桥墩承台施工护圈计算 6页

##南洲桥P2#墩承台施工护圈检算一、设计(根据《建筑施工计算手册》)1.设计说明护圈施工水位146.65m，筑岛顶面标高147.8m，考虑一台30t的履带挖掘机（履带宽：2m×3.4m×0.8m），挖掘机产生的荷载300/（2×3.4×0.8）=55kN/m2，以第7层护圈进行计算，护圈厚度0.8m，直径为25m，护圈高度1m。2.数据准备护圈采用C30混凝土，其弯曲受压容许应力为11.2MPa。筑岛填土为砂土，内摩擦角φ=42。，容重r=20.5kN/m3。护圈配筋采用φ20Ⅰ级钢筋，容许应力为130MPa，构件相对临界受压高度ξb=0.614。3.计算图示第八层护圈计算图示如下：4.荷载计算q2=7.8m高土浮容重（rh-αrwhw）产生的土压力+6.65m水压力rw×hw2q1=挖掘机荷载q0+7.8m高土干容重rh产生的土压力+6.65m高水压力rw×hw1系数α取0.6q1=（rh-αrwhw2）tg2(45。-φ/2)+rwhw2=90.26kN/m2q2=（q0+rh）tg2(45。-φ/2)+rwhw1=109.05kN/m26 取1m高护圈q1’=90.26×1=90.26kN/mq2’=109.05×1=109.05kN/m5.A、B截面的弯矩和轴力MA=0.15×（q1’-q2’）r2=0.15×（90.26-109.05）×（25/2）2=-440.4kN.mMB=0.14×（q2’-q1’）r2=0.14×（109.05-90.26）×（25/2）2=411.04kN.mNA=q1’r×+0.8r（q2"-q1’）=90.26×25/2+0.8×25/2×（109.05-90.26）=1316.15kNNB=q1’r+0.5r（q2"-q1’）=90.26×25/2+0.5×25/2×（109.05-90.26）=1245.69kN6.计算偏心矩eA1=MA/NA=440.4/1316.15=0.335m护圈不圆顺的初始偏心为0.15m总偏心矩：eA0=0.15+0.335=0.485>0.3h0=0.3×(0.8-0.035)=0.237.计算偏心矩增大系数护圈的自由长度l0=πr/=3.14×12.5×=22.67m6 eAi=eA0l0/h=22.67/0.8=28.33m偏心矩增大系数：η=1+1/（1400ei/ho）×（l0/h）2ξ1ξ2式中：ξ1-考虑偏心矩变化对截面曲率的影响系数，大偏心受压取1.0ξ2-考虑构件长细比对截面曲率的影响系数，当l0/h=8~15时，取1.0;当l0/h=15~30时,取1.15-0.01l0/h=1.15-0.01×28.33=0.867h0-截面有效高度l0-偏心受压构件的计算长度h-截面高度ei-设计计算时的偏心矩ηA=1+1/（1400×0.485/（0.8-0.035））×28.332×1×0.867=1.784判别大小偏心：ηei=1.784×0.485=0.865m0.3h0=0.3×(0.8-0.035)=0.23ηei>0.3h0属于大偏心。8.确定钢筋数量受压区混凝土高度：xA=N/fcmbfcm-混凝土弯曲受压容许应力b-截面宽度为1mxA=N/fcmb=1234.7/（11.2×1000×1）=0.11轴向压力N作用点至受拉钢筋合力点的距离e=ηei+h/2-aseA=1.784×0.485+0.8/2-0.035=1.23因为2as’=0.035×2=0.07xb=ξb×h0=0.614×（0.8-0.035）=0.4697所以2as’0.2%（最小配筋率）单根Φ20钢筋:A=3.14×202/4=314mm2需钢筋根数n=7267.57/314=23.1取24根截面纵向受力配筋如下图，箍筋按构造配筋。二、检算(根据《铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范》)1.判断大小偏心换算截面积A0=bh+n（As+As’）换算截面对其重心轴的惯性矩I0=bh3/12+2nAs(h/2-as)2混凝土全断面面积矩Ic=bh3/12式中：b-截面宽度h-截面高度As-受拉钢筋面积As’-受压钢筋面积n-钢筋弹性模量与混凝土受压弹性模量之比as-受压钢筋保护层厚度As=24×314.2×10-6=7.54×10-3m2n=Es/Ec=2.1×105/3.2×104=6.5625A0=0.8×1+2×6.5625×7.54×10-3=0.899m26 I0=1/12×1×0.83+2×6.5625×7.54×10-3×(0.8/2-0.035)2=0.056m4Ic=1/12×1×0.83=0.04267m4y=h/2=0.8/2=0.4mk=I0/A0y=0.056/（0.899×0.4）=0.155meo’=M/N=440.4/1316.15=0.335m护圈不圆顺的初始偏心为0.15me0=0.15+e0’=0.485m计算偏心矩增大系数ηα=0.1/（0.2+e0/h）+0.16=0.1/(0.2+0.485/0.8)+0.16=0.284η=1/(1-(KN/(α×π2EcIc/l02)))式中：K-安全系数，主力时取2.0α-考虑偏心矩对η的影响系数η=1/(1-(2×13161500/(0.284×3.142×3.2×1010×0.043/22.6722)))=1.548e"=ηeo=1.548×0.485=0.750m>0.155(属于大偏心)2.计算受压区高度xg=e’-h/2=0.75-0.8/2=0.35mes’=e’-h/2+as’=0.75-0.8/2+0.035=0.385mes=e’+h/2-as=0.385+0.8/2-0.035=1.115mp=6n/b×As(es’+es)-3g2=0.0786 q=-6n/b×As(es’2+es2)+2g3=-0.327将q、p值代入公式y3+py+q=0y3+0.078y-0.327=0解得y=0.652m受压区高度x=y-g=0.652-0.35=0.302m3.核算应力混凝土压应力σc=Ne’/(1/2bx(h/2-x/3)+2nAs×(h/2-as)2/x)=1316.15×103×0.75/(1/2×1×0.302×(0.8/2-0.302/3)+2×6.5625×7.54×10-3/0.302×(0.8/2-0.035)2)=11.106MPa<[σw]=11.2MPa(可)钢筋应力σs’=nσc(x-as’)/x=6.5625×11.106×(0.302-0.035)/0.302=64.423MPa<[σs]=130MPa(可)σs=nσc(h-x-as)/x=6.5625×11.106×(0.8-0.302-0.035)/0.302=112.0MPa<[σs]=130MPa(可)6