1、长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程门 式 起 重 机轨 道 基 础 设 计 计 算 书编 制 人： 审 核 人： 批 准 人: 重庆巨能建设(集团)有限公司二 0 一三年六月三日-i - 目 录1 设计依据 12 工程概况 12.1 工程背景 .12.2 桥梁概况 .23 设计参数 33.1 门式起重机技术资料 .33.2 门式起重机基础设计参数 .44 门式起重机基础内力分析 54.1 计算模型 .54.2 计算结果 .65 地基梁配筋计算 .85.1 地基梁下缘配筋计算 .85.2 地基梁上缘配筋计算 .85.3 地基梁箍筋配置 .96 门式起重机基础基底应力验算 .117 附件 12长江汉普
2、顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-1 - 1 设计依据1.重庆木洞苏家浩大桥工程两阶段施工图设计;2.公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007） ；3.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） ；4.公路工程水文地质勘测规范 （JTGC30-2002）;5.公路桥涵施工技术规范 （JTGT F50-2011 ）;6.混凝土结构设计规范 （GB500102010）;7. 苏家浩大桥地质勘探资料；8. 门式起重机生产厂家提所供有关资料；9. 现场考察资料。2 工程概况2.1 工程背景长江.汉普顿项目位于重庆市巴南区木洞镇桃花岛，桃花岛
3、在三峡 175m蓄水后形成天然孤岛。项目地处长江上游，紧接广阳、中坝岛，南靠巴南木洞镇,与江北区五宝镇隔江而望。项目基地距市中心 26 公里，位于重庆 1小时经济圈内。深圳联合金融充分利用岛内的优质生态景观系统，构建城市近郊休闲度假旅游及长江国际黄金水上旅游新地标，打造丰富、常年吸引人气的旅游项目，建设可以使游客停留的项目与设施，比如巴渝小镇、金融汉普顿、滨水演绎区、国际 Town 和体育公园等休闲娱乐设施等。长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-2 -图 1.1 苏家浩大桥地理位置图为满足桃花岛整体开发、木洞镇旧城改造和解决岛上交通出行，规划在岛的上、下游区域各建设一
4、座大桥，首先修建上游桥位的苏家浩大桥。2.2 桥梁概况苏家浩大桥起于茶涪路，与茶涪路平交，横跨长江河汊，止于桃花岛；其中引道长度约 25m，桥梁长度 469m，桥梁全宽 23m,桥面设 1.5%的双向横坡；平面无转点；采用了 0.8%的单向纵坡。主桥采用的是上承式混凝土拱桥，主桥跨径组成为：480m+87m，主拱圈采用箱形板拱形式。主拱净跨 73.8m，净矢高为 13m，净矢跨比为1/5.68，拱轴系数 m=2.0。桥梁主拱圈的总高度 D1.4m。引桥采用 36.4m空腹式拱桥，桥梁总长 469m。主桥桥墩为空心薄壁墩，主墩基础为钻孔灌注桩基础和扩大基础。图 1.2 拟建项目长江汉普顿桃花岛苏
5、家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-3- 苏家浩大桥总体布置图单幅桥主拱圈由 7 片拱箱组成，每片拱箱分为 3 段预制吊装。每段拱箱的制作，是将先期分块预制的腹板和横隔板在底板钢筋骨架上进行组装，然后现浇底板、接头，最后浇筑顶板，形成闭合的拱箱构件，在浇筑顶板混凝土前，应先预埋立柱底梁伸入顶板的钢筋。吊装后进行箱段之间的纵横连接加固工作和浇筑纵缝混凝土。为加强 7 片拱箱的横向联系，在所有拱箱架设完毕并浇筑纵缝后，再浇筑一层 10cm 的混凝土横向连接层，内设D10 钢筋网。现浇纵缝混凝土前，应先扎好底梁和立柱伸入纵缝的钢筋。每段拱箱均在岸边分 3 段预制，然后采用缆索和扣索吊装拼装成
6、拱。架设时，先从靠近预制场地一侧桥跨开始往另一侧逐跨架设，先架设靠近大桥中心线（桥轴线）的 4 片拱箱，全桥贯通成拱后，然后与第一轮吊装相反的方向从大桥一侧向另一侧逐跨吊装靠近内侧的四片拱箱，按此顺序吊装完成所有拱箱。架设时应注意横桥向的对称施工。为此，在桃花岛上设置预制场，采用门式起重机对拱肋进行吊运和存放。为确保门式起重机在桥梁施工工程中正常工作，预制场内设置门式起重机行走通道。对门式起重机基础进行专门设计。3 设计参数3.1 门式起重机技术资料苏家浩大桥移梁所采用的门式起重机结构见图 3.1。其主要参数见表3.1。长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-4 -图 3
7、.1 门式起重机构造图表 3.1 苏家浩大桥门式起重机基础设计参数用途：移梁序号 项目 代号 值 单位 依据 备注1 型号：MQ80/22 2 台 2 起重机质量 66758 kg 3 跨距 22 m 4 起升高度 8/7.5 m 5 轮数 8 只 6 支腿纵距 5.5 m 7 轮距 0.6 m 8 使用方式：两台门机抬吊一片梁 3.2 门式起重机基础设计参数门式起重机行走轨道基础采用钢筋砼条形基础，采用倒 T 形截面（图3.2） ，混凝土强度等级为 C30。门式起重机行走轨道采用门式起重机厂家设计要求重型起重钢轨，基础设计中不考虑轨道与基础的共同受力作用，忽略钢轨的承载能力。门式起重机跨度为
8、 22m。基础设计时，仅对一条基础进行计算。为保证基础可自由伸缩，根据台座布置情况，每 50m 设置一道20mm 宽的伸缩缝。长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-5- 251048图 3.2 门式起重机基础一般构造图3.2.1 设计荷载根据门式起重机厂家提供资料显示，门式起重机自重为 P1=66.758t，拱肋节段最大重量按 P2=70.8t 计。门式起重机自重考虑 1.1 的增大系数，拱肋吊装时考虑 1.2 的动力系数。则门式起重机每个轮上作用的荷载有： KNp 8921401672582砼自重按 25.0kN/m3 自动计入，土体容重按 2.7kN/m3 计。3.
9、2.2 地勘资料根据探勘资料取地基承载力容许值： KPafa150地基压缩模量： MPaEs91.34 门式起重机基础内力分析4.1 计算模型门式起重机基础内力采用 Midas Civil 进行分析，计算见图见图 4.1。地基梁长度取 50m，截面尺寸按照图 3.2 取定。采用只能承受压力的弹性支承约束模拟地基梁下部土体（弹性支承连续梁） ，基床反力系数取为K=10000kN/m3，相当于较松散的中等密实土的参数。由于弹性支承连续梁上荷载作用在端部和中部的受力有区别，故在加载位置上取两种典型情况，加载 1 为端部加载，加载 2 为中部加载。长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计
10、计算书-6 -12PKP图 4.1.1 地基梁简化计算模型图 4.1.2 地基梁有限元模型（端部加载时）图 4.1.3 地基梁有限元模型（中部加载时）4.2 计算结果1）弯矩长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-7- 图 4.2.1 弯矩图（端部加载时）图 4.2.2 弯矩图（中部加载时）计算得到的弯矩分布图如图 4.2.1、4.2.2 所示。可见，当门式起重机位于地基梁端部区域时，在地基梁内产生的最大正弯矩为 151.027kN-m，对应的最大负弯矩为-69.985kN-m。而当门式起重机位于地基梁中部区域时，产生的最大正弯矩为 121.68kN-m，最大负弯矩为-6
11、7.998kN-m。2）剪力长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-8 -图 4.2.3 剪力图（端部加载时）图 4.2.4 剪力图（中部加载时）计算得到的剪力分布图如图 4.2.3、4.2.4 所示。可见，当门式起重机位于地基梁端部区域时，在地基梁内产生的最大剪力为 146.701kN。而当门式起重机位于地基梁中部区域时，产生的最大剪力为 146.661kN。5 地基梁配筋计算长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-9- 5.1 地基梁下缘配筋计算地基梁下缘配筋受力图示见图 5.1。 hb12xMd0Asdfc图 5.1 地基梁下缘配筋计算受力图示
12、计算公式见式 5.1 和 5.2。(5.1)bxfaAfcSsd1(5.2)2hMoo5.2 地基梁上缘配筋计算地基梁上缘配筋受力图示见图 5.2。 hb2xd0sdfc图 5.2 地基梁上缘配筋计算受力图示计算公式仍采用式 5.1 和 5.2。5.3 地基梁箍筋配筋计算箍筋的设置：设采用四肢箍筋 8200cm，则配箍率公式为(5.3)bSAVsvs依据规范，钢筋混凝土梁抗剪强度计算公式为长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-10 -(5.4)csdoV(5.5)SVK,CUcs ffP.bh.V60214503321 依据如上数据及公式得配筋计算表：门式起重机轨道基础
13、及配筋计算1.轨道基础下缘钢筋计算项目 值 单位 备 注相对界限受压区高度 b= 0.53 弯矩组合设计值 Md= 151.027 MPa 基础梁高度 h= 800 mm 混凝土保护层厚度 a= 40 mm 截面有效高度 h0= 760 mm 腹板宽度 b= 500 mm 底板宽度 b1= 1500 mm C30 混凝土轴心抗压强度设计值 fcd= 13.8 MPa C30 混凝土轴心抗拉强度设计值 ftd= 1.39 MPa 纵向普通钢筋(HRB400)的抗拉设计值 fsd= 330 MPa 纵向普通钢筋(HPB300)的抗拉设计值 fsd= 270 MPa 重要性系数 0= 1 根据正截面
14、抗弯承载力计算规定，得到混凝土受压区高度 x 的二次方程系数：A 3450 B - C 混凝土受压区高度 x 29 mm bh0= 403 混凝土受压区高度计算结果判定: 符合要求 受拉区纵向普通钢筋的截面面积 As= 614 mm2 实际配筋：直径 12 mm 根数 8 受拉区纵向普通钢筋实际截面面积 905 mm2 配筋率 0.238 最小配筋率 min 0.190 钢筋间距= 0.203 m 配筋率判定： 满足最小配筋率要求 结论： 满足规范要求 2.轨道基础上缘钢筋计算弯矩组合设计值 Md= 69.985 MPa 根据正截面抗弯承载力计算规定，得到混凝土受压区高度 x 的二次方程系数：
15、A 3450 长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-11- B - C 混凝土受压区高度 x 13 mm bh0= 403 混凝土受压区高度计算结果判定： 符合要求 受拉区纵向普通钢筋的截面面积 As= 282 mm2 实际配筋：直径 12 mm 根数 4 受拉区纵向普通钢筋实际截面面积 452 mm2 配筋率 0.040 钢筋间距= 0.133 m 配筋率判定： 满足最小配筋率要求 结论： 满足规范要求 3.轨道基础箍筋计算异号弯矩影响系数 1= 1 预应力提高系数 2= 1 受压翼缘的影响系数 3= 1.1 混凝土强度等级 fcu,k= 30 斜截面内纵向受拉钢筋的
16、配筋百分率 P 0.575 最大剪力 Vd= 146.701 kN 0Vd= 146.701 0.5*0.001*2*ftd*b*h0= 264.1 是否需要进行抗剪验算 不需要进行抗剪验算 箍筋间距sv= 0.220 m 箍筋直径 d= 8 mm 箍筋肢数 n= 4 箍筋面积 Asv= 201.7 箍筋配筋率 sv= 0. Vsv= 384. 配筋率判定： 满足最小配筋率要求 结论： 满足规范要求 综上所述，地基梁的配筋图如图 5.3 所示。长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-12 -8050501504 720 44174122313.35 530616图 5.3
17、 地基梁钢筋构造图预制场 570m 龙门吊轨道基础梁材料数量表项目材料 编号截面面积（m2)间距(m)数量(根）单根长度（m)总长度(m)每米重量(kg)小计 单位 合计混凝土 C30 0.70 570.00 1140.00 798.00 m3钢筋HRB400 12 1 24.00 550.00 13200.00 0.8885 11727.94 kg8 2 12.00 550.00 6600.00 0.3949 2606.21 kg8 3 0.22 9996.00 2.26 22590.96 0.3949 8920.72 kg8 4 0.22 4998.00 2.95 14744.10 0.3
18、949 5822.15 kg钢筋HPB30014 5 0.50 4396.00 0.30 1318.80 1.2093 1594.85 kgC30 砼：798m3 HRB40012:11.73 吨HPB3008：17.35 吨HPB30014：1.595 吨6 门式起重机基础基底应力验算根据门式起重机轮轴作用位置可分为两种情况，一种是作用在地基梁端部，一种是作用在中部，忽略钢轨的影响，按 45 度角扩散至地基土上，计算基底应力。作用荷载有，门式起重机自重，拱肋重量和地基梁自重，其中门式起重机自重和拱肋吊装的合力为 P=151.027KN，同时考虑应力扩散范围的地基梁自重。长江汉普顿桃花岛苏家浩大桥工程 门式起重机轨道基础设计计算书-13- 当轮轴位于端部时，基底应力为 KPaAP 9124551702071523301 aKfa当轮轴位于中部时，基底应力为 KPaAP29512702071523301 Kafa可见，轮轴位于地基梁各个区域时，基底应力均小于地基承载力容许值。结论：满足要求。基底应力验算见图 6.150125044图 6.1 基底应力验算7 附件1、 预制场平面布置图重 庆 巨 能 建 设 （ 集 团 ） 有 限 公 司二 0 一 三 年 六 月 三 日
