MG450T提梁机基础设计书

六、结构计算
6.1、有限元模型建立 对提梁机轨道板基础采用 midas civil 建立板单元模型，模型中将提梁机轨道板与 桩基刚性连接，形成整体空间框架结构。约束边界条件、根据提梁机车轮布置添加提梁机 移动荷载、风荷载、自重等。
midas civil 有限元模型如下图 6-1 所示：
图 6-1：轨道板基础有限元模型
二、计算依据
1、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）； 2、《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.6-2005 J464-2005)； 3、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005 J4642-2005)； 4、《预应力混凝土管桩》国家建筑标准设计图集（10SG409）； 5、《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006）； 6、 MG450t 提梁机总图及梁场平面布置图等项目部提供的基本资料。
MG450t 提梁机轨道梁及基础计算书
一、工程概况
1.2、工程概况 提梁机自重 348t，走行为双轨道，单侧单腿 8 个轮，双腿 16 个轮，一对提梁机总共 32 个行走轮，提梁机设计文件设计最大单轮轮压 38t。 32m 预制箱梁自重 900t，采用两台 MG450t 提梁机进行提梁作业。 提梁机基础分左右 两条， 中心间距 38m， 单侧长度 150m， 轨道梁采用 C30 钢筋混凝土， 设置沉降缝，缝宽 2cm，间距 24.0m,截面尺寸分别为长×宽×高是 24.0×2.8m×1.5m 以 及 6.0×2.8m×1.5m，左侧提梁机基础采用高强预应力管桩，规格为 PHC-A500(100)，右 侧提梁机基础采用钻孔灌注桩，桩基直径 0.8m。
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四、荷载说明
1、混凝土自重 钢筋混凝土容重取 26.0kN/m3； 2、基础外力荷载 根据《MG450t 提梁机总图》，考虑不平衡受力，提梁机单个支点最大轮压为 38t， 单支点外力荷载如图 4-1 所示：
图 4-1：450t 提梁机示意图
图 4-2：450t 提梁机单支点荷载图示 3、水平风荷载 风荷载：水平风荷载强度W=K1×K2×K3×W0=1.15kPa； 基本风压W0:取淮安地区50年一遇风压W0=0.55kPa；
MG450t 提梁机 轨道梁及基 础设计计算书
计 复
算： 核：
设计负责人： 院总工程师：
二〇一六年八月
目
录
一、 工程概况............................................................. 1 1.1、任务来源 ........................................................... 1 1.2、工程概况 ........................................................... 1 二、 计算依据 ............................................................. 1 三、 材料参数............................................................. 1 3.1、材料容重 ........................................................... 1 3.2、材料性能指标 ....................................................... 1 四、 荷载说明 ............................................................. 2 五、 结构计算............................................................. 4 6.1、有限元模型建立 ..................................................... 4 6.2、桩基础单桩桩顶设计承载力计算 ....................................... 6 6.3、钻孔灌注桩设计计算 ................................................. 9 6.3.2、单桩轴向受压承载力验算............................................ 10 6.3.4、桩身截面承载力验算................................................ 11 6.3.5、桩基截面应力验算结果.............................................. 11 6.3.6、桩基截面短期效应组合裂缝验算结果.................................. 11 6.3.7、桩基沉降验算...................................................... 11 6.3.8、单桩抗拔力计算.................................................... 12 6.4、预应力管桩设计计算 ................................................ 13 6.5、轨道板设计计算 .................................................... 14 六、 结论................................................................ 22
风压体形系数K1：取1.4； 风压高度变化系数K2：该工点结构离地面高度32m,取1.15； 风压地形、地理条件系数K3：按风口区地区，取1.30； 单侧提梁机迎风面积S=150㎡， 提梁机水平风荷载F=W×S=172.5kN,单个轨道板基础 承受的风荷载为F=86.25kN,单个轨道板上每个车轴（两个车轮）传递的荷载大小为 F=21.56kN。 4、侧向土压力 ① 900t级轮胎式移梁机施工活载侧向土压： 根据轴重及轴距换算为等效高度的土柱 计算对轨道梁的水平土压力。 移梁机整机重量：600t,额定起重量：900t,轮间距 2.7m，轮胎数量64个,单轮平均最 大轮重234kN。
三、材料参数
3.1、材料容重 钢筋混凝土：26.0kN／m3，钢材：78.5kN／m3 3.2、材料性能指标 取值依据：（TB10002.1-2005）
C30 混凝土容许应力： 抗压强度： b 10.0MPa （弯曲及偏心受压）； t p 1.98 MPa （主拉应力）
1
钢筋容许应力： HRB335 钢筋 : S 180MPa （主力）:HRB400 钢筋 ： S 210 MPa （主力）； 取值依据：(TB10002.3-2005 J4642-2005) 高强预应力混凝土管桩（PHC-A500(100)）： 单桩轴心受压承载力设计值为 3150kN；轴心受拉承载力设计值为 598kN；桩身受剪承 载力设计值为 206kN。 取值依据：《10SG409-预应力混凝土管桩》
6.2、桩基础单桩桩顶设计承载力计算 运行 midas civil 有限元程序，桩基础桩顶设计承载力的包络图最大值和最小值分别如下图 6-2、6-3 所示：
图 6-2：轨道梁桩基础桩顶设计承载力包络图（最大值）
图 6-3：轨道梁桩基础桩顶设计承载力包络图（最小值）
桩基础单桩桩顶设计承载力计算结果如下表 6-1 所示： 表 6-1：桩基础单桩桩顶设计承载力计算结果汇总表 节点 435 436 437 438 439 440 435 436 437 438 439 440 435 436 437 438 439 440 435 436 437 438 439 荷载 自重 自重 自重 自重 自重 自重 风荷载 风荷载 风荷载 风荷载 风荷载 风荷载 提梁机走行(最大) 提梁机走行(最大) 提梁机走行(最大) 提梁机走行(最大) 提梁机走行(最大) 提梁机走行(最大) 提梁机走行(最小) 提梁机走行(最小) 提梁机走行(最小) 提梁机走行(最小) 提梁机走行(最小) FX (kN) -0.3 0 0.3 -0.3 0 0.3 6.6 6.7 6.8 -6.5 -6.6 -6.9 -0.3 0 0.3 -0.3 0 0.3 -16.7 -4.3 -12.4 -16.7 -4.3 FY (kN) 0 0 0 0 0 0 0.7 -14.1 -29.4 0.7 -14.3 -29.8 0 0 0 0 0 0 -2.9 -1.4 -2.9 -0.1 0 FZ (kN) 112.9 108.1 112.9 112.9 108.1 112.9 4.5 6.9 7.2 -4.5 -6.9 -7.2 112.9 108.1 112.9 112.9 108.1 112.9 -179.1 0 -179.1 -179.1 0 MX (kN*m) MY (kN*m) 桩号 0 0 0 0 0 0 -0.1 4.8 9.9 -0.1 4.9 10.1 0 0 0 0 0 0 -0.3 -0.2 -0.3 0 0 0 0 0 0 0 0 1.8 1.9 1.9 -1.8 -1.8 -1.9 0 0 0 0 0 0 -9.7 -10.3 -11.5 -9.7 -10.3 1# 2# 3# 4# 5# 6# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 1# 2# 3# 4# 5#
900t提梁机走行过程中对轨道梁基础产生的水平侧压力由6根预应力管桩承担，每根管 桩承担的水平剪力为F=F0/6=124.5kN ②临近铁路活载土压： 列车竖向荷载采用“中-活载”,按右侧轨道梁外缘位于既有铁路坡脚外1.0m通过 换算为等效土柱计算侧向土压: 换算土柱宽度3.7m，荷载强度60.2kPa，按铁路路基高 出原地面2.5m计算。 取值依据《铁路路基支挡结构设计规范》附录A(TB10025-2006) 换算等效土高度：h=60.2/18=3.4m 对轨道梁的水平压力 e=ε×γ×h=0.72×18×（3.4+2.5）=76.5kPa 对轨道梁的水平力 F0=e×s=76.5×(2+2+2)×1.5=688.5kN 列车活载对轨道梁基础产 生的水平侧压力由 6 根钻孔桩承担，每根桩承担的水平剪力为 F=F0/6=114.8kN。
图 4-3：900t 轮胎式移梁机示意图
图 4-4：轮胎式移梁机单支点荷载图示 等效土柱宽度：B=2.7+0.6=3.3m, 等效土柱长度:l=9.8m 换算土柱荷载：P=(234×4× 4)/(3.3×9.8)=115.8kPa 换算等效土高度： h=115.8/18=6.4m 对轨道梁的水平压力 e=ε×γ×h=0.72×18×6.4=82.9kPa 对轨道梁的水平力 F0=e×s=82.9×(2+2+2)×1.5=746.1kN 依据 (TB1002.1-2005)
五、计算荷载组合 荷载组合一：基础自重 荷载组合
二：基础自重+450t提梁机荷载 荷载组合三：基础自重 +450t提梁机荷载+列车活载土压 荷载组合四：基础自重 +列车活载土压 荷载组合五：基础自重+900t轮胎式移 梁机荷载 荷载组合六：基础自重+900t轮胎式移梁机侧 向土压 荷载组合七：基础自重+450t提梁机荷载+900t轮胎式移梁机侧向土压 荷载组 合八：基础自重+450t提梁机荷载+风荷载 荷载组合九：基础自重+450t提梁 机荷载+列车活载土压+风荷载 荷载组合十：基础自重+450t提梁机荷载+900t 轮胎式移梁机侧向土压+风荷载
续表 6-1：桩基础单桩桩顶设计承载力计算结果汇总表