梁场台座计算书.docx

1、梁场台座计算书汉宜铁路 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、存梁台座相关设计图纸9.公路钢筋混凝土及预应力混凝土

2、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（持力层）。台座底在两端宽 2.9m，中部宽

3、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 2 ：模板拆除，

4、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出现在台座端部。台座整体竖向向下沉降，最大位移为5m 左右处，最小支撑反力为 6.3KN，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：

5、KN)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

6、意图 ( 单位：mm)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）-3.4 64.4工况1 最大（小）处 53.7 -1.31+40.4 6.3-34.7 156.3 -2.23工况2 最大（小）处 360+331.8 12.4 +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

7、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 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

8、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) 700.0 811.3=1586.4kN台座两端底宽 2.9m的截面抗剪能力下限： Vu2=0.0005 2fcu bh0=0.00051.00 30.0 700.0 811.3=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) 700.0 752.0=147

9、0.4kN台座中部底宽 1.88m的截面抗剪能力下限： Vu2=0.0005 2fcu bh0=0.00051.00 30.0 700.0 752.0=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。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 + 2 d 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 d 1m；为换填碎石层的扩散

10、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=2.982.9+ 18 1=95.3kpa =B + 2 d tan 2.9 + 2 1 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 + 2 1 tan 30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要求。四、 潜江（仙桃）制梁台座计算1、设计资料该区所测的三

11、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基暂按其特征承载力为 150KPa 来

12、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梁支座附近。最大负弯矩

13、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-3.464.3工况 1最大（小）处54-1.3

14、8+41.36.3-36156.2-2.35工况 2最大（小）处360+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

15、 12 的钢筋，距顶 28cm处配置有 4 根12 的钢筋，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) 700.0 811.3=1586.4kN 台座两端底宽 2.9m的截面抗剪能力下限：Vu2=0.0005 2f

16、cu bh0=0.00051.00 30.0 700.0 811.3=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) 700.0 752.0=1470.4kN台座中部底宽 1.88m的截面抗剪能力下限： Vu2=0.0005 2fcu bh0=0.00051.00 30.0 700.0 752.0=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

17、 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；据铁路桥涵地基和基础设计规范表 4.1.2 2，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 + 2 d 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 d 0.5m；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

18、宽 2.9m 处，换填的碎石土底部：B 2.982.9+ 18 1=96.1kpa =+ d=B+ 2d tan2.9+ 21tan 30对于底宽 1.88m 处，粘土持力层顶部：B + d=1.8834.7 + 18 1=53.8kpa =B + 2 d tan 1.88 + 2 1 tan 30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=2 0.5m=3.14ml = 7.5m= (25KPa 5.

19、5m+35KPa2m) 7.5m=27.7Kpa= A0. 25 0.25 2=0.39m2根据地质资料，按保守取为 50KPa。P=0. 5 (Ul +A) 336KN而该处最大支撑反力为 156. 2 01.652 = 288.4KN 336KN，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

20、.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 157.9K

21、NM 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）

22、弯 矩 （ KN.M）支反力 kN 变形 mm-157.9 273.7 -5.068最大（小）处 673.1+439.3 237.1 -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 32

23、3KNM157.9KNM，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) 800.0 1230.0=2748.7kN截面抗剪能力下限：Vu2=0.0005 2fcu bh0=0.00051.00 30.0 800.0 1230.0=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 4.1.2 2，碎石土地基的最小基本承载力（松散）

24、为 200 400 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 + 2 d 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 d 1m；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 3 =+ d=2027+ 18 1=182.4KpaB + 2 d tan B + 2 d tan 正常情况下，可取 =35时B 3 =+ d=

25、2027+ 18 1=156.2 KpaB + 2 d tan B + 2 d tan 根据地质资料，粘土持力层的承载力特征值为 180 KPa 156.2KPa，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

26、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