2、塔吊基础设计(单桩)

1.计算参数 （1）基本参数

采用1台QTZ63塔式起重机，塔身尺寸1.51m,基坑开挖深度-3.20m；现场地面标高31.00m,承台面标高-1.80m。

（2）计算参数 1）塔机基础受力情况

基础荷载 荷载工况 Fk 工作状态 非工作状态 765.00 700.00 P(kN) Fh 35.00 26.00 M 1658.00 1350.00 M(kN.m) MZ 2.00 0 MF =kF =hM =M =zM z基础顶面所受垂直力基础顶面所受水平力基础顶面所受倾覆力矩基础所受扭矩F kF h

比较桩基础塔机的工作状态和非工作状态的受力情况，塔机基础按工作状态计算如图：

Fk=765.00kN，Fh=35.00kN，M=1658.00+35.0×1.30=1703.50kN.m

Fk‘=765.00×1.35=1032.75kN，Fh，=35.00×1.35=47.25kN，Mk=(1658.00+35.0×1.30)×1.35=2299.73kN.m

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塔吊基础受力示意图2）桩顶以下岩土力学资料 序号 厚度 L(m) 极限侧阻力标准值qsik(kPa) 40.00 60.00 40.00 60.00 岩石饱和单轴抗压强度标准值frk(kPa) 160.00 150.00 160.00 ∑qsik*ι 328.00 132.00 30.00 102.00 592.00 0.40 0.40 0.40 0.40 ∑λiqsik*ιi 地层名称 qsik*ιi 抗拔系数λλiqsik*ιii (kN/m) (kN/m) 1 填土 8.20 2.20 0.75 1.70 12.85 131.20 52.80 12.00 40.80 236.80 2 粉质粘土 3 粉砂 4 粉质粘土 桩长 i3）基础设计主要参数 基础桩采用1根φ1800钻（冲）孔灌注桩，桩顶标高-3.10m，桩端不设扩大头，桩端入粉质粘土 1.70m；桩混凝土等级C25，fC=11.90N/mm2 ,EC=2.80×104N/mm2；ft=1.27N/mm2，桩长12.85m；钢筋HRB335,fy=300.00N/mm2 ,Es=2.00×105N/mm2；

承台尺寸长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.40m；桩中心与承台中心重合,承台面标高-1.80m；承台混凝土等级C25,ft=1.27N/mm2,fC=11.90N/mm2,γ

Gk=a×b×h×γ

砼

砼

=25kN/m3。

=4.50×4.50×1.40×25=708.75kN

2.桩顶作用效应计算 （1）轴心竖向力作用下

Nk=(Fk＋Gk)/n=(765.00+708.75)/1=1473.75kN

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（2）水平力作用下 Hik=Fh /n=35.00/1=35.00kN 3.桩基竖向承载力验算

（1）单桩竖向极限承载力标准值计算

hr=1.70m,d=1.80m=1800mm,hr/d=1.70/1.80=0.94,查表得，δr=1.04 Ap=πd2/4=3.14×3.24/4=2.m2

Qsk=u∑qsiki =πd∑qsiai=3.14×1.80×592.00=3345.98kN Qrk=δrfrkAp=1.04×160×2.=422.66kN Quk=Qsk+Qsk=3345.98+422.66=3768.kN Ra=1/KQuk=1/2×3768.=1884.32kN 4.桩基竖向承载力计算 轴心竖向力作用下

Nk=1473.75kN＜Ra=1884.32kN,竖向承载力满足要求。

5.桩基水平承载力验算

（1）单桩水平承载力特征值计算

αE=Es/Ec=2.00×105/2.80×104=7.14,γm=2,δN=0.50 ρg=0.2+(2000-1800)/(2000-300)×(0.65-0.2)=0.25%

Wo=πd/32[d2＋2(ES/EC－1)ρgd02]=3.14×1.80/32×(1.802+2×(7.14-1)×0.25%×(1.80-2×0.10)2)=0.59m3

Io=Wod/2=0.59×1.80/2=0.53m4

EI=0.85ECIo=0.85×2.80×107×0.53=12614000kN.m2 查表得:m=35.00×103kN/m4 ， bo =0.9(d+1)=2.52m α=(mbo/ECI)0.2=(35.00×1000×2.52/12614000)0.2=0.37 αL=0.37×12.85=4.76＞4 ，按 αL=4 查表得: Vm=0.768 Nk=(Fk’＋1.2Gk)/n=(1032.75+1.2×708.75)/1=1883.25kN An=πd2/4[1＋(Es/Ec-1)Pg]=2.×(1+6.14×0.25%)=2.58m2

RHa=(0.75×αγmftW0/Vm)(1.25+22ρg)(1+δNN1k/γmftAn)=(0.75×0.37×2×1.27×1000×0.59／0.768)×(1.25 + 22×0.25/100)×[1 + 0.50×1883.25/(2×1.27×1000×2.58)]=771.62kN

(2)桩基水平承载力

Hik=35.00kN＜Rha=771.62kN,水平承载力满足要求。 6.抗拔桩基承载力验算

（1）抗拔极限承载力标准值计算

Tgk=1/nu1ΣλiqsikLi=1.80×4×236.80=1704.96kN Tuk=ΣλiqsikuiLi=236.80×3.14×1.80=1338.39kN

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(2)抗拔承载力计算

Ggp=Ggp1＋Ggp2=4.50×4.50×1.80×18.80/1＋4.50×4.50×10.95×(18.80 - 10)/1=2636.55kN

Gp=Gp1＋Gp2=2.×1.90×25＋2.×10.95×(25 - 10)=537.84kN Tgk/2+Ggp=1704.96/2+2636.55=34.03kN Tuk/2+Gp=1338.39/2+537.84=1207.04kN 7.抗倾覆验算

bi=4.50/2=2.25m

倾覆力矩M倾=M＋Fh×h=1658.00+35.00×1.30=1703.50kN.m 抗倾覆力矩M抗=（Fk＋Gk）×bi＋(Tuk/2+Gp)×bi

=(765.00+708.75)×2.25+(1338.39/2+537.84)×2.25=6031.77kN.m M抗/M倾=6031.77/1703.50=3. 抗倾覆验算3.＞1.6,满足要求。 8.桩身承载力验算 (1)正截面受压承载力计算

Nk =(Fk’＋1.2Gk)/n=(1032.75+1.2×708.75)/1=1883.25kN Ψc=0.70

ΨcfcAp=0.70×11.90×1000×2.=21158.20kN

正截面受压承载力=21158.20kN＞NK=1883.25kN,满足要求。 （2）配筋计算

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采用HRB335钢筋,fy=300.00N/mm2,按照配筋率ρ=ρg=0.25%计算： As1=ρAP=0.25%×2.×106=6350mm2 桩身钢筋抗拔计算：

As2=2M倾/dfy=2×1703.50×106/(1800×300)=6309mm2

比较As1和As2,按As1配筋，取2120，As=21×314=6594mm2>AS1=6350mm2 (满足要求) 9.承台受冲切承载力验算 只考虑塔身边冲切承载力计算：

Fι=F－1.2ΣQik=Fk’=1032.75kN，ho=1.40-0.10=1.30m=1300mm βhp=1.0+(2000-1400/(2000-800)×(0.9-1.0)=0.95 а0=(4.50-1.51)/2=1.50m,λ=а0/ho=1.50/1.30=1.15 β0=0.84/(1.15+0.2)=0.62 um=4×(1.51+1.50)=12.04m

βhpβ0umftho=0.95×0.62×12.04×1.27×1000×1.30=11708.17kN 承台受冲切承载力=11708.17kN＞Fk=1032.75kN,满足要求。

10. 承台受剪切承载力计算 V=Nk’=Fk’/n=1032.75/1=1032.75kN

βhs=(800/ho)1/4=(800/1300)0.25=0.,λ=а0/ho=1.50/1.30=1.15 α=1.75/(λ+1)=1.75/(1.15+1)=0.81,b0=4.50m=4500mm βhsαftb0ho=0.×0.81×1.27×1000×4.50×1.30=5355.93kN 承台受剪切承载力=5355.93kN＞V=1032.75kN,满足要求。

11.承台配筋计算 （1）承台弯矩计算 Ni=Fk=1032.75kN，xi =0.90m M=Nixi=1032.75×0.90=929.48kN.m （2）承台配筋计算

基础采用HRB335钢筋,fy=300N/mm2

As1=M/0.9fyho=929.48×106/(0.9×300×1300)=28mm2 采用HRB335钢筋，fy=300N/mm2,最小配筋率ρ=0.15%计算配筋: As2=ρbho=0.0015×4500×1300=8775mm2

比较As1和As2，按As2配筋,取2820@1mm (钢筋间距满足要求) As=28×314=8792 mm2

承台配筋面积=8792mm2＞8775mm2,满足要求。

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12.计算结果 （1）基础桩

1根φ1800 钻（冲）孔灌注桩，桩端不设扩大头,桩顶标高-3.10m，桩长12.85m，桩端入粉质粘土 1.70m；桩混凝土等级C25,桩身钢筋采用2120,箍筋采用φ10mm@250mm。

（2）承台

长(a)=4.50m、宽(b)=4.50m、高(h)=1.40m；桩中心与承台中心重合，承台面标高-1.80m；混凝土等级C25,承台底钢筋采用双向2820@1mm。

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