软基础情况的塔机基础设计

软基础情况的塔机基础设计

软基础情况的塔机基础设计

以QTZ40Ⅲ型塔机的参数为计算依据，按照最大安装高度90m计算自重（取最不利荷栽组合）进行人工挖孔桩基础设计计算。

一、塔机基础设定（采用QTZ40Ⅲ型晟立塔机作为演算对象） 1、QTZ40Ⅲ型塔机基本参数： 吊臂端头至回转中心为40.80m 平衡臂尾至回转中心为12.50m

配重为4.5T，吊臂端头最大起吊重量1.0T

2、从最不利受力考虑：塔机空载时倾覆力矩最大。（承力挖孔桩考虑为阴影面积部分） 二、混凝土基础抗倾覆稳定性计算 1、计算倾覆力矩 M倾=F配·L1

（其中F配=4.5T=45KN，L1=12.50m）

因此M倾=（45×1.2）×12.5=675（KN·m） 2、计算抗倾覆力矩

（1）M抗=F·L2（F由基础自身重量F1、嵌入基岩部分嵌固力F2组成） （2）计算基础自身重量F1： 承台基础自重G1=46T=460KN

（不考虑挖孔桩自身重量，作为安全储备） （3）计算嵌入基岩部分嵌固力F2： F2=ξr·frk·Ur·hr

查DB50/5001—1997《重庆市建筑地基基础设计规范》第5.4条有： ξr—嵌固力分布修正系数，取为0.0625；

Ur—嵌岩部分桩的周长，取为2π×0.6=3.768m; hr—桩的嵌岩深度，取为1.5×（0.6×2）=1.8m;

frk—岩石在天然湿度条件下单轴抗压强度标准值，取为≥5Mpa;

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则F2=0.0625×5×10×3.768×1.8=2119.5KN 因此F=F1＋F2=460＋2119.5=2579.5KN

M抗=F·L2=2579.5×0.6=17.7（KN·m） 3、由M抗=17.7（KN·m），M倾=675（KN·m） 可得M抗>M倾且安全系数K=M抗/M倾=2.3

由上验算可知混凝土基础抗倾覆稳定性满足要求。 三、地基基础承载能力计算

1、地基基础承载能力应满足：γ0·N压≤N承（γ0—建筑桩基重要性系数，对于柱下单桩的一级建筑桩基取γ0=1.2）

2、计算塔机在最不利载荷情况下对地基的最大压应力N压： G1—塔机自重（含配重），取为37T即370KN； G2—承台基础自重，取为46T即460KN；

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G3—挖孔桩自重（假定桩长度为15m），取为25KN/m×（15×π×0.6）=424KN； G4—最大起吊重量，取为4T（在起吊臂最近点起吊），即40KN； 则N压=（G1·α1·α3＋G2＋G3）×1.2＋（G4·α2·α3）×1.4 （查GB/T13752—92《塔式起重机设计规范》第4.2条，有：

α1—当从地面提升质量时，塔式起重机结构受到的振动激励的起升冲击系数，取为1.1； α2—当从地面提升质量时，塔式起重机受到的动荷载作用的起升动载系数，取为1.9；

α3—塔式起重机或其起重小车运行时，由于轨道不平整而产生冲击荷载的运行冲击系数，取为

1

1.2；）

则N压=（370×1.1×1.2＋460＋424）×1.2＋（40×1.9×1.2）×1.4 =（488.4＋460＋424）×1.2＋91.2×1.4 =16.9KN＋127.7KN=1774.6KN 3、计算地基基础承载能力N承

由DB50/5001—1997第5.4条可知：

人工挖孔桩的单桩竖向极限承载力标准值Rk=Rsk＋Rrk＋Rpk （Rk—嵌岩桩单桩竖向承载力标准值； Rsk—桩侧土总摩阻力标准值； Rrk—总嵌固力标准值； Rpk—总端阻力标准值；）

在本计算中，仅考虑Rpk作为桩的承载力，其它两项Rsk、Rrk作为安全储备，因此： 地基基础的承载力N承=Rpk=δp·frk·Ap （δp—桩端阻力分布修正系数，取为0.35；

frk—岩石在天然湿度条件下的单轴抗压强度标准值，取为≥6Mpa；

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Ap—桩端截面面积,取为π·0.6=1.13m)

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则N承=0.35×6×10（N/m）×1.13m=2373KN

4、由N压=1774.6KN，N承=2373KN知 N承>1.2N压 故满足要求。 四、挖孔桩的验算：

1、计算桩顶轴压力设计值N N=N压=1774.6KN

2、参照JGJ94—94第4.1.1条要求： 由γ0N≤fc·A

得N≤（fc·A）/γ0；

（γ0—建筑桩基重要性系数，按柱下单桩的一级建筑桩基取为1.2； N—桩顶轴向压力设计值；

fc—砼轴心抗压强度设计值，本计算中考虑桩身砼标号≥C20，且桩基施工工艺系数φc=0.8，故fc=0.8×9.6=7.68MPa； A—桩身截面面积；）

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有 （fc·A）/γ0=7.68×10×（3.14×0.6）/1.2=7234.5KN>N压=1774.6KN 故挖孔桩承载能力满足要求。

3、本计算书中挖孔桩的配筋可按JGJ94—94中第4.1.3条要求进行。

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即：①截面配筋率为0.42%，AS=（3.14×0.6）×0.0042=4748mm，查相关规范有16根φ20的

2

AS=5026mm，满足要求；

②沿桩身通长配筋且钢筋笼顶标高至承台基础顶面； ③箍筋采用φ6.5@200㎜,采用螺旋式箍筋；

④桩身砼强度等级为≥C20，主筋的砼保护层厚度为35㎜。

五、承台验算（以下的验算仅作为复核，不作为计为正式的设计计算） 1、本计算书中在塔吊承台中增设两根暗梁； 2、受弯计算

考虑仅让暗梁承受塔机传递下的荷载和承台自重荷载

（其中F为塔机标节传下的集中荷载，q为塔机基础承台1/4重量的匀布荷载） F=（G1·α1·α3）×1.2＋（G4·α2·α3）×1.4 =（370×1.1×1.2）×1.2＋（40×1.9×1.2）×1.4 =586.08+127.68=713.76KN

q=（460KN/2）÷1.875=61.3（KN/m）

2

（注：考虑暗梁的一半承受1/2承台重量）

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则MA=F·0.125+0.5×q×1.875=713.76×0.425+0.5×61.3×1.875=411.1（KN·m）

'而M抗=α1fcbx(h0－x/2)+fYA'S(h0－α

2

'S)

'其中fY=300N/mm （查GB50010—2002表4.2.3-1），

A'S=1473mm （查GB50010—2002附录B表B.1），

2

h0 =1225－25=1200mm，α

'则M抗＞fYA'S(h0－α

'S=25mm

'S)=300×1473×（1225－25）

6

=530.3×10（N/mm）

6

＞MA=411.1×10（N/mm）

因此承台满足抗弯要求。

3、承台受上部荷载的冲切、剪切破坏验算

冲切破坏验算式：γ0FL≤αftμmh0（查JGJ94—94中第5.6.6.2条） 剪切破坏验算式：γ0V≤βfcb0h0（查JGJ94—94中第5.6.8.2条）

由以上两个验算式可知承台受上部荷载的冲切、剪切破坏能否满足要求与承台的砼强度、几何尺寸有关，在本计算书中承台的要求（砼强度、几何尺寸、构造配筋）完全与塔机说明书中要求一致，并增加了两根暗梁，故该承台应能满足上部荷载的冲切、剪切破坏验算。

4、承台受挖孔桩反力的冲切破坏验算 冲切破坏验算式：γ0FL≤αftμmh0

（其中：FL—作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值

FL=（G1·α1·α3＋G2）×1.2＋（G4·α2·α3）×1.4=1265.76KN γ0—建筑桩基重要性系数，对于柱下单桩的一级建筑桩基取γ0=1.2；

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ft—承台砼抗拉强度设计值，承台砼为C25取为1.27N/mm； h0—承台冲切破坏锥体的有效高度，取为1250－25=1225 mm；

μm—冲切破坏锥体一半有效高度处的周长，取最小值为：π·1200=3768 mm；

α—冲切系数，α=

0.720.720.6；；由于λ取值范围为0.2～1.0，因此α最小为）

0.21.00.2故：γ0FL=1.2×1265.76=1518.9KN≤αftμmh0=0.6×1.27×3768×1225=3517.2KN，承台受挖孔

桩反力的冲切破坏验算满足要求。

本桩基础能满足在软弱地基上安全使用塔机的要求。

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