港珠澳大桥岛隧工程第Ⅲ工区二分区

沉管预制厂临时搅拌站基础设计计算书

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               编制：               

中交股份联合体港珠澳大桥

岛隧工程第Ⅲ工区二分区项目经理部

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1. 编制依据

⑴《港口工程荷载规范》（JTJ215—98）；

⑵《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；

⑶《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267—98）；

⑷广州江宇提供的搅拌站总图和设备安装示意图。

2. 计算方法

本计算书采用承载能力极限状态法对结构进行设计核算。

恒载为有利荷载时，取1.0的荷载分项系数；为不利荷载时，取1.2的荷载分项系数。活载取1.4的荷载分项系数。因搅拌站为临时工程，故结构重要性系数取0.9。

材料抗力取材料的设计值，根据《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267—98），C30混凝土轴心抗压设计强度，轴心抗拉设计强度；二级钢筋抗拉及抗压设计强度取310MPa。

3. 搅拌站地平结构计算

3.1. 荷载分析

地平结构承受的荷载形式如下：

⑴搅拌主楼支腿荷载12t，即120kN；

⑵15m3配料站支腿荷载12t，即120kN；

⑶斜皮带机支腿荷载5t，即50kN；

⑷配料站底平皮带机支腿荷载3t，即30kN；

⑸控制房支腿荷载2t，即20kN；

⑹30t砼罐车荷载，车轮胎着地尺寸为前轮0.3m0.2m，后轮0.6m0.2m，总重30t。

=30kN，=60kN

3.2. 荷载组合

各工况下荷载设计值如下：

⑴搅拌主楼支腿荷载设计值：0.9×1.2×120=129.6kN；

⑵15m3配料站支腿荷载设计值：0.9×1.2×120=129.6kN；

⑶斜皮带机支腿荷载设计值，0.9×1.2×50=54kN；

⑷配料站底平皮带机支腿荷载设计值，0.9×1.2×30=32.4kN；

⑸控制房支腿荷载设计值，0.9×1.2×20=21.6kN；

⑹30t砼罐车荷载设计值，单个轮0.9×1.4×60=75.6kN。

3.3. 结构形式

原地面承载力较好，达200kPa，清表后，浇筑20cm厚C30混凝土作为地平。

3.4. 地平承载力计算

各工况列表计算如下：

根据计算结果知：

地平表面承受最大压应力；

原地表承受最大压应力；

地平结构设计符合搅拌站使用要求。

4. 搅拌站粉罐基础计算

4.1. 概况

搅拌站位于牛头岛惠记石料厂附近，料罐直径6.5m，料罐总高度21.38m（装料部分高12.08m），为500t罐，6条支腿，满载时各条支腿承受100t荷载。料罐基础采用C30混凝土，基础结构平面尺寸如下图所示，基础厚度为1m。基础上共4个料罐，单个料罐装满材料后总重为600t，料罐空载时重40t。

料罐基础平面示意图

4.2. 计算模型

取一个料罐作为计算对象，基础尺寸为8.5m×8.5m×1m。

4.3. 荷载分析

①满载时料罐自重600t，即6000kN；

②空载时料罐自重40t，即400kN；

③混凝土基础自重：8.5×8.5×1×26=1878.5kN；

④风荷载：《港口工程荷载规范》（JTJ215—98）中垂直作用在港口结构表面上的荷载标准值应按下式计算：

式中——风荷载标准值（kPa）；

    ——风荷载体形系数，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），取1.2；

    ——风压高度变化系数，按A类地面粗糙度，20m高，取1.63；

    ——基本风压，查全国风压表，珠海地区取0.7 kPa。

经计算1.37kPa。

料罐受风面积S=6.5×12.08=78.52m2

料罐承受的风压力F=1.37×78.52=107.6kN

4.4. 荷载组合

最大承载力计算荷载组合：0.9×[1.2×（①+③）+1.4×④]；

抗倾覆计算荷载组合：0.9×[1.0×（②+③）+1.4×④]。

4.5. 基础计算

4.5.1. 支腿处混凝土

4.5.1.1. 受力分析

料罐受力示意图                                    料罐支腿分布图

⑴支腿最大反力计算（采用最大承载力计算荷载组合）

G=0.9×1.2×①=0.9×1.2×6000=80kN

F=0.9×1.4×④=0.9×1.4×107.6=135.6kN

M=F×(12.08/2+21.38-12.08)=2080kN.m

支腿反力计算

其中Mxk和Myk为绕桩群形心x和y 主轴的力矩，xi，xj，yi，yj为第i、j支腿至y，x轴的距离。其中力矩加载方向取x轴方向最不利。

⑵支腿最小反力计算（采用抗倾覆计算荷载组合）

G=0.9×1.0×②=0.9×1.0×400=360kN

F=0.9×1.4×④=0.9×1.4×107.6=135.6kN

M=F×(12.08/2+21.38-12.08)=2080kN.m

支腿反力计算，力矩加载方向取x轴方向最不利。

⑶支腿剪力计算

4.5.1.2. 强度计算

⑴混凝土承压计算

，混凝土承压符合规范要求。

⑵混凝土受冲切计算

《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267—98）5.4.2对矩形截面处的矩形基础，在柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力可按下列公式计算：

式中——受冲切承载力设计值（N）；

    ——结构系数取1.1；

    ——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长（mm）；当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽。本工程取600mm；

——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的下边长（mm）；当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。本工程取2600mm；

——混凝土轴心抗拉强度设计值（MPa）；

——基础有效高度mm，本工程取1000mm。

基础抗冲切计算符合规范要求。

⑶预埋件计算

《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267—98）7.4.3由锚板和对称配置的直锚筋所组成的受力预埋件，其锚筋的总截面面积应按下列规定确定：

①当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，应按下列两个公式计算，并取其中的较大值：

——剪力设计值（N）；

——法向拉力或法向压力设计值（N）；法向压力设计值应符合，此处A为锚板的面积；

——弯矩设计值（N.mm）；

——锚筋层数的影响系数，当等间距配置时，二层取1.0；三层取0.9；四层取0.85；

——钢筋的受剪承载力系数；，当时，取；

——锚板弯曲变形的折减系数；，d为钢筋直筋（mm），t为锚板厚度（mm），当采取措施防止锚板弯曲变形时，可取；

——外层锚筋中心线之间的距离（mm）。

经计算

②当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，应按下列两个公式计算，并取其中的较大值：

当时，取。

经计算

结论：本工程锚固钢筋采用4根直径为20mmHRB335钢筋，As=1256mm2满足规范要求。钢筋长度取15d=300mm。

4.5.2. 料罐混凝土基础地基承载力计算

采用最大承载力计算荷载组合

G=0.9×1.2×（①+③）=0.9×1.2×（6000+1878.5）=8508.78kN

F=0.9×1.4×④=0.9×1.4×107.6=135.6kN

M=F×(12.08/2+21.38-12.08+1)=2215.704kN.m

接触面抗弯截面系数

最大地基承载力

原地基承载力符合使用要求。

4.5.3. 料罐抗倾覆计算

采用抗倾覆计算荷载组合：0.9×[1.0×（②+③）+1.4×④]。

G=0.9×1.0×（②+③）=0.9×1.0×（400+1878.5）=2050.65kN

M =2215.704kN.m

抗倾覆安全系数

抗倾覆安全系数符合规范要求。

5. 结语

经计算，虽然料罐基础采用C30素混凝土符合规范要求，但考虑到结构安全因素，基础按最小配筋率0.15%配筋，详细结构见基础结构配筋图。另，建议料罐基础底增设20cm厚级配碎石层。下载本文