浅论烟筒桩基础的计算

浅论烟筒桩基础的计算

【摘要】：烟囱属于独立的高耸重要构筑物，在烟囱的基础设计中 ,常见的基础形式有刚性基础、钢筋混凝土板式基础和钢筋混凝土壳体基础。若浅层地基土质不良 ,不能满足承载力强度和地基变形时 ,则往往采用桩基础，本文列举实例，计算烟筒桩基础。

【关键词】：烟囱、桩基础

1．桩基计算原始数据：

（1）桩基承台采用环形承台。

（2）烟筒筒身在0.00米处荷载：取烟筒电算结果（每个工程不同）

本工程选取最不利组合如下：

风荷载组合（标准值）：M= 37030kN·m Q=541KN N=28732KN

地震作用组合（标准值）：M= 47212kN·m Q=890KN N=28732KN （3）承台底标高-4.50m

（4）采用预应力钢筋混凝土预制方桩，桩断面为450mm×450mm，桩长为16m，根据提供的《试桩报告》,单桩竖向承载力特征值R a =1000kN

（5）承台采用C30混凝土

2.桩布置及桩承台外形尺寸

（1）桩平面布置图：

桩数n=72根，第一圈16个；二圈24个；第三圈32个。

（2）环形承台外形尺寸：

承台底面积

A=πr12-πr42=π×92-π×4.72=185m2

承台自重及其上部土重：

承台体积V=π×（92-4.72）×2+π×（7.152-5.252）×2.5-

π×（92-7.152）×0.7×0.5-π×（7.152-62）×2.5×0.5 =462.3m3

上部土体积V=π×（92-7.152）×2.5+π×（5.252-52）×2.5+

π×（92-7.152）×0.7×0.5+π×（7.152-62）×2.5×0.5 =346.8m3

G1= 462.3×25×1.2+369.7×20×1.2=22742kN

（3）桩顶作用效应计算：

桩竖向力计算：

按〈烟筒设计手册〉

N ik=(Fk+GK)/n ±M k r i/½（6-84）（6-85）最外圈桩的半径 r1=8.5m第二圈的桩的半径为ｒ2=7m;第一圈桩的半径为

r3=5.2m.

风荷载组合（标准值）：

M= 37030kN·m Q=541KN N=28732KN

∑M k=37030+541X4.5=39464.5kN·m

½= ½（32×8.52+24×72+16×5.22）=1960m2

N ik=(28732+22742)/72±39464.5X8.5/1960=715±171

N max=715+171=886kN＜800×1.2=960＜1.2×1000=1200 kN

N min=715-171=544kN＞0

满足要求

地震作用组合（标准值）：

M= 47212kN·m Q=890KN N=28732KN

∑M k=47212+890X4.5=51217kN·m

N ik=（28732+22742）/72±（51217×8.5）/1960=715±222

N max=715+222=937kN＜800×1.5=1200＜1.5×1000=1500 kN

N min=715-222=493kN＞0

满足要求

桩水平力计算：

H ik===12.4kN

桩斜截面承载力计算：

按《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002

V≤0.25βc f c bh o （7.5.1-1）

0.25×1×14.3 N/mm2×450mm×420mm=675675N=675.7kN≥H ik=12.4kN （4）验算桩下端处地基承载力

桩下端标高 -20.5m

修正后地基强度f=101t/m2

（此数值取自提供的地勘报告）

桩下端至地面（承台、桩、土）总重：

G=A×h×γ+G1=185×16×22+22742=87862kN

桩基按实体基础考虑，桩下端处地基最大压力：

W==3.14×（184-9.44）/（32×18）=530m

当为风荷载组合（标准值）时：

P max=+=（28732+87862）/185+（37030+541×20.5）/530

630.3+90.8=721.5KN/m2＜f=1010kN/m2

P max=-=（28732+87862）/185-（37030+541×20.5）/530

630.3-90.8=539.5KN/m2＞0

当为地震作用组合（标准值）时：

P max=+

=（28732+87862）/185+（47212+890×20.5）/530

=630.3+123.5=753.8KN/m2＜f=1010kN/m2

P max=-

=（28732+87862）/185-（47212+890×20.5）/530

=630.3-123.5=506.8KN/m2＞0

3.桩承台冲切强度验算:

按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008

F l≤βhpβ0 u m f t h0（5.9.7-1）

地震作用组合（设计值）：

M=60416kN·m Q=1168KN N=F1=34479KN

a0=1.85-0.50-0.45/2=1.125m

h0=2.0-0.1-0.07=1.83m

λ===0.62

β0==1.02 (5.9.7-3)

βhp=0.9

在h0处桩边距承台环壁外边缘处的水平距离：

1.83×1.125/（2-0.1）=1.084m

u m=2πr =2×3.14×(9-1.85+1.084/2)=48.31m

f t=1.43N/mm2=143T/m2

F l=×32=15324kN=1532.4t

βhpβ0 u m f t h0=0.9×1.02×48.31×143×1.83=11607t＞F l

满足要求

按负载效应（轴向力、水平力和弯曲力矩）基本组合的地面单位面积的净反力验算冲切强度：

承台底面积：

A=πr12-πr42=π×92-π×4.72=185m2

W===530m3

P max=+=+=310.4KN/m2

F l= P max A L=310.4×185/32=1794.5kN＜11607t

满足要求

4.底板配筋：

按〈烟筒设计手册〉