=×1.2×0.7×(12×3.7+70×4.8)=1004kN100.4T 塔吊最大自由高度45m时，N110T，则此时：钢管桩抵抗水平力Q所产生的垂直荷载：N1104.5+3.2117.7TM=200T·m；桩基中各单桩受力验算： 对角方向： （上拔力） 塔吊最大起升高度为140m时，N170T，则此时：N1704.5+3.2177.7TM=200T·m；桩基中各单桩受力验算： 对角方向： 综上1、2，单桩最大承载压力为；受最大上拔力为。均满足要求。由于水平力Q=5T，则与竖向力的合力与铅垂线的夹角tg=0.0455, =2.60<50,故可不用验算单桩横向承载力。 2、桩顶纵向水平位移验算(根据建筑桩基技术规范P260)局部冲刷的计算(根据桥渡设计教材P125)： 设计流速：Vp1.35m/s。 桥下一般冲刷后的最大水深：hp=1.2×4.855.82m 2.53>2.5，故hb=0.83KtBt0.6IL1.25v hb=0.83×1.0×2.30.6×1.241.25×1.352.42m 则局部冲刷标高：-2.4-2.42-4.82m。计算桩顶上外力Pi,Qi,Mi及最大冲刷线处桩上外力P0,Q0,M0 Pi1700kN Qi50kN Mi2000kN换算到最大冲刷线处：P01700kNQ050+0.016+5.5255.54kNM02000+0.016×(4.82+0.5)+5.52×(4.82-2.2-2.79)1998kN 桩在最大冲刷线处水平位移和转角x0和0 =0.7538,E=2.1×108kN/m2，I5.4×10-3m4x0=Ax+Bx=×1.27+×0.551.85mm<10mm（符合规范要求）。0=A+B=-1.45×10-3rad桩顶纵向水平位移： x1=1.93+1.45×10-3×7.12×10312.25mm 水平位移容许值：0.52.74cm=27.4mm 符合要求。 3、单桩整体稳定性由于钢管桩单桩桩顶最大荷载为，钢管桩的受压稳定性计算按照轴心受压杆件计算。按下式验算： 式中：N轴心压力 稳定系数抗压强度设计值受压构件的长细比限值，此处按照桥钢规定取150代入数据： 查表得则二、桩顶分配梁的计算： 塔吊基础连接布置图塔吊底座产生的弯距为 吊臂垂直（平行）分配梁工作： （一边梁受压，一边受拉）吊臂延对角线方向工作：（一端受压，一边端拉）1、分配梁G2的受力计算：G2采用2I56a的型钢,下面对G2进行承载力验算：型钢的横截面对中性轴的惯性矩:As=2×1353827076 mm2Ix=655760000×2=179046764mm4 Wz=1790467364÷280=4684000mm3 考虑塔吊对基础产生最不利荷载组合：当塔吊起升高度140m时，总重：170T 弯距：200T.m 扭矩：40T.m工况1：当塔臂以垂直G2梁工作产生弯距时，G2所受的力如下图所示： （支端反力）G2所受的力如下图所示： （受拉）工况2：当塔臂平行G2梁工作产生弯距时，G2所受的力如下图所示： （支端反力） （支端反力）G2所受的力与G2受力一致，即： （支端反力） （支端反力）工况3：当塔臂以角线方向工作产生弯距时，G2一端受拉， 一端受压。 则G2受力图如下： （支端反力） （受拉）受力图如下： （支端反力） （支端反力）综上对三个工况分析G2受最大弯距和最大剪力分别为： （支端反力）均满足受力要求. 2、分配梁G1的受力计算：G1采用I56a的型钢,下面对G1进行承载力验算：型钢的横截面对中性轴的惯性矩:As=13538 mm2Ix=655760000 mm4 Wz=2342000mm3 通过对G2梁的分析， G1、G1所受荷载如下：工况G1所受荷载（T）G1所受荷载（T）1、吊臂垂直G2B端：95.2A端：92.5D端：-7.5C端：-7.52、吊臂平行G2B端：70.28A端：14.72D端：70.28C端：14.723、吊臂延对角方向B端：26.6A端：-13.1D端：97.3C端：58.2根据表格可知，不同工况对G1产生荷载都比G1大，下面分别对G1分析计算：工况1： 工况2： 工况3： 综上分析G1受最大弯距和最大剪力分别为： （支端反力）均满足要求。三、焊缝验算：1、塔吊基础桩顶焊缝验算(公路桥涵钢结构及木结构设计规范P21)：上述表格可知，当工况3时，G1产生最大上拔力，计算简图如下：
