塔吊基础计算书

西小江大桥主桥
悬浇箱梁塔吊安装基础
计
算
书
计算：
复核：
审核：
中交二公局第三工程有限公司
杭金衢高速公路改扩建工程第3合同段
二O一七年三月
H5810塔式起重机桩基础计算书
本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制：《大型塔式起重机混凝土基础技术规程》（JGJ/T 301-2013）、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）等编制。

一、工程概况
西小江大桥主桥变截面悬浇箱梁左幅桩号K12+334.5-K12+574.5，右幅桩号为K12+321.5-K12+561.5，共3跨，总长240m，跨径为65+110+65m。

主桥横跨杭甬运河，分为绍兴岸和萧山岸。

根据西小江大桥改建方案，外侧9. 5m先导桥已建成通车，内侧13.5m宽悬浇箱梁在内侧封闭区域组织施工，根据现场实际条件，为使主桥上部结构的施工材料、机具调运方便，我部拟采在绍兴岸、萧山岸各安装一台塔吊组织施工，保证内侧桥悬浇箱梁施工顺利完成。

二、塔吊选型及基础结构设计简介
1）塔吊选型：根据现场实际情况及主桥悬浇箱梁设计长度，结合厂家提供的塔吊信息，在保证现场施工质量、安全的前提下，确保悬浇箱梁顺利施工，同时达到经济效益最优化，我项目拟定采用H5810塔式起重机进行内侧桥主桥悬浇箱梁的施工。

依据现场场地情况以及左右幅悬浇箱梁错墩的特殊情况（见平面布置图），我部计划在西小江大桥绍兴岸右幅28#墩、萧山岸右幅27#墩处中分带位置各安装1台5810塔吊（辐射半径58m），供悬浇箱梁施工。

2）设计简介：H5810塔吊坐落在长、宽4.5m，高1.2m的C35混凝土承台上，混凝土承台下由4根钢管桩支撑（钢管桩采用φ600*8mm，纵、横向钢管中心间距为3.5m）。

每个塔吊基础钢管桩共4根，为保证塔吊中心位置位于桥梁中分带中心位置，其中2根钢管坐落于主墩承台上，单根钢管长度5m；2根位于自然地质中，单根钢管长度约21m。

钢管桩顶标高为5m。

3）施工简介：在主墩承台过程中预埋2块70*70*0.6cm厚钢板，供承台施工后基坑回填前将2根钢管桩安装在承台上。

基坑回填后塔吊基座安装前，将剩余2根21m长钢管打入自然土质中，钢管桩桩顶标高控制在4.7m。

钢管桩桩顶采用4.5*4.5*1.2m的C35混凝土承台，供塔吊基础节安装，工字钢间距为1.6m。

钢管桩伸入承台60cm，钢管桩口焊接钢筋成喇叭形，保证钢管与混凝土粘结力。

三、塔吊基础受力计算
3.1塔吊的基本参数信息
塔吊型号：H5810，塔吊起升高度H：30m，
塔身宽度B：1.6m，最大起重荷载Q：60kN，
自重G：451.2kN，钢管桩直径：0.6m，
钢管桩间距：3.5m，钢管壁厚：8mm
基础边长b：4.5m 基础高度h：1.2m
3.2、基础地质情况描述
根据已确定的塔吊安装位置结合设计地质勘察报告得知：右幅28#墩处
地质图按TZKC-46、右幅 27#墩处地质图按TZKS62-1的柱状图选择计算参数，具体见附表。

3.3、基础受力计算
5810塔吊基础计算参数
3.3.1基桩竖向承载力和抗拔承载力计算
1）承台自重Fg=25*b2*h=25*4.52*1.2=607.5KN
2）基桩平均竖向力：
工作状态：Qk=（Fv+Fg）/4=287.88KN
非工作状态：Qk=（Fv+Fg）/4=273.38KN
3）偏心荷载下竖向力：
工作状态：Pk.max=Qk+（Mk+Fn*h）/W=287.88+（1252+28*1.2）/（1.4141* 3.5）=
非工作状态：Pk.min=Qk-（Mk+Fn*h）/W=287.88-（1252+28*1.2）/
3）MIDAS建模计算：
采用MIDAS civil 2015软件建模得：钢管桩基础+型钢结构承台空间计算模型。

钢结构构件均梁单元模拟。

共计136个节点，128个梁单元。

钢管桩基础立面图、纵向侧面图、横向侧面图：
钢管桩平面图
4）单桩桩顶竖向力：
根据MIDAS civil 2015软件分析得出：承台上桩基荷载701.1KN ，打入自然土中桩基承载力为674.9KN 。

5）单桩竖向极限承载力标准值
按地基物理力学指标与承载力参数计算单桩竖向承载力标准值，按下列公式计算：
∑+=+=p pk p i sik pk sk uk q l q u A Q Q Q λ
式中，uk Q 为单桩轴向极限承载力标准值，kN ；sik q 为第i 层土的极限侧阻力标准值，kPa ；pk q 为极限端阻力标准值，kPa ；查地质勘查报告得到。

A p 为桩身的截面面积（m2）； U 为桩身周长（m ）；li 为按土层划分的桩长（m ）；λs 为侧阻挤土效应系数，直径为 600 mm 的管桩为 1；λp 为端阻闭塞效应系数，当入土深度与桩经比值大于 5 时，λp = 0.8λs
根据《路桥施工计算手册》，结合本项目地质条件报告，得出 λs ，见表 3。

表 3 开口管桩侧阻挤土效应系数查询表 D /mm ＜ 600 700 800 900 1000
λs 1 0.93 0.87 0.82 0.77
注: D 为钢管桩外径，D = 0.6 m 。

U = 3.14×0.6 m =1.885m ，A = 3.14×0.3×0.3 =0.283m2 。

查《工程地质勘查报告》得右幅28#处地质：τ1 = 25 kPa(流塑粉土) ，τ2 = 30 kPa(流塑粘土) ，τ3 = 45(可塑粉质黏土) ，τ4 = 30(软塑黏土) ，τ5 = 45(可塑粉质粘土) ，q pk = 110kPa 。

；右幅27#处地质：τ1 = 25 kPa(流塑粉土) ，τ2 = 45 kPa(软塑粘土) ，τ3 = 30(可塑粉质黏土) ，τ4 = 30(可塑粉质粘土) 。

q pk = 110kPa 。

左幅29#处单桩承载力： ∑+=+=p pk p i sik pk sk uk q l q u A Q Q Q λ= 1.885 × ( 5.2 × 25 + 30 × 1.1 + 45 × 4.3 + 30 × 4.5 + 45 × 3.1+0.55*25) + 0.8 × 0.283 × 110 = 1240.3 kN
则单桩竖向承载力特征值R a =Q uk /1.4=1240.3/1.4=885.9KN ； 当单桩承载力为885.9KN 时，桩基长度= 0.35+1.9+5.2+1.1+4.3+4.5+3.1+0.55=21m
右幅27#处单桩承载力：∑+=+=p pk p i sik pk sk uk q l q u A Q Q Q λ= 1.885 × ( 25 × 4.8 + 45 × 1.2 + 30 × 4 + 40 × 8.6 + 0.67 × 25) + 0.8 × 0.283 × 110 = 1259.1 kN
则单桩竖向承载力特征值R a =1/1.4Q uk =1259.1/1.4=899.4KN
当单桩承载力为899.4KN 时，桩基长度 = 1.73+4.8+1.2+4+8.6+0.67=21m 钢管总竖向承载力标准值为: Q uk =885.9kN ＞ F=654.22kN （左幅29#）；Q uk =899.4kN ＞ Fk=654.22kN （右幅27#）。

钢管竖向承载力满足要求。

6）钢管桩基抗拔受力
gp gk kil 2/G T N +≤ p uk kil 2/G T N +≤ ∑=i sik j j uk l q u λT
Tuk-抗拔极限承载力标准值； kil N -按荷载效应标准组合计算桩基拔力 Gp —桩基自重 ； Ui-桩身周长； sik q 为第i 层土的极限侧阻力标准值，
j λ—抗拔系数：砂土取0.5~0.7黏性土、粉土取0.7~0.8。

当桩长与桩径之比小于20时，取小值。

∑=i sik j j uk l q u λT =1.885×（0.7×25×4.8+0.7×45×1.2+0.8×30×4+0.8×40
×8.6+0.8×0.67×25）=954.6KN
p uk 2/G T +=954.6/2+0.02466×（600-8）×8=319.25+116.8=594.1KN
∑=i
sik j j l gk l q u u n
1
λT =1.885×（0.7×25×4.8+0.7×45×1.2+0.8×30×4+0.8×40 ×8.6+0.8×0.67×25）=954.6KN
kil N =2562.3/（2×3.6）-475.3/4=237.05KN
则kil N =237.05KN ≤p uk 2/G T +=436.05KN 7）钢管桩基抗弯受力
根据MIDAS civil 2015软件分析得出：钢管最大抗弯应力92.9N/mm2，Q235钢抗弯应力215N/mm2，则满足要求。

8）横向型钢抗弯应力
根据MIDAS civil 2015软件分析得出：横向I45最大抗弯应力125.9N/mm 2， Q235钢抗弯应力215N/mm2，则满足要求。

9）横向型钢抗剪应力
根据MIDAS civil 2015软件分析得出横向I45最大抗剪应力62.0N/mm2，Q235钢抗剪应力125N/mm2，则满足要求。

10）纵向型钢抗弯应力
根据MIDAS civil 2015软件分析得出横向I45最大抗弯应力123.6N/mm2， Q235钢抗弯应力125N/mm2，则满足要求。

11）纵向型钢抗剪应力
根据MIDAS civil 2015软件分析得出横向I45最大抗剪应力60.1N/mm2，Q 235钢抗剪应力125N/mm2，则满足要求。

12）焊缝计算
根据钢结构设计规范（GB 50017-2003）得： 角焊缝强度计算。

N-为轴心压力或轴心拉力； h e -角焊缝计算厚度；
Lw-角焊缝计算长度；
H e =（b-t w ）/4=（150-11.5）/4=34.6mm
Lw=2b=2*150=300mm
=674000/（34.6*300）=64.9N/mm ≤w f f =160
则满足要求。

w f w e f f l h ≤=N σw f w e f f l h ≤=N σ。